基于有限元法的尾矿坝边坡三维稳定分析

以某尾矿坝实例为研究背景,分别采用三维有限元极限平衡法和有限元强度折减法对上游法筑坝的尾矿坝稳定进行分析.有限元极限平衡法基于有限元应力场结果与极限平衡分析方法计算边坡整体安全系数,采用粒子群算法搜索最小安全系数和对应的最危险滑动面.分析表明:三维有限元极限平衡法和有限元强度折减法呈现的边坡破坏形式一致,且有限元极限平...     

BP神经网络在卸荷岩体强度参数反演中的应用

金川水电站泄洪洞进口自然边坡高陡,岩层发生明显倾倒变形,岩体质量差,对边坡的稳定不利,采用BP神经网络方法对其强度参数进行反演分析。根据边坡的重要性和规范确定边坡的最低安全系数,由边坡目前的变形情况确定反演工况和滑带。利用极限平衡法组织神经网络训练样本,将安全系数作为网络输入,黏聚力和内摩擦角作为网络的输出,并将其代入极限平衡和有限元强度折减模型进行检验,结果表明:BP神经网络与极限平衡法计算的安全系数的误差在1%以内,有限元强度折减法计算边坡浅层变形体的平均抗剪强度参数和安全系数,也与BP神经网络计算得到的结果相符,说明BP神经网络进行参数反演是可靠的。     

基于突变理论的边坡安全系数自动搜索方法及应用分析

为解决搜寻强度折减系数与边坡位移关系曲线突变点数值计算量大、主观性较强等问题,基于尖点突变理论,提出边坡安全系数自动搜索方法,以Fortran语言和FLAC 3D数值计算软件为平台,开发了适用于自动搜索边坡安全系数的计算程序。将该方法应用于边坡实例的稳定性研究,讨论了各种评判标准所得安全系数的大小差别,并与极限平衡法计算的安全系数进行对比分析。结果表明:自动搜索边坡安全系数的计算程序能快速定量找到边坡临界稳定的突变点,提高了边坡稳定性分析的准确性和计算工作效率;计算结果与边坡规范推荐的极限平衡法所得的结果对比误差较小,并且对于未知滑动面边坡,极限平衡法得出的滑动面位置与该方法所得安全系数下对应的塑性区贯通区域基本一致。文中方法为边坡稳定性评价提供了有益借鉴。     

基于Geo-Slope软件的土质边坡稳定性分析

结合Geo-Slope软件中的有限元计算模块Sigma/W和刚体极限平衡计算模块Slope/W,将Sigma/W模块中计算所得到的结果导入Slope/W模块,考虑土体的应力-应变关系,利用极限平衡法的概念计算边坡的稳定安全系数并确定最危险滑动面;通过经典算例分析,在极限平衡法中引入有限元计算得应力结果计算边坡的安全系数的方法是可行的,且对均质和非均质的土坡均适用。     

刚体极限平衡法与有限元法在工程边坡稳定性分析中的应用与比较

刚体极限平衡法、有限元法在工程边坡稳定分析中是两个常用的计算方法,文中对两种方法的理论基础和计算过程进行了简要介绍,并应用两种方法对一工程实例进行了分析。结果表明,二者的计算结果相近,且相同工况下有限元计算安全系数略小于刚体极限平衡法计算安全系数。     

重度增加法确定边坡潜在滑动面

边坡稳定性分析的关键是如何确定最危险滑动面.传统的方法是根据经验,人为地确定最危险滑动面,而有限单元法无需事先假定滑动面的位置和形式.边坡的破坏往往伴随着很大的位移和塑性应变,因此,采用传统的小变形有限元方法计算无疑误差较大.在平面应变条件下,基于弹塑性大变形理论,用力控制方法来控制其收敛性,用有限元重度增加法对一均质边坡稳定性进行了有限元分析,通过土体的变形位移场来确定边坡潜在滑动面.再用刚体极限平衡法来计算其潜在滑动面上的安全系数,并将计算结果与传统的极限平衡法的计算结果比较,发现如果采用合适的土体本构模型,潜在滑动面上的安全系数与传统方法计算结果比较接近.     

