有限元强度折减法边坡失稳判据适用性分析

为了研究各种边坡失稳判据的适用性和合理性,针对某均质土坡建立理想弹塑性有限元分析模型,将数值计算不收敛、塑性区贯通、坡体内特征部位位移发生突变作为边坡失稳的判据,运用强度折减法计算边坡的安全系数,并与极限平衡法计算出的结果进行对比分析。结果表明:3种失稳判据均与极限平衡法计算结果较为接近,特征部位位移突变和塑性区贯通作为边坡失稳判据所得安全系数具有一致性,且与极限平衡法的差别较小;考虑到收敛准则及收敛限值对有限元数值计算收敛性影响较大,将数值计算的不收敛作为边坡失稳判据其适用性有一定限制;建议采用塑性区贯通结合特征点位移突变作为边坡失稳的判据。     

有限元强度折减法边坡失稳判据

有限元强度折减法分析边坡稳定性的一个关键问题是根据有限元计算结果来判别边坡是否处于整体破坏状态。目前,判别失稳的依据主要有三个,即依据计算的收敛性、特征部位位移的突变性和塑性区的贯通性。为考查目前各种失稳判据的合理性及其适用性,借助ADINA有限元软件分别用三种失稳判别标准对二个典型算例进行了稳定分析,并将安全系数与Spencer极限平衡法所得到的总体安全系数进行了对比,进而对三者的适用性、一致性等进行了分析研究。     

基于强度折减法的边坡失稳判断准则

根据塑性应变贯通区内单元等效塑性应变和坡顶结点水平位移的相似变化特征,对判断边坡失稳的塑性区贯通准则进行了研究.利用改进的塑性应变贯通判断边坡破坏准则对一均质土坡和糯扎渡高土石坝进行了失稳模拟,验证了该准则的适用性.     

有限元强度折减法边坡失稳判据的适用性研究

采用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析时,存在多种失稳判别标准。从工程实践角度而 言,不同失稳判据的适用性会因边坡岩土类别的差异而有所变化,但目前对这方面的研究相对缺乏。依 托于某公路工程,根据岩土类型对深挖路堑边坡进行简单分类,借助ＰＬＡＸＩＳ建模探究典型的三种失稳 判据对不同类型边坡稳定性分析的适用性。研究结果表明,均质土坡应采用判据Ⅱ为主、判据Ⅲ为辅; 非均质土坡和土－岩边坡应将判据Ⅲ作为主要失稳标准,辅以判据Ⅱ;岩质边坡则应首选判据Ⅰ为失稳 标准,辅以判据Ⅱ。     

土坡稳定分析有限元强度折减法的失稳判据探讨

基于土坡的变形破坏特点,并结合一算例,研究了强度折减过程中最大等效剪应变ε qmax等三个变量随折减系数F sr的变化规律,提出以F sr～ε qmax曲线发生"突变"作为土坡失稳的判据,并通过与极限平衡法计算结果的比较验证了判据的可靠性.     

基于强度折减有限元法的边坡失稳判别准则探讨

目前判别边坡失稳的依据没有一个统一的标准,在前人研究的基础上采用有限元强度折减法,把计算的收敛性、特征部位位移的突变性和塑性区的贯通性作为综合失稳判别准则。借助ADINA有限元软件对典型算例进行了稳定分析,得出了有益的结论。     

基于强度折减法的重力坝坝基软弱结构面失稳判据研究

以某混凝土重力坝坝基失稳问题为例,采用非线性有限元强度折减法,对三种典型的失稳判据进行数值计算研究,并与传统的刚体极限平衡法计算结果进行对比,讨论各种失稳判据的合理性及其适用性。研究结果表明:采用收敛性判据误差相对较大,采用特征点位移突变和塑性区贯通作为失稳判据所得安全系数与刚体极限平衡法所得安全系数较为接近。验证了位移突变判据和塑性区贯通判据的合理性。建议在强度折减法的重力坝坝基失稳分析中联合使用位移突变判据和塑性区贯通判据。     

