有限单元法在边坡稳定性分析中的应用

本文对有限单元法进行了简要的介绍,并利用有限单元法对某边坡进行稳定性分析,通过对分析成果的整理和研究得出了边坡的稳定性结论,该结论与极限平衡法的分析成果对比表明分析取得了满意的效果。     

蒙特卡洛法与有限元相结合分析边坡稳定性

蒙特卡洛随机搜索法与弹塑性有限元法结合,求解边坡稳定问题。根据有限元分析的应力和孔隙水压力结果计算给定滑动面的安全系数。利用随机走步法不断更新试算滑动面,使其安全系数不断减小。通过比较一定数量的试算滑动面,确定边坡临界滑动面及其对应的最小安全系数。本方法通过随机搜索克服了大多数常规优化方法易陷入安全系数局部极小的问题。同时,本方法利用有限元法分析的应力和孔隙水压力结果,按有效应力法计算边坡安全系数,可分析施工过程中应力和孔隙水压力变化对边坡最小安全系数的影响。数值算例分析说明了所提出的确定边坡临界滑动面的方法的有效性和优越性。     

边坡稳定的块体单元法分析

 边坡稳定是岩土工程中一个极其重要的问题。目前的边坡稳定分析方法都存在不同的缺陷, 有的方法太复杂, 有的方法过于简化。利用一种改进的刚体极限平衡法——块体单元法进行边坡稳定分析, 该方法兼有刚体极限平衡法和有限元法的优点, 既满足全部的平衡条件, 又在一定程度上考虑了材料的变形。算例表明, 该方法不失为一种合理而有效的边坡稳定分析法。     

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。     

基于Morgenstern-Price法边坡三维稳定性分析

 工程中边坡滑裂面通常都是三维空间上的一个曲面,采用传统的二维稳定性分析方法对其进行分析与实际不符。Morgenstern-Price极限平衡条分法(M-P法)是最严密的边坡二维稳定性分析方法,将其拓展并引入边坡三维稳定性分析中。通过类似于M-P法的条间力假定,建立一种新的边坡三维稳定性分析方法—基于M-P法边坡三维极限平衡分析法。给出2个验证算例,与现有几种方法对比计算结果表明：该法不仅计算结果更可靠,而且力学模型更为严谨,计算公式简便且易于编程,可在边坡工程设计及滑坡治理中推广应用。     

锥形边坡稳定性分析

 传统的边坡稳定性分析法对于锥形边坡而言较为保守。给传统的极限平衡法赋予一个参数, 用这种算式分析计算锥形边坡稳定性及其所需加固量更加切合实际且经济。     

KINEMATICAL ELEMENT METHOD AND SLOPE STABILITY ANALYSIS

运动单元方法通过引进单元运动分析、 静力分析和优化求极值分析,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。 介绍了运动单元法的基本理论体系,对运动单元法边坡稳定性分析的原理与方法进行了详细论述。     

伪蒙特卡罗法及其在边坡可靠度分析中的应用

在确定具有最小可靠度指标的滑动面（即临界可靠度滑动面）时,由于常规的蒙特卡罗法抽样耗时巨大,临界可靠度滑动面的获得较为耗时。对于均质边坡,利用简化Bishop法构建了可靠度分析的功能函数,设计了6种随机变量的标准差组合,假定了随机变量的4种抽样范围,利用抽样次数较小的蒙特卡罗法即伪蒙特卡罗法对随机生成的132组可行滑动面进行了伪可靠度指标的计算并与蒙特卡罗法计算得到的可靠度指标进行了比较分析,研究发现：只有一个随机变量的前提下,滑动面的伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标呈完全线性关系,在其它条件相同的情况下,伪蒙特卡罗法抽样范围越大,伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越小,反之亦然;伪蒙特卡罗法抽样次数越大,伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越大,反之亦然。对均质边坡,可应用伪蒙特卡罗法快速计算其临界可靠度指标。     

蒙特卡罗法在边坡可靠度分析中的应用

针对某均质边坡,采用简化Bishop法和Morgenstern-Price法计算滑动面的安全系数,对给定的滑动面进行了不同抽样次数的比较分析,选取了不同的土性随机参数进行计算,并进行了最大失效概率滑动面的搜索,得出了一些有意义的结论。     