基于强度折减法的分步施工边坡稳定性分析

工程上常采用极限平衡法分析边坡的安全稳定性,但由于极限平衡法的局限性,使得计算结果 只能反映边坡安全系数的大小,不能确定边坡在施工各个阶段的变形稳定情况,因此以永宁高速公路边 坡为研究对象,通过ＰＬＡＸＩＳ有限元强度折减法对边坡施工过程中可能产生的变形、位移进行模拟分析, 得到分步施工状况下,施工各阶段边坡的变形图以及整体的安全系数,并将结果与极限平衡法计算结果 进行对比分析。结果表明:边坡的安全系数随着坡体的逐级开挖会不断降低,需及时进行支护加固,强 度折减法所确定的边坡最终滑动面形状与极限平衡法计算结果较为一致,且安全系数差值仅为3％,从 而也验证了强度折减法对于分步施工边坡安全稳定性分析的适用性与正确性。     

土石坝边坡稳定性分析的应用研究

极限平衡法结合有限元强度折减法分析、计算边坡稳定是一种趋势,对两种方法进行了比较计算,有限元强度折减法是基于真实应力场的计算方法,能够自动寻找最小安全系数以及相应的滑动面。     

基于修正模型数值计算结果的等K法改进

等K法是校核双滑面坝基深层抗滑稳定性问题的主要方法。实际操作中,不同的取值方法对安全系数结果影响很大。现有的取值方法或根据以往的工程经验,或直接参照有限元计算成果进行取值,缺乏严格的理论基础,其合理性、使用范围有待详细判定。研究发现:①对双滑面问题,直接对滑面进行模拟得到的应力结果不宜用于刚体极限平衡法,必须对滑动面进行修正;②刚体极限平衡法中滑动力代数之和,与采用修正滑面的有限元强度折减法极限状态滑动面上剪应力叠加之和相等,并应在此基础上对安全系数及抗力角进行求解。     

某水电站左岸B20崩塌堆积体稳定性研究

对金沙江某水电站左岸B20崩塌堆积体处的工程地质条件进行分析,并对下部凝灰岩夹层的分布形式及特点进行重点研究,提出B20崩塌堆积体可能的滑移方式,运用有限元方法和极限平衡理论方法对其在不同可能工况下的稳定性进行分析。有限元计算结果表明,B20崩塌堆积体沿基岩和崩塌堆积体接触面上的滑动面组合形式的安全系数能够满足工程要求;地震作用对崩塌堆积体的影响较大,但引起边坡失稳的可能性小。采用极限平衡方法计算了不同工况下B20崩塌堆积体沿崩塌体内部产生局部圆弧滑动的可能性,计算结果表明各工况的安全系数均能满足工程安全的需要。根据综合分析结果,提出B20崩塌堆积体处理建议。     

区间有限元在边坡稳定分析中的应用

考虑边坡工程的不确定性，将材料参数和荷载用区间数表示，用区间有限元方法计算边坡内任一点应力应变，根据应力水平定义边坡的安全系数，用于评价边坡的稳定性．工程实例表明，用该方法评价边坡的稳定性，与常规有限元相比，具有使用简便，计算量小的特点，适合计算边坡工程。     

DDA用于重力坝深层抗滑稳定的接触刚度取值

复杂地质构造条件下的重力坝深层抗滑稳定性的正确评价是一个关键问题。传统上这个问题一般采用刚体极限平衡法、非线性有限单元方法分析等,各种方法都有局限性。本文以武都RCC重力坝为例,研究DDA用于重力坝稳定分析的接触刚度取值问题。论文研究了块体的接触刚度对滑动面沿程应力分布、整体安全系数及局部安全系数的影响。结果表明,接触刚度的取值对建基面的整体安全系数影响不大,但对于多滑面（深层）的抗滑稳定的整体、局部安全系数有较大影响。     

流形元法与结构模拟分析

本文在原有一阶流形元法的基础上推导了二阶流形元法数值计算模型,并开发了可以模拟沿结合面开裂、沿数学网格开裂,裂缝沿任意可能方向扩展及考虑裂隙渗流对变形的耦合作用分析裂隙边坡的稳定性程序。作为应用实例,计算了受刚性板挤压的圆柱体的接触应力、悬臂梁的大变形、不连续块体边坡崩塌破坏、拱座的破坏失稳及移动中梁的破坏问题。结果表明,流形元法可以以较高的精度分析一般结构的变形及应力、接触应力及大变形问题,并能很好地模拟不连续介质的破坏及块体的运动。     

瀑布沟水电站泄洪洞出口段偏压应力及边坡稳定性分析

瀑布沟水电站泄洪洞出口段隧洞偏压问题十分突出,运用非线性有限元法模拟泄洪洞开挖过程,分析了天然边坡和加固边坡条件下隧洞与边坡的相互作用、隧洞围岩的变形与稳定性。结果表明：设计上提供的现有边坡加固方案总体上较为合理,可以有效地改善边坡的整体稳定性,建议加强泄洪洞上半洞开挖过程中顶拱的及时喷锚支护。     