基于位移突变判据的强度折减法边坡稳定分析

通过对有限元强度折减法失稳判据的探讨得出,相对于塑性应变贯通和不收敛判据,位移突变判据更符合边坡失稳机理,提出了基于三点位移突变判据为主,结合位移云图及塑性变形综合判定边坡稳定性的有限元强度折减法。确定了位移突变标准的两个关键点,并指出参考的位移比值应取"纯"滑坡位移比值,该值越大,边坡滑动幅度越大,边坡向危险滑动状态变化。     

强度折减有限元法分析边坡失稳判据讨论

对同一算例边坡,分别采用有限元计算不收敛判据、等效塑性应变或塑性区贯通判据、及特征部位位移(或位移增量)与折减系数关系曲线发生突变判据来确定边坡的整体稳定安全系数,提出在对土体抗剪强度指标进行折减的同时,若同步调整其弹性模量和泊松比,就可以使上述几种失稳判据计算的安全系数基本相一致.将算例边坡在外接圆屈服准则下的安全系数转换成莫尔-库伦等面积圆屈服准则下的安全系数,并与Spencer极限平衡法的安全系数和滑动面相比较,证明了文章提出方法的正确性.最后分析了泊松比和弹性模量对上述3种失稳判据给出安全系数的影响.     

ANSYS中强度折减法等效DP-MC准则二次开发

在ANSYS有限元软件中,用有限元强度折减法进行边坡稳定分析时,操作比较复杂,且关于岩土材料,ANSYS软件只有一种屈服准则,计算结果偏于安全。首先对二次开发的理论依据进行说明,然后基于ANSYS的二次开发工具APDL和UIDL,对不同的等效DP-MC准则的有限元强度折减法进行二次开发,最后通过标准边坡模型的分析,证明了二次开发程序的合理性和实用性。     

关于强度折减法分析崩坡积体失稳判据的探讨

某水电工程崩坡积体规模大,距坝址近,地质条件复杂,其稳定性对枢纽建筑物至关重要。采用有限元强度折减法对崩坡积体稳定性进行评价,计算不同安全判据下崩坡积体的安全系数,并与刚体极限平衡法计算结果进行对比,最终建议采用多种安全判据同时判断崩坡积体稳定性。分析结果对崩坡积体安全性做出了定量评价,对崩坡积体的支护处理具有一定的指导意义。     

基于多参数强度准则的安全系数定义问题

从一般的多参数强度准则出发,分别给出了传统安全系数、超载系数和强度折减系数的定义,根据其物理、几何意义,结合最简单的多参数强度准则——Mohr-Coulomb准则,对各种安全系数进行了分析与讨论,指出现有各种安全系数的定义均存在局限性,很难直接应用于一般的多参数强度准则,说明了重新定义适用于各种应力状态和强度准则的点安全系数的必要性。     

基于动力强度折减法的地震边坡稳定性分析

目前关于动力作用下边坡稳定性的分析方法仍存在一些不足之处,如动力问题按静力处理、未充分考虑加载地震波的动力效应、仅考虑剪切破坏、未考虑边坡滑动面形成的渐进破坏过程等。鉴于此,本文同时考虑坡体拉剪强度参数的折减及边坡渐进破坏的过程,结合动力有限元强度折减法原理及边坡动力失稳判据,从监测点位移及加速度突变、计算数值收敛性及拉剪破坏面贯通情况3个方面,确定边坡的动力稳定安全系数及拉剪破坏面。结果表明:动力有限元强度折减法能够定量有效地进行地震作用下岩质边坡稳定性评价,并充分反映了边坡渐进破坏过程,其结果可为地震作用下岩质边坡的抗震设计及动力稳定性分析提供参考。     

强度折减法在节理岩质边坡稳定分析中的精度研究

采用有限元强度折减法分析节理岩质边坡的稳定性时,计算精度会受到许多因素(如屈服准则、岩体力学参数、计算网格等)的影响。本文结合算例分析这些因素对强度折减法计算精度的影响。分析结果表明:采用强度折减法分析贯通节理岩质边坡的稳定性时,在关联流动法则下,宜选用Mohr-Coulomb内切圆准则;在非关联流动法则下,宜选用Mohr-Coulomb匹配DP圆准则。此外,当采用Mohr-Coulomb内切圆准则时,可不考虑弹性模量和泊松比对计算结果的影响,并且在单元较少时,就可以得到较为理想的结果。     

