考虑孔隙水压力的土坡稳定性的刚体有限元上限分析

采用一种结合刚体有限元与极限分析上限法来求解边坡稳定性问题的新方法。借助刚体有限单元离散计算区域并构造运动许可速度场 ,利用传统的安全系数作为评价边坡稳定的定量指标。水对边坡的影响作用可通过虚功方程表现出来 ,将孔隙水压力当作外力荷载做功。在满足屈服条件、流动法则、虚功方程以及相应的边界条件的基础上 ,引入非线性数学规划方法求解最小安全系数     

一种基于Morgenstern-Price法假定的三维边坡稳定性分析法

 通过侧向剪力系数和侧向剪力分布函数对条间力进行假定,提出所有条柱满足3个力的平衡、滑坡体满足3个力矩平衡的三维边坡极限平衡分析法,可看作是二维Morgenstern-Price法的三维扩展。利用滑体力的平衡条件和边界条件分别得到条柱各行和各列的安全系数,再利用滑体整体力矩平衡条件确定侧向剪力系数?1,?2,?3,?4。该法考虑了所有条间剪力对安全系数的影响,采用直接迭代法求解,提高计算效率。算例分析表明,对于对称边坡,侧向剪力系数?1,?3,?4对安全系数影响不大;对于非对称边坡,?4对安全系数影响也不大,且获得的安全系数均与已有文献结果接近。非对称复合滑动面算例还表明,简化方法给出的安全系数不一定偏于安全。     

边坡稳定性有限元分析方法的进展

本文通过文献查阅分析,对目前应用于边坡稳定性分析的有限元法进行了综述,提出这些方法的优点和不足之处,为该类型边坡的变形破坏机理研究提供有益参考。     

变形对边坡稳定性的影响

指出边坡自身的弹、塑性变形越大,与极限平衡法假定土体为刚体相差也将越大.鉴于此,进行了有限元圆弧搜索法对土坡在不同变形下稳定性的变化规律研究,结果表明有限元法在考虑变形方面具有一定优势,对以后的边坡稳定分析计算有一定的指导意义.     

某隧道边坡稳定性研究

通过对隧道边坡破坏模式分析,建立了边坡地质概化模型,确定了岩体及控制性结构面物理力学参数,并基于刚体极限平衡法对边坡在不同工况条件下的安全系数进行了计算分析,分析结果表明,目前条件下边坡整体趋于稳定,但隧道的开挖会导致边坡稳定性一定程度降低,暴雨工况会导致边坡稳定性显著降低,最后为进一步探讨边坡加固方案提出了建议。     

基于弹塑性扩展有限元的裂隙边坡稳定性分析

扩展有限元法(XFEM)以常规有限元和单位分解为基础,在分析断裂问题时克服了常规有限元必须使裂纹面与单元边界一致且裂纹扩展后要重新划分网格的缺点。基于XFEM在断裂力学应用中的优势与边坡稳定分析中的强度折减法相结合,对含有张拉裂纹的边坡的稳定性进行研究。通过选取一种与材料模型无关的裂纹尖端富集函数的解空间,将扩展有限元的应用拓展到非线性问题。将扩展有限元对于裂隙边坡稳定性的分析应用于某实际工程滑坡,证明其有效性。     

灰关联分析法在岩质边坡稳定性评价中的应用

在探讨应用岩体质量、结构面特征、边坡几何条件等方面的综合指标来反映岩质边坡稳定性特征的基础上，通过实例分析和对比验证了灰关联分析法评价岩质边坡稳定性的有效性。结果表明，灰关联分析法能作为工程地质类比分析的量化手段，应用5个综合指标来反映岩质边坡的稳定性状况和应用灰关联分析法进行稳定性评价是合理可行的。     

运动单元法与边坡稳定性分析

运动单元方法通过引进单元运动分析,静力分析和优化极值分析,自动完成岩土工程剪切破坏区和最危险滑动面的搜索,在此基础上求得不同工程问题的极限值。该方法具有严格的数学力学基础,适用于各类地质条件,岩性和几何形状复杂的岩土工程的极限分析。运动单元法是一种分析岩土工程地基极限承载,挡土墙极限土压以及边坡稳定性的塑性极限分析方法。     