有限元分析中坝基面和结构面渗透压力的合理模拟

用有限元法分析大坝、岩体边坡的应力和稳定性时,不少人在坝基面和结构面单元的某一侧上施加面力,用以模拟作用在这些面上的渗透压力。本文讨论这种模拟方法的缺点,并提出一种改进的模拟方法。     

各向异性渗流对堤坝稳定性的影响

在大多数边坡稳定分析中，对于浸润线下的水压力分布多按静水压力考虑，即假设水头等势线与浸润线垂直，水压力沿深度呈线性分布。本文使用条分法与有限元法，考虑非饱和区土体渗透性和抗剪强度，对水平渗透能力大于垂直渗透能力的土坝进行了渗流与稳定计算。计算结果表明：堤坝渗流的水平渗透性相对于垂直渗透性越高，浸润线越高，但水头等势线越倾斜，相应点处的孔隙水压力却会降低，从而导致稳定安全系数的升高。计算结果说明各向异性渗流是有利于边坡稳定的。当坝体渗流各向异性程度较大时，按照静水压力计算稳定，有可能导致错误的结果。     

反倾岩质边坡弯曲倾倒-剪切滑移破坏分析方法研究

目前反倾岩质边坡弯曲倾倒破坏分析方法仍以基于极限平衡理论的悬臂梁模型为主,但大多未考虑坡脚岩层的剪切破坏。为准确评价该类边坡的稳定性,建立考虑坡脚岩层剪切破坏的分析计算方法。首先,根据岩层变形破坏特征,将边坡分为后缘稳定区、中部弯曲倾倒区和前缘剪切区3个区域;其次,建立弯曲倾倒-剪切滑移破坏模式的稳定性分析方法;最后,通过工程实例验证,并进行参数分析。研究结果表明:提出的分析方法与工程实际符合性较好;边坡在倾角较陡、坡角较大时稳定性最差,坡角对边坡稳定性影响大于岩层倾角的影响;岩层厚度及层面内摩擦角增加有利于边坡稳定性,且会扩大坡脚剪切区范围。研究成果对反倾岩质边坡破坏的防治具有实践指导意义。     

考虑卸荷带和岩体软化特性的某桥址边坡稳定性研究

为了综合分析卸荷带以及凝灰岩泥化夹层对某桥址边坡稳定性的影响,通过不同岩体强度加权计算得到凝灰岩及其泥化带综合强度,结合现场勘察结果,对凝灰岩及其泥化夹层的分布取上限值、平均值和下限值并确定了卸荷带岩体强度参数.在对岩质边坡破坏模式分析的基础上计算了自然工况、地震工况、桥基荷载作用工况、桥基荷载和地震荷载共同作用工况四...     

水平井油藏数值模拟的有限元方法

本文对底水油藏水平井三维两相渗流的数学模型给出了一种有限单元解法。在求解过程中，对压力场采用基于Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法的经典有限元技术，对饱和度场，引入了非标准的不连续有限元方法，以反映实际油藏中水驱前缘的含水饱和度不连续跃度的性质。整个过程采用计算功能极强的ＮＤＰ－ＦＯＲＴＲＡＮ语言编程实现，对有限元整体刚度矩阵采用变带宽一维压缩存储，以节省数组存储空间，进一步提高程序的运算能力和运行速度。     

一种基于滑动带的土坡稳定分析方法研究

实际土坡发生失稳破坏时通常沿滑动带(剪切带)进行,而目前进行土坡稳定分析的方法几乎均仅考虑滑动面,这与实际有一定差别。为更符合滑坡的实际特点,提出了一种基于滑动带的土坡稳定分析新方法。该方法以黏性土坡为研究对象,基于土坡稳定分析的极限平衡条分法,认为土体沿滑动带发生的失稳破坏是以最危险滑动面为基础,多个非最危险滑动面共同作用的结果,通过模拟滑动带并筛选满足特定要求的滑动面,对其安全系数进行加权处理,计算最终安全系数。通过几个算例对新方法进行了验证,研究表明:新方法的计算结果较基于滑动面的Morgenstern-Price法结果、基于滑动面的Bishop法结果及有限元法结果偏小,偏于保守,新方法有一定合理性,可为以后的研究提供参考。