试论强度折减有限元法变形参数折减的必要性和相应判据

本文根据符合摩尔-库仑屈服准则的半无限域均质岩土体的应力场,用屈服准则公式推导的方法,探讨了在强度折减有限元法中,相关的变形参数是否应该折减的问题。推导出了在没有特定假设前提下的岩土体摩擦角与泊松比之间应满足的关系不等式,它包含了岩土体内聚力为零和岩土体深度为无穷大的两种特殊情况,更具有一般性。该关系不等式不仅说明了在强度折减有限元法中相关变形参数折减的必要性,同时也是对岩土体泊松比是否进行调整,调整多少的一个重要判据。通过计算与分析发现,如果在使用强度折减有限元法时,不遵守上述判据,在大多数情况下,仍然能获得与极限平衡法相同的安全系数,但是计算成果中将会出现大范围的并不存在的塑性区。鉴于有限元法在提出安全系数的同时,也要给出符合实际的应力、变形和塑性区信息,引入本文提出的判据,显然是有必要的。     

渗流作用下边坡稳定性分析的强度折减弹塑性有限元法

将边坡渗流的有限元计算和稳定分析的强度折减弹塑性有限元法相结合,对渗流作用下边坡的稳定性进行有限元计算与分析。基于有限元计算所得到的堤坝各单元结点水头,通过面力法和体力法两种等效方法计算渗流作用力,即通过单元结点水头计算作用于单元周边的孔隙水压力及其等价结点力或通过单元结点水头计算作用在单元上的渗透力及其等价结点力。将所确定的渗流等价结点力与土的自重、地震力等其它荷载共同施加于边坡上,采用强度折减弹塑性有限元数值分析确定边坡的临界失稳状态及其所相应的安全系数。应用实例表明该方法是有效的。     

基于强度折减的边坡稳定安全系数有限元迭代解法

讨论有限元强度折减法的失稳判据,结果表明:失稳判据对安全系数影响较大,对临界滑动面形状和位置的确定影响不大。在此基础上,提出基于强度折减的边坡稳定安全系数有限元迭代解法,先用强度折减法搜索滑动面,再按滑动面已知边坡用迭代解法求解稳定安全系数。该方法充分结合了强度折减法和迭代解法的优点,求解边坡稳定安全系数时效率快、精度高,可为实际工程参考应用。     

有限元强度折减法在涉水岸坡工程中的应用

随着大中型水库的陆续兴建,形成了大量的涉水岸坡,库水水位的波动将影响这些岸坡的稳定性,可能诱发水库滑坡,甚至形成地质灾害.库水水位的变化将引起岸坡体内地下水的非稳态渗流,因此其稳定性分析变得十分复杂.目前,设计人员大都采用经验概化,或者照搬规范的方法,使设计中主观性和定性的成分比较高.本文重点介绍了作者近几年围绕涉水岸坡的稳定性分析所取得的一些研究成果.其中,包括库水水位变化过程中浸润面位置的求解、有限元强度折减法在涉水岸坡稳定性分析及埋入式抗滑桩治理工程中的应用.     

强度折减法改进及在边坡稳定性评价中的应用

传统有限元强度折减法在对岩土体强度参数进行折减时并未考虑其对变形参数(弹性模量和泊松比)的影响,会使得分析计算结果不准确,为此改进了传统强度折减法并将其应用于边坡稳定性分析中。基于Mohr-Coulomb强度准则和Duncan-Chang双曲线弹性本构模型,并深入分析土体应力状态、强度与变形的联系,分别建立弹性模量、泊松比与强度折减系数的关系表达式。据此在强度参数折减的同时,对弹性模量和泊松比同时进行修正。以均质土体边坡为例,应用改进的强度折减法开展稳定性评价,并与极限平衡法(Spencer法)进行对比。结果表明:4种有限元强度折减法准确性由大到小依次为:同时修正μ和E方法,只修正E方法,传统有限元强度折减法,只修正μ方法,结论验证了提出的改进方法的合理性和有效性。