建筑垃圾填筑路基边坡稳定性分析

为了明确建筑垃圾再生材料填筑路基的边坡稳定性,采用规范简化Bishop法和强度折减有限元法,对天津地区常用的路基断面形式进行系统的边坡稳定性分析,结果表明：石灰掺土稳定砖料是一种很好的路基填料,上下路床均采用建筑垃圾填筑时,在非浸水条件和浸水条件下,路基高度为3 m的边坡稳定安全系数均能够满足规范要求。强度折减法和双强度折减法分析发现：边坡高度为3 m时,稳定安全系数均1.07左右。     

山区斜坡软弱地基上高填方路堤变形及稳定性分析

在山区斜坡软弱地基上进行高填方路堤填筑时,高填方路堤不均匀变形和失稳破坏时有发生。基于强度折减有限元法,对斜坡软弱地基上高填方工程的变形及稳定性进行数值模拟。研究表明:在斜坡软弱地基上填筑路堤,将在路堤下坡脚处出现较大的侧向变形;挖台阶处理时,其主要功能在于提高路堤的稳定性;在路堤中部设置支挡结构效果比在路堤坡脚处设置效果要好;放缓路堤边坡及设置反压护道能较好地提高填方工程的稳定性。利用这些规律可以较为全面地认识山区斜坡软弱地基上高填方路堤的变形与稳定性,以有效地指导实际施工。     

基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析

基于强度折减法的边坡稳定性评价只能获得静态单一的安全系数。为获得边坡渐进失稳过程中的稳定性状况,提出基于动态和整体强度折减法的边坡动态稳定性评价方法,利用动态强度折减法搜索出渐进扩展的滑动面,并结合整体强度折减法计算安全系数的优势,在边坡渐进失稳过程中计算动态安全系数,从而实现对边坡失稳全过程的分析和调控。首先,利用动态强度折减法确定出一系列扩展的滑动面,然后,在每一步折减中降低滑动面的强度参数,随后采用整体强度折减法计算此刻的安全系数。最后进行滑动面扩展–安全系数的对应分析,根据安全系数的动态变化规律对边坡进行稳定性评价和支护。两实例计算表明,动态强度折减法获得的滑动面与实际监测数据相吻合,合理反映边坡(滑坡)的变形破坏特征。利用动态和整体强度折减法的各自优势,获得边坡渐进失稳过程中的一系列动态安全系数,更利于边坡的稳定性判断及支护措施建议。相比于极限平衡法,动态强度折减法也更适合于非均质边坡的稳定性评价,能搜索出正确的潜在滑动面。     

基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析

 基于强度折减法的边坡稳定性评价只能获得静态单一的安全系数。为获得边坡渐进失稳过程中的稳定性状况,提出基于动态和整体强度折减法的边坡动态稳定性评价方法,利用动态强度折减法搜索出渐进扩展的滑动面,并结合整体强度折减法计算安全系数的优势,在边坡渐进失稳过程中计算动态安全系数,从而实现对边坡失稳全过程的分析和调控。首先,利用动态强度折减法确定出一系列扩展的滑动面,然后,在每一步折减中降低滑动面的强度参数,随后采用整体强度折减法计算此刻的安全系数。最后进行滑动面扩展–安全系数的对应分析,根据安全系数的动态变化规律对边坡进行稳定性评价和支护。两实例计算表明,动态强度折减法获得的滑动面与实际监测数据相吻合,合理反映边坡(滑坡)的变形破坏特征。利用动态和整体强度折减法的各自优势,获得边坡渐进失稳过程中的一系列动态安全系数,更利于边坡的稳定性判断及支护措施建议。相比于极限平衡法,动态强度折减法也更适合于非均质边坡的稳定性评价,能搜索出正确的潜在滑动面。     

山区公路边坡稳定性参数敏感性分析

以湖南省常吉高速公路某路段左侧边坡为依托,通过相关地质资料分析,选取了对边坡稳定性影响较大的坡度、坡高、粘聚力、内摩擦角和弹性模量五个指标。并借助于有限元强度折减模块,采用单因素敏感性分析方法进行了边坡稳定性影响参数敏感性分析并比较分析结果。结果表明:常吉高速公路边坡的稳定性参数相对于边坡安全系数的敏感性排序从大到小依次为:坡度、坡高、内摩擦角、粘聚力、弹性模量,边坡的失稳主要依赖于坡度和坡高,此为山区公路边坡稳定性评价分级和针对性地防治设计起到了指导作用。     