坡面沉桩边坡动态稳定性三维极限上限分析

 采用极限分析上限法,建立土质边坡坡面沉桩动态稳定性三维计算模型,研究沉桩力、桩土间横向力等对边坡动态稳定性的影响。通过算例计算,对整个沉桩过程中边坡抗滑稳定安全系数的变化规律及其内在机制进行深入研究,并分析桩径、沉桩位置、坡角对边坡抗滑稳定安全系数的影响规律。结果表明：沉桩力对边坡稳定性产生不利影响,导致沉桩前期边坡安全系数持续降低;桩体穿过破坏面后,边坡安全系数由于桩身的抗滑作用而显著提高。桩径越大,沉桩前期安全系数越低,其下降速度也越快,但桩体穿过破坏面后安全系数提升也越明显;沉桩位置越靠近坡顶,沉桩过程中安全系数下降速度越快,导致最危险点的安全系数越低;坡角越大,沉桩过程中整体安全系数越低。分析结果对于坡面沉桩的稳定性评估及设计施工具有一定参考价值。     

基于非线性失稳准则的边坡稳定性分析

运用基于塑性上界定理的非线性屈服准则,推导得出了平面应变条件下边坡稳定性系数的上界,并根据线性M-C失稳准则,提出了"广义切线"技术的改进方法,使用该方法对两个典型的边坡稳定性问题进行了分析,获得的上限解与垂直开挖边坡的下限解相等。     

基于四边形网格的边坡上限有限元法

 极限分析上限元法常用三角形常应变单元和线性化的莫尔–库仑屈服函数来形成较易求解的线性规划模型。针对四边形单元上限法不能充分利用线性规划算法的不足,通过对单元建立积分意义上的协调方程的弱形式,得到可以调整单元内部速度场的线性化的协调方程,从而可以克服插值速度场为非线性的缺点,有着更好的求解效率和收敛性。引入双曲线强度折减到四边形单元上限法,可以较快地得到边坡最终安全系数和临界滑动速度场,2个算例说明了该方法的正确性。     

基于非线性规划的岩质边坡有限元塑性极限分析下限法研究

结合塑性极限分析下限法理论、有限元离散技术以及非线性数学规划手段,将有限元塑性极限分析法运用于岩质边坡的稳定性分析。基于非线性Mohr-Coulomb屈服条件、平衡条件、边界条件以及间断面应力连续条件,提出塑性极限分析中无厚度节理单元、等厚度节理单元的有限元模式,建立带节理单元的有限元塑性极限分析非线性数学规划模型,并提出非线性规划的求解策略。最后对3个岩质边坡的稳定性进行分析,验证该方法的可行性。     

加筋土坡动态稳定性拟静力分析

 加筋土工结构被广泛采用的原因不仅是其具有良好的静力性能,且也在于出色的动力稳定性能,现有研究较少考虑竖向地震效应对加筋土坡动态稳定性的影响。基于塑性极限分析上限理论,假定不同的破坏面,同时考虑水平和竖向地震影响并结合不同加筋模式,采用拟静力分析方法推导一定加筋强度条件下的边坡临界高度和一定边坡高度条件下的临界加筋强度计算公式,并对所导公式采用序列二次规划法进行了优化计算,数值计算与分析表明：简单静态和动态条件下,该结果与现有研究成果有较好的一致性,可以证明该方法的正确性;水平和竖向地震、岩土材料强度特性、边坡倾斜度均对加筋土坡的动态稳定性有重要影响,特别当边坡较陡,岩土填筑材料质量较差和地震影响强度较大时,忽视竖向地震影响将会导致设计偏于不安全;最后针对工程实际,提出相应的工程建议。     

