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。     

基于三剪统一屈服准则的边坡稳定性计算

基于三剪统一屈服准则讨论了边坡稳定性计算的问题,得到了基于三剪统一屈服准则瑞典条分法计算边坡稳定性系数的计算公式。实例计算结果表明土中应力状态、土的抗剪强度指标以及中间主应力系数b对安全性系数都有一定的影响。Lode参数μ00时安全系数随其增大而减小,当μ00时安全系数随其增大而增大,安全系数随着土体内摩擦角以及黏聚力的增加而增大,安全系数随着b值的增加而增大。考虑了中间主应力的影响,能更充分利用材料的强度潜力,可提高边坡安全稳定性系数。     

基于强度折减法的边坡稳定性分析

在分析了强度折减法的基本原理、安全系数、屈服准则的基础上,通过FLAC3D软件对西部某在建公路工程边坡的典型断面进行了建模计算,通过对其滑动面及安全系数的分析可知,填土层的反压作用对边坡整体稳定性有较大的影响;采取的开挖方案不会影响母岩的稳定性,还可有效地提高开挖断面的稳定性。     

基于ANSYS的边坡稳定性强度折减有限元分析

介绍了一种基于有限元强度折减法的边坡稳定性分析方法,讨论了该方法的基本原理、安全系数的物理意义、屈服准则和流动法则的选用及边坡破坏的判据等。算例通过不断折减边坡强度参数,代入有限元程序进行边坡稳定性计算,直至计算不收敛时的折减系数即为边坡的安全系数。结果表明：随着折减系数的不断增大并达到某一数值时,边坡内塑性应变自坡底向坡顶逐渐贯通,边坡达到极限状态,此时的折减系数即为安全系数,有限元强度折减法对边坡稳定性分析具有良好的适用性。     

考虑拉伸屈服强度折减的节理岩质边坡抗震稳定性分析

传统的强度折减法未对材料的抗拉强度进行同时折减,在其对含节理面岩质边坡进行稳定性分析过程中,求得的安全系数具有较大的误差,未考虑拉破坏屈服的安全系数大于考虑拉破坏屈服的安全系数.在考虑拉伸屈服强度折减理论分析基础上,采用考虑拉伸破坏的M-C准则对含结理面岩质边坡进行稳定性分析,给出塑性区的分布及发展规律,求得安全系数.并基于此采用拟静力法对地震荷载作用下含节理面岩质边坡进行分析,得出在地震荷载作用下结构的安全系数降低,塑性区分布更广,从而降低了结构的安全储备,对工程应用具有指导意义.     

基于广义Hoek-Brown准则的边坡稳定性强度折减法数值分析

Hoek-Brown屈服准则作为估计完整岩石或节理岩体剪切强度的半经验准则,已成为岩体强度预测及计算领域应用最广泛的准则之一,并在边坡极限平衡法计算中得到了广泛应用,但很少应用于数值模拟计算领域。本文结合工程实例,以广义Hoek-Brown屈服准则建立数值计算模型,并基于强度折减方法计算边坡安全系数,经与等效Mohr-Coulomb屈服准则数值模拟及极限平衡计算对比,得出基于Hoek-Brown屈服准则的模拟计算结果与其它方法一致并且正确的结论。并认为不同屈服准则条件下的边坡潜在滑移面位置及变形特点存在差异,原因在于不同的屈服准则采用了不同的流动法则。与Mohr-Coulomb屈服准则相比,Hoek-Brown屈服准则采用基于应力水平的塑性流动法则更加体现了节理岩体的变形和破坏特点,可有效反映岩体的非线性破坏特征,更加接近工程实际,适于节理岩体的强度计算及稳定性分析。     

用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数

利用有限单元法 ,通过强度折减来求边坡稳定安全系数。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。安全系数的大小与所采用的屈服准则有关 ,本文对几种常用的屈服准则进行了比较 ,导出了各种准则互相代换的关系 ,并采用莫尔 -库仑等面积圆屈服准则代替莫尔 -库仑准则 ,算例表明由此求得的边坡稳定安全系数与传统方法的计算结果十分接近     