强度折减DDA法及其在边坡稳定分析中的应用

 在自行研制的非连续变形分析程序中实现自动强度折减法以模拟边坡的稳定性和安全系数。针对强度折减有限元法收敛标准的不确定性,通过分析滑块在边坡上的稳定性,提出以边坡滑移位移与强度折减系数曲线的最大曲率所对应的折减系数为边坡安全系数的判别标准,该判别标准克服了“位移突变准则”不准确的缺点;并基于该判别标准,分析水库岩体边坡的稳定性并得到岩体边坡安全系数随库水位变化的规律;最后对小湾某高边坡进行开挖模拟及开挖后边坡的稳定性进行计算分析。     

基于强度折减法的斜坡软弱地基填方工程特性分析

在斜坡软弱地基上填筑路堤时,易出现滑塌失稳等重大工程事故。运用强度折减有限元法,研究随着路堤填筑施工的进行,斜坡软弱地基填方工程的变形与稳定性变化情况,重点比较斜坡软弱地基填方工程与水平软弱地基填方工程的特性,分析放缓路堤边坡与设置反压护道对填方工程的影响,探讨复式滑面出现的可能性。在斜坡软弱地基上填筑路堤,将在路堤下坡脚处出现较大的侧向变形;放缓路堤边坡及设置反压护道能较好地提高填方工程的稳定性;在斜坡软弱地基上填筑路堤是否出现复式滑面与斜坡软弱土层厚度有着重要关系,斜坡软弱土层厚度较厚时不会出现复式滑动,理论分析结果与室内土工离心模型试验成果相当吻合,为工程科学设计、施工直接提供可靠的理论依据。     

交界面形态特征对边坡滑移面的影响研究

二元结构边坡中交界面形态特征对边坡潜在滑移面位置及型式影响较大。交界面形态特征包括表面形态及交界面与边坡坡面之间的空间交接关系,本文通过数值模拟再现了交界面形态特征对二元结构边坡潜在滑移面位置及滑面型式的影响。研究结果表明:交界面与边坡坡面之间的空间交接关系一定时,交界面表面形态越光滑平直,二元结构边坡潜在滑移面位置受交界面的控制越大,滑移面沿着交界面滑动的可能越大;当上交界面一定(在圆弧下方)时,随交界面表面粗糙度的增大,上部滑移面从沿着交界面发生破坏转变成上部发生旋转滑移,下部沿着交界面破坏,滑移面的型式由"折线"型变成"圆弧+直线"型;分析讨论了当下交界面一定时,上交界面型式与摩擦系数对潜在滑移面位置的影响。     

页岩路堑边坡稳定性的有限元强度折减法分析

采用理想弹塑性本构模型和 Drucker-Prager 准则,建立了页岩路堑边坡的有限元法数值计算模型;利用有限元分析结果,提出了采用强度折减法原理计算边坡的稳定安全系数的方法。通过对岩石进行强度折减,当边坡达到不稳定状态时,有限元计算将不收敛,此时的折减系数就是边坡的安全系数。该法不仅可以较简便地分析出岩石边坡的稳定性安全系数,同时可以较直观地得到边坡破坏时的滑动面位置及形状。文中还针对某山区高速公路的典型页岩路堑高边坡进行稳定性分析和计算,为边坡的开挖和防护方案提出了参考性建议。     