加锚岩质边坡稳定性评价的极限分析上限法研究

基于极限分析上限法的基本原理,考虑岩石锚杆的支护效应、地震作用力和裂隙水压力的影响,提出加锚岩质边坡稳定分析计算模型。通过该岩质边坡极限分析上限法计算模型,可以将滑体按照滑裂面和侧向结构面离散为不同的滑体单元,并可构建一个机动许可的速度场。根据相关联流动法则和位移协调条件,相邻滑体单元的移动不能导致它们重叠或分离,进而可以得到应变速度场的数学表达式。应用该计算模型,不仅可以合理计算出由滑体自重、地震力、裂隙水压力和锚固力所做的外力功率,而且可以得到产生于滑体底滑裂面和侧向结构面的内能耗散。根据滑体处于极限状态时两功率相等(虚功率方程)的条件,可以推导得到加锚岩质边坡的极限分析上限法稳定系数计算公式。通过典型算例的稳定性分析计算表明,考虑裂隙水压力和地震作用力的边坡稳定系数将会减小,而合理加锚后稳定系数将会得到提高。     

土工格栅均布加筋土坡稳定性分析的上限解法

根据塑性极限分析理论，考虑格栅的加筋效应，对土工格栅均布加筋土坡的稳定性进行了上限解法；由此，确定了格栅加筋土坡临界高度的上限和稳定数。井与无加筋情况下边坡的计算结果进行了对比分析；通过变动参数，计算分析了格栅加筋土坡坡角、表面坡角、土的内摩擦角及格栅抗拉强度对加筋土坡临界稳定数的影响。     

基于四边形网格的下限原理有限元法

 为了克服四边形网格下限法不能充分利用线性规划算法的不足,通过在四边形网格积分意义上建立平衡方程的弱形式,从而得到线性的平衡方程,克服了常规基于插值应力场得到的方程为非线性的缺点。另外,四边形网格比三角形网格具有更少的自变量和约束方程,使求解效率得到较大提升。算例表明：四边形网格的精度和效率都优于三角形网格,这与普通有限元是一致的。     

双平行圆形隧道稳定的塑性极限分析上限解

从塑性极限分析上限法的基本原理出发，通过分析单圆形隧道4种类型垮落机制所获得的稳定率上限解，构建黏土层中双平行圆形隧道的垮落机制，阐述双平行圆形隧道稳定与垮落间的临界稳定分析过程，导出浅土层中双平行圆形隧道稳定率的上限方程。该方程根据隧道间不同距离，综合两隧道重叠（单隧道）、两隧道相接触、相互影响的双隧道以及互不影响的两单隧道的稳定特征。通过该方程进一步讨论土重对双隧道稳定率上限解的影响。最后，由离心模型试验结果证实其上限解的正确性。     

土坡稳定的有限元塑性极限分析上限法研究

系统地介绍了结构塑性极限分析的原理和方法。借助有限单元法和线性规划，运用塑性极限分析的上限法可求解土坡的极限承载力和安全系数，同时分析了该法的困难所在。以一经典土坡的稳定性作为算例，讨论了屈服条件近似对精度的影响和边坡土体容重对极限荷载的影响，论证了本方法的正确性。算例表明该方法具有较高的精度。     

刚性桩横向承载力的三维极限分析

根据试验中观察到的土体破坏模式，建立了相应的破坏机构，用上限法对c-φ土中刚性桩的横向承载力进行了三维极限分析。将破坏土体分为3个塑性变形区，假设了满足运动边界条件的合理速度场，建立了求解光滑刚性桩横向承载力上限解的数学模型。通过极限分析发现光滑刚性桩承载力的上限解与差分解相差不大，并利用由有限差分法得到的规律对光滑桩承载力的上限解进行了修正，得到了粗糙桩承载力的粗略解。三维极限分析为计算刚性桩横向承载力提供了一种简便有效的方法。     

类土质路堑边坡变形破坏类型及其稳定性分析

 主要介绍福建地区道路边坡工程，特别是山区高速公路建设，以服务于边坡工程勘查设计与施工及其运营养护为目的，客观实用地厘清边坡工程分类。针对类土质路堑边坡进行工程地质模式研究和归纳，分析相应变形破坏机制，提出其边坡稳定性分析计算方法，作为边坡防护加固工程设计原则和依据。