水电站尾水出口边坡平面有限元分析

采用平面有限元方法模拟某水电站尾水出口边坡开挖、支护条件下的应力、变形特征,分析锚索的加固效果、节理和水位上升等因素对边坡变形及稳定性的影响,并给出了水位上升条件下边坡塑性破坏区增大的力学解释。最后由基于Mohr-Coulomb屈服准则的弹塑性有限元的强度折减方法计算得到边坡的安全系数,对尾水出口边坡的整体稳定性进行评价,结果表明：加固后的边坡在最不利的条件下（水位上升10m）的安全系数大于1．25,边坡处于稳定状态。     

非均质边坡强度折减法折减范围研究

目前强度折减法分析边坡稳定的研究多针对均质简单边坡,而当涉及到非均质边坡时,就存在选择局部区域还是选择所有区域进行强度折减的问题。以FLAC^3D为平台,基于计算收敛性准则利用内嵌FISH语言二次开发了能够自动搜索安全系数的整体强度折减代码和局部强度折减代码;结合特征点位移突变准则利用内嵌FISH语言二次开发了依据位移–折减系数曲线判定边坡安全系数的整体强度折减代码和局部强度折减代码;通过有关算例,验证了自编程序的有效性。在此基础上,针对一个非均质边坡分别按照整体强度折减与局部强度折减进行稳定性数值分析,研究表明,两者所得安全系数并不总是一致,整体强度折减法计算所得安全系数与极限平衡法计算结果较为一致,而局部强度折减法若不能合理选择折减区域则不能正确评价边坡的稳定性。因此,采用强度折减法对非均质边坡进行稳定性分析时,建议对整个模型都进行折减。     

考虑抗拉强度剪断的非饱和土无限边坡稳定性分析

基于Fredlund强度理论提出了抗拉强度包线部分截断的非饱和土非线性强度准则(C-F准则)。该准则允许土体破坏过程中产生剪切破碎。然后建立无限边坡在稳定渗流作用下,考虑抗拉强度部分剪断的无限边坡稳定性分析方法框架,给出非线性强度包线下安全系数的求解方法。该方法可以考虑抗拉强度部分剪断和渗流作用对边坡稳定性的影响规律。分析结果表明,C-F准则较Fredlund强度准则所得安全系数会有降低,对渗流高陡非饱和土边坡稳定性分析的影响会更加显著。     

土质边坡工程中德鲁克-普拉格破坏准则的运用

通过ANSYS软件和抗剪强度折减有限元法的结合,用等效面积的德鲁克-普拉格屈服准则如内角点的外接圆、内切圆、等面积圆、匹配圆等模型来对边坡工程的二维和三维状况进行模拟,得出不同折减系数下边坡中广义塑性应变的发展情况,三维稳定有限元分析比二维有限元更真实地反映边坡的稳定状况,验证了三维有限元分析得出的安全系数要大于二维分析得出的安全系数;基于等效面积的德鲁克-普拉格屈服准则的等面积圆模型的计算能更好地发挥材料的承载潜力,是二维与三维边坡稳定数值模拟较理想的弹塑性模型。同时探讨了剪胀角对边坡稳定性的影响。     

用ANSYS分析边坡稳定性

传统方法分析边坡稳定性时,需要假设滑动面的形状;而用ANSYS分析边坡的稳定性时,不需做任何假设,就能得到安全系数,还能直观地得出边坡破坏的类型和形状。用ANSYS分析边坡的稳定性时一般采用强度折减法,ANSYS中常用准则为DP准则,如果要采用其他近似的修正准则则需进行转化。该文在c和φ取不同值时,用ANSYS(DP3)与用瑞典条分法和Janbu法分别计算得出不同的边坡稳定性安全系数,分析c、φ值对边坡稳定性的影响。     

强度折减法在边坡稳定中的应用

文中分析了土体屈服准则的种类、强度折减法的原理,并结合实际算例说明有限元强度折减法不需任何假定,通过强度折减即可较为精确地计算边坡的安全系数以及边坡处于极限状态时潜在的滑动面,说明有限强度折减法是进行边坡系统分析的一种有效方法。     

有限元强度折减法在三维边坡中的应用研究

边坡稳定性评价,特别是对具有复杂几何特征的边坡,应作为三维问题来处理。作者将强度折减法应用于三维边坡稳定性分析中,通过三个典型的工程算例对几种常用的屈服准则进行比较,证明了在三维情况下采用莫尔-库仑等面积圆屈服准则代替莫尔-库仑准则是可行的。     