基于有限圆弧和强度折减方法的渠道开挖临界坡度研究

 基于有限差分法,得到单元应力、应变和位移计算结果,建立以极限平衡理论为基础的有限圆弧法和以变形变化趋势为破坏标准的强度折减法,搜索出边坡临界滑动面和最小安全系数,通过算例验证及参数对计算结果的影响分析,证明所建方法应用于边坡工程的可行性。文中方法结合极限平衡方法共同应用于南水北调工程大型渠道土质边坡开挖临界坡度研究中,选取高边坡、填筑边坡、深挖方边坡3种典型的渠道边坡模式,得到安全系数随开挖坡度的变化曲线,对比分析确定出渠道边坡的临界开挖坡度。研究表明,渠道高边坡和填筑边坡对开挖坡度要求较高,相对挖方卸载,填筑加载对边坡的稳定性影响较大,文中方法具有较高准确性和合理性,弥补现存方法的不足,不但可解决大型渠道边坡设计问题,也可为类似边坡工程提供参考。     

不平衡推力法的弹塑性有限元改进

结合杭金衢高速公路K111碎石土滑坡工程实例,研究如何使极限平衡法与有限元法有机结合应用于边坡稳定性计算和分析中,以及碎石土边坡稳定性系数与滑动面抗剪强度发挥程度的关系。研究结果表明,可以采用弹塑性有限元边坡稳定性极限分析法,得到边坡接近破坏状态时滑坡体的塑性变形破坏区,然后据此确定边坡的滑动面;通过野外工程地质勘探揭示,该法确定的潜在滑动面与实际滑动面基本相符;可根据极限状态下塑性应变值的大小确定滑面带上不同抗剪强度取值段,采用全面考虑滑面上岩土体抗剪强度不同发挥程度的不平衡推力法计算碎石土边坡的稳定性系数;采用该方法进行碎石土边坡稳定性分析能更加真实地反映边坡所处的实际状态。     

边坡稳定性的有限元强度折减分析法

利用有限元强度折减法,结合实际工程,对边坡稳定性进行了二维与三维分析,并与简化的Bish-op法的计算结果对比来验算分析的准确性,表明将有限元强度折减法用于边坡稳定性分析是可行的。而二维与三维模型的选取要结合工程的实际情况合理选择。     

应用ABAQUS程序进行渗流作用下边坡稳定分析

 为进行渗流作用下的边坡稳定性分析,需考虑渗流场与应力场之间的相互耦合作用。ABAQUS有限元程序具有良好的渗流和变形耦合分析功能,能将渗流场和应力场直接进行耦合,故采用ABAQUS有限元程序结合强度折减技术进行稳定渗流作用下边坡稳定分析,得到边坡整体稳定安全系数,且利用该程序强大的后处理功能,可揭示坡体内渗流浸润面和最危险滑动面的形状和位置,为验证该方法的可靠性,与基于传统极限平衡理论的瑞典条分法和简化的Bishop法进行对比分析。实例计算结果表明,基于ABAQUS的有限元强度折减法克服传统极限平衡法的缺点,计算结果更为合理可靠,是进行渗流作用下边坡稳定这一复杂问题分析的有效方法,可为工程实践提供参考依据。同时,就土体渗透性强弱对渗流浸润面位置及边坡稳定性的影响进行大量的分析和比较,并通过计算表明有限元模型边界的选取对渗流浸润面位置及边坡稳定性都会产生影响,因此有限元建模应合理地选取计算边界。     

Stability analysis of stratified rock slopes with spatially variable strength parameters: the case of Qianjiangping landslide

Jurassic strata prone to slope failure are widely distributed in the Three Gorges Reservoir region. The limit equilibrium method is generally used to analyze the stability of rock slopes that have a single failure plane. However, the stability of a stratified rock mass cannot be accurately estimated by this method because different bedding planes have variable shear strength parameters. A modified limit equilibrium method is presented with variable water pressure and shear strength used to estimate the stability coefficient of a sloping mass of stratified rock and to identify the potential sliding surface. Furthermore, an S-curve model is used to define the spatial variations of the shear strength parameters c and ? of the bedding plane and the tensile strength of the rock mass. This model can also describe the variation of strength parameters with distance from the slope surface, which depends on the reservoir water level. Also, it is used to evaluate the stability of the Qianjiangping landslide, located at Shazhenxi Town, Zigui County, Three Gorges Reservoir area, China. The results show the most probable sliding surface is the interface between a slightly weathered layer and subjacent bedrock. When reservoir water rises above the elevation of the slide mass toe, the stability coefficient of the slope declines sharply. When the reservoir water level is static at 135 m, the stability coefficient decreases gradually as the phreatic line changes as a result of heavy rainfall.     

