有限元强度折减法在导流隧洞堵头稳定性分析中的应用

在总结国内外导流隧洞封堵设计一般原则的基础上,对堵头稳定性校核的两种常用数值计算方法进行了探讨分析,引入了材料强度折减法概念,根据弹塑性有限元数值分析结果,建议采用等效塑性应变作为潜在滑动面破坏的判断标准,并根据塑性区的范围和连通情况对堵头的稳定性进行综合评价.     

强度折减有限元法在水工隧洞稳定性评价中的应用

为了解决隧道稳定性评价这个难题,吸收边坡强度折减有限元法的优点,将强度折减有限元法应用到隧洞安全系数的求解。通过不断折减围岩塑性区的凝聚力c和内摩擦角φ,直到计算不收敛为止,从而得到隧道围岩结构的安全系数。采用文章介绍的方法求得隧洞的安全系数与潜在滑动面,不仅可以评价隧道的稳定性和设计的合理性,从而为隧道设计提供了定量依据;同时还可以对支护参数和施工工艺提出改进建议。     

动力强度折减法在水工隧洞稳定性分析中的应用

采用动力强度折减法对水工隧洞进行了地震作用下稳定性数值计算分析,并进行了振动台模型试验,模拟了地震对隧洞的作用,得到了和数值计算一致的结果,对其进行了对比验证。结果表明隧洞的破坏是一个渐变过程,首先在薄弱部位形成破裂区,逐渐扩大,直至破裂区贯通破坏;不同埋深隧洞在地震中的破坏形式不同,浅埋隧洞在其上方形成贯通到地面的破裂区,深埋隧洞在其周围形成贯通的破裂区,并不延伸到地面;隧洞的洞径对隧洞的动力稳定性影响较大,洞径增大1倍,安全系数降低45%左右。     

基于上限有限元原理的双曲线强度折减法

相对于极限平衡法和有限元法来说,极限分析在边坡的稳定性分析中有着更严谨的理论基础和更明确的物理意义,但传统的极限分析上限法为了避免问题成为非线性规划,均是借助于超载系数来进行分析,而工程边坡用得最多的还是强度储备安全系数。针对这一问题,系统地介绍了极限分析上限有限元原理,并将强度折减技术引入到上限法,针对强度折减系数和超载系数满足双曲线的性质,用一种收敛速度更快的双曲线迭代法进行计算,克服了传统强度折减进行人工试算的不足,具有较高的收敛性。通过算例将所提方法与传统极限平衡法和有限元法进行对比,计算结果吻合度较高,说明了本方法的有效性。     

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.     

基于强度折减法的某蓄水池边坡稳定性分析

基于有限元强度折减理论,借助软件ANSYS,对内蒙古中西部某大型蓄水池的土质边坡进行了稳定性分析,得到边坡安全系数及边坡圆弧滑裂面。结果表明:应用有限元强度折减法对蓄水池复合土层边坡的稳定性分析十分必要。     

基于强度折减法的拦渣坝坝坡稳定性分析研究

 以石窑店煤矿拦渣坝为例,应用有限元强度折减法原理,结合数值仿真分析方法,从拦渣坝力学稳定和受力破环的角度,按坝体仅受自重和坝体受设计堆渣量压力作用下两种工况,应用有限元软件对石窑店煤矿拦渣坝坝体的应力场和位移场进行了稳定性仿真分析,得出拦渣坝相应的安全系数分别为2.24和1.39;给出了坝体受设计堆渣量压力作用下,强度参数折减1.39,坝坡濒临破坏时的最大应力和位移分布区域。研究结果能为拦渣坝的安全稳定设计提供参考依据。     