基于不同屈服准则有限元强度折减法的边坡稳定分析

采用不同的岩土屈服准则对国内某边坡的稳定性进行了分析,得出了相应的安全系数,并与传统的极限平衡法计算出来的结果进行了对比。结果表明,采用DP1屈服准则计算出来的安全系数偏大,在平面应变条件下采用莫尔-库伦匹配DP4准则得出的安全系数较为合理。对采用不同的流动法则的算例进行分析,结果表明,采用关联流动法则的计算结果比采用非关联流动法则的计算结果略大。     

有限元强度折减法中边坡三种失效判据的适用性研究

采用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析时,边坡的安全系数在很大程度上依赖选用的失稳判别标准。通常以特征部位位移的突变性、塑性区的贯通性、数值计算的收敛性作为边坡失稳判据。然而,对这三种判据的适用性学术界一直存在不同看法。以一般边坡和陡边坡作为算例模型,对比分析三种常用的判据判定安全系数的大小。结果表明:对一般边坡三种判据有较好的一致性,陡边坡三种判据存在较大的差异。研究发现:以往用于强度折减法的屈服准则没有考虑拉伸截断,即在强度折减过程中过高的估计了材料的抗拉强度是导致三种判据对应的计算结果存在广泛争议的重要原因,并通过计算钟乳石模型的安全系数对这一结论进行验证。因此,有限元强度折减法中应考虑抗拉强度指标与抗剪强度指标同等地减少,才能保证计算结果的正确性及三种判据的一致性。考虑张拉、剪切破坏的强度折减法在边坡稳定性计算中具有普遍的适用性,是对强度折减法的改进和推动。     

Hoek-Brown屈服准则及其在边坡工程中的应用

介绍了Hoek-Brown屈服准则的发展历程,结合工程实例,应用Hoek-Brown屈服准则,建立了有限元计算模型,通过边坡稳定性分析,指出Hoek-Brown屈服准则能有效反映岩体的非线性破坏特征,适于节理岩体的强度计算及稳定性分析。     

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SPH的边坡稳定性计算中失稳判据研究

在用强度折减法进行边坡稳定性分析时,失稳判据的选择对安全系数有着直接的关系。光滑粒子流体动力学法(SPH)是一种新型的无网格法,由于其在大变形等领域的优势而逐渐发展起来,并扩展至边坡稳定性分析领域。然而,目前对于该方法在边坡稳定性分析中失稳判据的研究尚未见报道。首先通过Fortan语言编写了基于SPH强度折减法的边坡稳定性分析程序,然后通过一个经典边坡案例,讨论了不同失稳判据对安全系数的影响,并提出了一种新的位移变化失稳判定方法。结果表明,在基于SPH的边坡稳定性分析中,以塑性区贯通或以位移变化为判定准则时各有优劣,但得到的安全系数均与极限平衡法及有限元法得到的安全系数十分接近,均可作为失稳判据。而当采用位移变化准则进行分析时,采用"两步走"的方法即可以减小计算量,又可以得到较准确的安全系数,是一种值得推荐的方法。     

基于Hoek-Brown强度折减法的边坡稳定性图表法研究

边坡稳定性图表为初步评价边坡的稳定性提供一种简单但却行之有效的途径。采用Hoek-Brown有限元强度折减法,提出一套求解Hoek-Brown准则下岩质边坡安全系数的稳定性图表。首先根据Hoek-Brown准则下岩体的正应力与剪切应力的关系,推导关于瞬时内摩擦角φ_i和瞬时黏聚力c_i的一种显示表达公式,进而实现基于Hoek-Brown准则的有限元强度折减法在数值计算中的实施。算例分析表明,该方法获得的边坡安全系数和滑动面位置是合理可靠的,且避免对瞬时强度参数φ_i和c_i的迭代求解。在此基础上,绘制求解b=45°和D=0条件下边坡安全系数的稳定性图表;进而提出分别用扰动权重影响系数f_D、坡角影响权重系数f_β来量化岩体扰动和边坡坡角对稳定性的影响,并绘制求解f_D和f_β的计算曲线。从而建立求解Hoek-Brown准则下岩质边坡安全系数的稳定性图表法。最后通过对2个工程实例的计算表明,采用本文图表法求解岩质边坡安全系数是合理可行的。