利用有限元强度折减法分析岩质边坡的稳定性

基于有限元强度折减法,利用ANSYS有限元软件,对岩质边坡在地应力作用下进行了稳定性分析。选用D-P屈服准则,以边坡的位移计算不收敛及塑性区贯通作为边坡失稳判据,得到边坡的安全系数及破坏滑动面。通过与成熟的极限平衡法做比较,证明边坡稳定性安全系数是合理的,从而也说明强度折减法在岩质边坡稳定性分析中的优越性。     

基于有限元强度折减法的边坡稳定分析

通过强度折减,使系统达到不稳定状态时,有限元计算将不收敛,此时的折减系数就是安全系数。本文对不同坡度的算例进行有限元分析把得到的结果与用简化Bishop法得到的结果进行比较,两种方法得到的安全系数基本一致。这说明将强度折减法用于分析匀质边坡稳定问题是可行的。     

边坡稳定分析的一些进展

本文介绍近年在用极限平衡法与有限单元法 ,分析边坡稳定性方面的一些进展 ,在基于极限平衡的解析法上 ,我们导出了多阶斜坡的稳定安全系数与滑裂面角度的计算公式。这对岩质边坡的设计有很高的实用意义。导出了目前采用的各种条分法的统一计算公式。对于非严格条分法 ,用一个平衡方程并假设条间力的作用方向 ,即能求得安全系数 ;对严格条分法 ,用二个平衡方程 ,并假设条间力的作用方向或条间力的作用点位置 ,就能求出安全系数。统一式是一简单的迭代式 ,因而计算简便 ,并有很高精度。提出了两种用有限元法求边坡稳定安全系数的方法 :一种基于极限平衡法 ,对土质边坡采用圆弧搜索法 ,对岩质边坡采用在滑移面上布置节理单元的方法。另一种采用有限元强度折减法 ,便于采用大型软件 ,是一种很有前途的求边坡稳定安全系数的新方法。     

基于强度折减的拉格朗日差分方法分析土坡稳定性

运用连续介质显式拉格朗日有限差分方法,通过逐步折减土体的抗剪强度,来分析土坡稳定的安全系数。实例计算表明,强度折减系数达到某一数值时,土坡顶点的水平位移会快速增加。根据这一现象,提出了界定土坡破坏的坡顶位移增量标准。即坡顶位移增量与折减系数增量之比大于系数sc为土坡破坏,并建议了sc的取值。这样可避免强度采用折减方法分析土坡稳定时,以不收敛等"模糊"概念作为土坡破坏状态的判别标准,具有物理意义明确、客观具体、便于数值计算等特点。与瑞典圆弧法、简化Bishop法及Spencer法比较可见,这些方法的潜在滑动面形状相似、位置十分接近,说明本文方法及"破坏"状态的判别标准是合适的。文中对剪胀角的影响进行了讨论,得到"不考虑"剪胀性的关联流动法则会高估土坡稳定安全系数的结论。     

广义Hoek-Brown准则中强度折减系数的确定

 稳定性系数是边坡安全性评价的关键指标,但对适用于岩体特性的Hoek-Brown准则的折减存在标准不统一或计算复杂的特点,有必要确定合适的强度折减方案和系数。将广义Hoek-Brown准则(2002)与强度折减原理相结合,以三峡库区狮子包高边坡为模型,通过改变坡高、坡角和参数,以7种对岩石单轴抗压强度?ci、地质强度指标GSI和岩石材料常数mi的简化折减方案,研究狮子包高边坡的稳定性,并对稳定性系数和抗剪强度进行误差分析,确定广义Hoek-Brown准则的最优强度折减方案。研究结果表明,对广义Hoek-Brown准则的强度折减可通过同比折减参数?ci和GSI获得,此时数值计算与极限平衡法(Morgenstern-Price)确定的高边坡稳定性系数相对误差平均值为6.9%,方差为6.9%,抗剪强度相对误差为4.98%。这对广义Hoek-Brown准则在岩质边坡稳定性数值计算中的广泛应用有一定理论意义和价值。