基于有限元理论的工程边坡稳定性模拟研究

近年来,随着有限元理论与计算机软硬件的稳步发展,有限元理论广泛应用到边坡稳定分析。文章采用基于有限元理论的大型软件,建立了某工程的3个典型坡面模型,得出边坡的安全系数,分析了边坡稳定性,为工程的安全评价提供了理论依据。     

基于FEM-ANN-MCS法的边坡工程可靠度分析

针对有限元蒙特卡罗法计算量大的弊端和边坡工程稳定功能函数不能显式表达的可靠度分析问题,文章提出了应用于边坡工程稳定可靠度分析的基于神经网络的随机有限元分析法的基本思路。神经网络具有高度非线性的映射能力,可用来逼近结构响应量与随机变量的映射关系。借助这种方法计算出边坡工程的可靠指标,并通过寻求失稳模式进行整体稳定可靠度分析。最后对一工程实例进行几种方法的计算分析,表明该方法用于边坡整体稳定可靠度分析是切实可行的,可供工程科学技术人员参考。     

变电站边坡稳定性分析及治理技术

为保证某变电站边坡稳定,避免大变形甚至失稳导致的危害,通过现场工程地质勘察,揭示了工程区域地层岩性和地质构造特征,并采用赤平投影法对边坡稳定性进行了定性分析,表明中风化岩质边坡整体稳定,局部破碎的强风化岩和不利结构面需要进行处理。同时,采用有限元数值模拟的方法,对边坡稳定性进行了计算,计算结果表明边坡持久工况整体稳定,但在瀑雨工况下,边坡的安全系数不满足规范要求。综合边坡稳定性评价分析结果,结合工程实际情况提出了相应的支护治理措施,取得了良好的治理效果和社会经济效益,可为类似工程提供参考。     

岩石高边坡的有限元分析及其简化分析方法

本文结合实际工程,对具有明显裂隙的岩石边坡进行了有限元分析,得到了加锚杆前后边坡的稳定系数,并用极限平衡法推导出边坡稳定系数的简化计算方法。计算结果表明用简化计算公式进行边坡计算是可行的。     

长河坝水电站右岸导流隧洞进口高边坡稳定性有限元计算分析

 由于受地形条件限制,长河坝水电站导流洞进水口边坡几乎整个边坡设计为直立坡,最大高度为148 m。这种边坡布置方式在国内、外很少见,其变形、稳定问题关系到该工程导流方案的成败,非常重要。为了解边坡的稳定性,以及了解边坡加固方式的有效性及合理性,采用有限元方法对边坡开挖、加固过程进行模拟,给出边坡的变形、屈服区以及锚杆等应力情况,特别分析裂缝和裂隙对于边坡变形、屈服以及锚杆应力的影响,利用降强度计算方法得到边坡的抗滑稳定安全系数。研究成果对边坡的开挖及加固具有指导意义。     

地下采空区对高填路堤边坡稳定的影响

应用有限元方法，分析了某工程沿线地下煤窑采空区对高填路堤边坡稳定的影响，论证了影响路堤边坡失稳的主要因素，给出了有无采空区的边坡稳定系数，结果可用于指导该工程路堤边坡加固。     

某水电站左岸坝肩边坡稳定性分析

确定了边坡的关键剖面和影响各个工程边坡稳定的几组可能发生浅层、深层的变形滑移的危险不稳定滑块体,对边坡在施工、地震、降雨等工况下的稳定性进行有限元分析研究,计算结果表明：结构面连通率对边坡稳定影响不容忽视,从而采取有效措施保证边坡稳定。     

岩石高边坡的有限元分析及其简化分析方法

本文结合实际工程,对具有明显裂隙的岩石边坡进行了有限元分析,得到了加锚杆前后边坡的稳定系数,并用极限平衡法推导出边坡稳定系数的简化计算方法.计算结果表明用简化计算公式进行边坡计算是可行的.     

岩体结构面对碎裂岩质边坡稳定性的影响

龙江特大桥是保(山)腾(冲)高速的控制性工程,研究桥址区的边坡稳定性至关重要。通过对某碎裂岩质边坡工程地质条件、边坡结构的研究,以岩体中结构面特征的分析为依据,结合GEO5有限元模拟,分析边坡破坏模式、形成机制和稳定性。结果表明边坡目前处于不稳定状态,失稳模式主要是由结构面和软弱夹层控制的岩体失稳。     

雅砻江锦屏一级水电站枢纽区猴子坡稳定性分析

锦屏一级水电站枢纽区为典型的"V"字形深切峡谷,泄洪雾化对两岸边坡稳定极为不利.针对右岸猴子坡,首先,对其失稳模式进行判别,继而应用有限元方法研究泄洪雾化雨入渗规律,最后,采用三维极限平衡方法对其稳定性进行分析.分析结果表明:猴子坡在泄洪雾化条件下能保持整体稳定,但不能满足工程边坡安全稳定要求,建议加强工程措施.     