基于动态非等比例双强度折减法的边坡稳定性研究

为了探究动态非等比例双强度折减法在边坡稳定性应用的可行性,基于ABAQUS软件,根据三维边坡渐进破坏的过程和强度参数在边坡中发挥作用程度的不同,通过动态非等比例的双强度折减法理论,将Mohr-Coulomb强度准则中的黏聚力c和内摩擦角φ转换为Drucker-Prager强度准则中的屈服强度σ与内摩擦角β;并利用最短路径理论确定边坡的综合稳定性系数,评价边坡的稳定性。结果表明:基于D-P强度准则的动态非等比例的双强度折减法能够更合理地反映三维边坡的渐进破坏过程及其强度参数的发挥程度;所得到的边坡稳定性系数与以M-C准则计算得到的结果非常接近,且得到的边坡稳定性系数、边坡的位移均小于传统强度折减法的模拟结果,具有更高的安全储备。该方法收敛快速,在三维边坡的稳定性计算中有一定的应用价值。     

混凝土衬砌土质隧洞抗震稳定性分析

目前混凝土衬砌隧洞抗震设计主要采用拟静力法,存在无法考虑地震动作用对衬砌隧洞的影响。为了分析混凝土衬砌后的土质隧洞动力响应,采用有限元强度折减法对某土质深埋衬砌隧洞进行了动力计算。结果表明:①在地震作用下,抗震性差的衬砌隧洞周围土体单元塑性区向45°发展,在隧洞破坏时塑性区范围不断增大,而抗震性能较好的衬砌隧洞周围土体塑性区在地震时程中变化不大。②在地震作用下,衬砌及周围土体出现应力集中现象,且随着地震时程的延长,应力集中范围逐渐增大。隧洞位移最大点出现在底拱和两拱脚位置。衬砌应力集中现象出现在顶拱和两侧拱脚处,周围土体应力集中主要分布在顶拱及底拱处。     

高压水工隧洞衬砌承载结构稳定性分析

高压水工隧洞一般应用于大型工程建设,其安全性至关重要,因此,文章利用有限元软件ABAQUS建立高压水工隧洞模型,研究运营期衬砌结构的稳定性.结论表明:钢衬可以承受18-34％比例的弹性荷载,大大降低了围岩与衬砌结构的承载压力;当衬砌结构受内部高压受损开裂时,腰拱处受损最大,并往腰拱两侧继续发展,导致严重开裂处的局部接触...     

强度储备法在飞来峡土坝稳定性分析中的应用

强度储备法抓住影响坝体稳定因素中最关键的强度指标,通过研究不同强度参数所对应的破坏区域的演变关系,分析坝体的稳定性和潜存的破坏机理,在混凝土坝和岩体结构的稳定分析中得到了普遍应用。但将强度储备法应用于土坝稳定性分析中属首次,以飞来峡水利枢纽土坝为例,采用二维有限元强度储备法对其稳定安全系数进行了计算分析,研究了边坡的失稳破坏机理,对安全性进行了评价,为运行管理提出了一些有益的参考意见。     

锚杆支护下引水隧洞稳定性分析

基于锚杆支护下引水隧洞的力学模型,利用有限元软件建立引水隧洞三维数值模型,并依据前人的研究,从围岩变形、隧洞位移和应力分布情况等方面对该模型进行验证。基于此,针对隧洞围岩稳定性系数进行计算,对相关参数进行敏感性分析,包括锚杆夹角、锚杆排距、锚杆直径、锚杆弹性模量以及不同预紧力和隧洞半径。结果表明,经过多方面比较,验证了该引水隧洞三维数值模型的合理性。相同参数下,锚杆越长,围岩稳定系数越低。围岩稳定系数与锚杆夹角、锚杆排距和锚杆弹性模量延锚杆长度变化呈正比,与锚杆直径、预紧力和隧洞半径呈反比。此外,锚杆排距对围岩稳定系数影响最为显著,因此在实际工程中,应尽量避免布置过于密集的锚杆进行隧洞加固。     

基于强度折减法的土石坝坝坡稳定性分析

基于边坡稳定性能的评估问题,介绍有限元强度折减法的基本原理以及在有限元软件上求解边坡安全系数的过程。通过对工程实例计算分析得到最危险的滑动面和安全系数。计算结果与瑞典条分法进行坝坡稳定性分析结果对比表明:两种方法所得的安全系数相差1.47%,滑动面形状、走向和位置一致,并且数值模拟显示的土石坝塑性渐进变化过程符合实际工程塑性变化过程。因此,基于有限元强度折减法对土石坝坝坡等类似工程边坡最终状态稳定性评估分析具有一定的实用性和可靠性。     