离散单元法在某节理岩质边坡稳定性评价中的应用

将离散单元法应用于山西某节理岩质边坡。通过对该边坡固定滑面及自动搜索滑面情况下的边坡变形破坏机理及其稳定性进行数值分析,找出了符合场地实况的边坡破坏模式,得出该坡体稳定性安全系数,并与极限平衡法稳定性评价结果进行了对比,结果较为吻合,为以后同类岩质边坡稳定性评价应用该方法提供了较好的借鉴。     

有限元强度折减法在边坡三维稳定分析中的应用

将强度折减法应用于边坡二维、三维稳定性分析中,并与传统极限平衡分析法的计算结果做了比较,得出强度折减法三维有限元分析边坡稳定性是可行的,对影响边坡稳定的因素进行了研究分析,并分析了三维边坡在面荷载大小相同但作用面积不同时的安全系数,指出边坡稳定具有三维效应,对边坡稳定分析有一定的指导意义。     

边坡开挖的有限元模拟和稳定性评价*

 对大甘坪粘土进行卸荷路径下的三轴试验,确定用于边坡开挖稳定分析的计算参数。对边坡开挖作非线性有限元分析,探讨边坡变形的大小和分布、塑性区的扩展形态、滑移面的形成、发展直至整体破坏的演变过程,以确定合理的滑移面位置。采用Janbu的普遍条分法计算边坡的安全系数,对边坡开挖的稳定性进行评价。     

顺层岩质路堑边坡稳定性有限元分析

路堑边坡稳定性分析是工程建设中的重要问题。在工程地质勘察的基础上,利用非线性有限元法,结合强度折减理论,采用有限元软件ANSYS对某顺层岩质路堑边坡的开挖变形进行数值模拟,分析了该顺层岩质边坡的变形破坏机制及其演变过程,为边坡的工程治理设计提供了合理的建议。     

边坡稳定分析的三维Spencer法

将边坡稳定分析中的二维Spencer法拓展到了三维。该方法对所有条块满足力的平衡以及整体力矩平衡,克服了其他方法中只适用对称问题的缺点,不需已知滑动方向,还可根据滑面的几何特征,进一步得到各条块局部的稳定性系数及其潜在的滑动方向。此外,给出了该方法的实现步骤,其算法的收敛性也较好。最后以不对称问题为算例,并与其他文献中的结果进行比较,验证了该方法的可行性和有效性。     

应力迁移法及其在边坡稳定分析中的应用

假定在计算过程中单元竖向应力保持不变和折减前、后大及小主应力方向不变的前提下,给出了应力迁移法的计算式以及操作步骤,并应用ABAQUS软件进行数值模拟分析。然后将应力迁移法应用到边坡稳定性分析的工程实践中,探讨其在实际工程应用中的可行性。通过分析,得出应力迁移法中以特征点位移突变、广义剪应变贯通和等效塑性应变贯通作为失稳判据均具有较好的一致性,而以计算不收敛作为失稳判据得出的安全系数比前三个判据得出的安全系数略大一些的结论。     

边坡稳定分析应力水平法

基于对边坡的非线性有限元分析 ,提出了一种研究边坡稳定性和确定边坡最危险滑动面的应力水平法 ,并通过工程实例验证了该法的可行性和实用性。     

一个用于边坡稳定分析的通用条分法

介绍了通用条分法的基本方程。与经典公式的不同在于，它直接将条间力合力的大小和方向作为未知数，通过定义不同的条间力倾角函数，可以方便地模拟各种严格条分法，如Spencer法、Morgenstem-Price法以及基于力平衡的简化法，如不平衡推力法、陆军工程师团法、罗厄法等。方程的求解采用了Rapid Solver法，算例分析表明，通用条分法GLE具有较高的数值精度和实用价值，且方程形式简单、易于编程。     

基于有限元应力的三维边坡稳定性分析

在有限元应力分析的基础上,采用剪应力定义的安全系数来评价边坡稳定性也是较常用的一种分析方法。针对简单三维边坡体,将该方法得到的数值解与其推导出来的解析解进行对比分析,结果表明,材料泊松比对滑体的应力分布及安全系数计算均有一定的影响,当泊松比逐渐接近于0.5时,采用该方法得到的简单边坡体的数值解与解析解完全一致。最后将该方法应用到具体岩质高边坡工程实例中,并与有限元强度折减法进行对比分析,结果显示2种方法的计算结果具有较好的可比性。