基于改进动态规划算法的堆积体滑坡稳定分析

应用图论将堆积体滑坡稳定性分析中最危险滑动面搜索及安全系数计算问题转化为数学领域求最短路径问题。对动态规划算法进行改进,建立基于改进动态规划算法的极限平衡有限元方法,给出该方法的基本方程和路径上应力计算过程,避免引入辅助函数需给定初始安全系数进行迭代计算的缺陷。将该方法应用于溪洛渡左岸谷肩堆积体的稳定性分析,基于滑坡产生、发展、蠕变条件对其稳定性进行判断,对该堆积体的变形破坏机制进行分析和滑面形成条件探讨;借助监测资料揭示的滑面分布,验证改进动态规划算法搜索滑面位置与计算安全系数的准确性;在此基础上提出基于滑坡征兆的堆积体滑坡稳定性分析技术路线,可用于复杂滑坡堆积体边坡的稳定性分析。     

小浪底高边坡稳定分析研究

小浪底水利枢纽工程进水口南端山体高边坡的稳定是工程的关键课题之一。该山体岩石组成复杂，岩体破碎。针对该高边坡在施工建成期，模拟施工进程以及各种施工措施，并进行了稳定分析。分析中采用三维有限元和刚体极限平衡理论相结合的方法，考虑了Ｆ２３８断层以及各种泥化夹层，对２３个典型断面考虑三种滑动形式，每种按不小于２００００个潜在滑动面进行搜索求解最小安全系数及相应潜在滑动面的位置。分析结果已用于支护设计中，并被实际施工所证实。     

强度折减法进行公路隧道边仰坡稳定性分析

隧道洞口段边仰坡的破坏经常是引起洞口坍塌、构筑物开裂破坏的主要原因,因此隧道洞口段边坡的稳定性是隧道设计和施工时必须认真对待的问题.针对隧道洞口处不同边仰坡形式,运用有限元强度折减法,通过对边仰坡非线性有限元模型进行强度折减,使边坡达到不稳定状态时有限元静力分析不再收敛,得到边坡的稳定性系数,同时得到边仰坡破坏的滑动面及破坏过程.通过数值模拟结果和实际工程结果的对比,证明有限元强度折减法在隧道边仰坡稳定性分析中有重要意义.     

扩展广义Drucker-Prager屈服准则在边坡稳定分析中的应用

对边坡稳定问题进行严格的理论分析通常采用极限分析上界法 ,此法认为土体的塑流遵守关联流动法则 (ψ =φ)并满足理想弹塑性条件 ,其局限性主要表现在 :求得的剪胀值远远超过实验测得的剪胀值。然而如果采用传统意义上的非关联流动法则(ψ =0 ) ,即完全不计体积变形 ,则剪胀对土工结构稳定性的重要影响又会被忽略。因此为了更好地描述土体的变形特性 ,应采用广义上的非关联流动法则 (ψ≠ φ)。基于有限元分析 ,推导了平面应变条件下基于非关联流动法则的Drucker Prager屈服准则 ,该准则与摩尔 -库仑屈服准则匹配 ,并能够考虑剪胀角的影响。算例分析表明 :基于文中D -P屈服准则的有限元分析与相同条件下塑性极限分析所得结果相近 ,误差在 3 %左右。由此不仅可以证明本文方法的正确性 ,且因采用了D -P准则表达形式 ,只需进行简单的参数转换 ,就可方便地引入现有有限元计算程序     

某软土基坑稳定性分析

软土边坡稳定是一个复杂的工程课题。借助强度折减弹塑性有限元法,对一典型软土基坑失稳事故进行了分析;同时在考虑桩土共同作用的基础上,基桩对基坑稳定性的影响作了初步探讨,得到了一些有意义的结论。     

基于强度折减法的边坡稳定性三维有限元分析

将强度折减法应用于边坡稳定性分析中，折减土体强度，代入有限元程序进行计算，直至计算不收敛，此时的折减系数即为安全系数。将强度折减法应用于边坡稳定性的三维分析，结合工程实例，基于强度折减法的边坡稳定性有限元法和传统极限平衡法的计算结果，对边坡稳定性二维分析和三维分析的结果进行了对比，表明基于强度折减法的边坡稳定性三维有限元分析是可行的。在边坡稳定性分析中，为得到更符合实际情况的结果，在有条件的前提下宜补充进行边坡稳定性三维分析。     

锚固边坡稳定性分析有限元模型及锚固效应的探讨

锚固边坡具有锚固结构与土体变形协调的特点,而用条分法分析边坡稳定性时因土体刚体假设无法考虑结构与土体共同作用的本质,存在低估锚固效应的问题。提出了一种有限元法分析锚固边坡的方法,考虑在有限元模型中采用点锚式和全长粘结式杆单元模拟实际锚固结构的自由段和锚固段,注浆加固体采用接触单元,在土体和结构共同作用和接触变形协调的应力计算的基础上,结合条分法稳定性系数概念,对锚固结构考虑粘结强度或抗拉强度,对土体考虑剪切破坏强度,可得出工程分析所需的锚固边坡稳定性系数。研究结果表明:有限元法所得滑动面深度较条分法更深,稳定性系数更大,其有效锚固长度也存在一定的差异。     

非饱和非稳定渗流作用下土坡稳定分析的强度折减有限元方法

从固、液相质量守恒的角度讨论非饱和非稳定渗流的基本方程，采用强度折减有限元方法且结合非饱和非稳定渗流有限元程序分析水位骤降引起的土坡稳定性，并与极限平衡法结果进行对比分析。研究结果表明，强度折减有限元方法是分析非饱和非稳定渗流作用下土坡稳定性的一种比较有效的方法，为工程实践提供参考依据，同时也指出今后的研究方向。     

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。     

考虑非饱和非稳定渗流的土坡稳定分析

降雨或库水位变化造成的土坡失稳现象与土体中的非饱和非稳定渗流密切相关,考虑非饱和非稳定渗流的土坡稳定分析方法是值得深入研究的课题。主要对考虑非饱和非稳定渗流的极限平衡法和位移有限元法进行评价和对比,着重讨论了强度折减有限元法在考虑渗流作用的土坡稳定分析中的应用,给出了一些初步成果,并提出了今后的研究方向。