水工压力隧洞有限元模型简化算法

 水工压力隧洞结构复杂,进行有限元分析时其前后处理及计算的工作量巨大,因此寻求一种有效的简化算法尤为重要。水工压力隧洞在受内水压力作用时,衬砌将压力部分传递给围岩,同时受到围岩的被动抗力。在进行有限元分析时,主要关注的是压力隧洞衬砌及其外围一定范围内围岩的应力和变形情况。对于均质连续岩体,通过模拟围岩抗力,可以仅取衬砌及其附近围岩作为分析对象,将水工压力隧洞应力分析转化为受内、外压的厚壁圆筒。从而仅对厚壁圆筒划分有限元网格,大大减少了前后处理和计算的工作量。     

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。     

夏特水电站隧洞围岩初期支护稳定性分析

为探讨在同等地质参数下隧洞开挖初期采用不同的支护类型对隧洞稳定性的影响,结合夏特水电站工程实例,通过现场原位试验取得围岩参数,利用有限元强度折减法,通过有限元模拟软件定量分析了Ⅲ类、Ⅳ类、V类围岩在开挖初期裸洞、混凝土喷护、系统锚杆等支护方式时隧洞稳定性的变化规律.结果表明,施加锚杆支护相较于无支护的开挖方式,隧洞的安...     

有限元极限平衡法与强度折减法在边坡稳定性分析中的对比

基于有限元极限平衡法和强度折减法,对比分析了澳大利亚计算机应用协会所使用的三类边坡稳定性考题,用于定量评价这两种有限元法的计算精度。研究结果表明,对于均质及多层土边坡,有限元极限平衡法与强度折减法的计算结果较为接近,而对于含软弱夹层的边坡,有限元强度折减法计算所得的安全系数明显偏小。研究结果对提高边坡稳定性的计算精度具有重要意义。     

强度折减法在陀湾码头边坡稳定分析中的应用

该文采用数值分析强度折减系数法对广西天峨县红水河陀湾码头河段边坡稳定性进行分析,得出该边坡在荷载作用下安全系数处于临界状态,最终评价边坡的安全性。     

基于局部强度折减法的多层级滑坡稳定性分析

为了实现对多层级非均质复杂型边坡稳定性的全面研究和评判,提出了一种主动岩层组合式局部强度折减法.利用有限元软件,对三层边坡进行局部强度折减和全局折减分析,分析结果表明,全局折减往往减小了稳定性系数,而某些非主动岩层其抗剪强度参数变化很小,不能应用于强度折减分析计算中.通过采用局部强度折减法,依次对主动岩层进行组合分析计算,分析结果表明,对上覆残积坡层开挖卸荷后,对砂泥岩夹黏土层与强风化玄武岩之间的接触带利用端锚加固处理分析,加固后坡体稳定性明显提高,支护作用明显.该方法对于对于多层级复杂型边坡的稳定性分析是有效的,对于实际工程可灵活运用.     

软弱岩脉对某电站隧洞影响的有限元计算分析

某电站尾水隧洞具有埋深大、地质条件复杂、洞室段分布有宽度较大的软弱岩脉等特点,软弱岩脉的影响导致围岩稳定性问题异常突出,需要计算评价其稳定性。基于ANSYS软件,采用有限元数值方法分别对岩脉分布在隧洞顶部、侧墙及底部时对隧洞的影响进行了分析,并采用有限元强度折减法对开挖支护后隧洞安全性进行评价。数值计算结果表明,岩脉位于隧洞顶部及底部时仅对局部变形和应力有较大影响,对围岩整体稳定性影响较小;而当岩脉在隧洞侧墙位置时围岩整体稳定性大大降低,因此需在施工中对侧墙分布有软弱岩脉的洞室段加强支护。