强度折减法在三维有限元边坡稳定分析中的应用

为研究强度折减法在边坡三维稳定分析中的适用性,选择已知滑裂面和未知滑裂面共4个经典算例,运用强度折减法求解其安全系数,并与既有的极限平衡法结果进行对比。计算结果表明,数值解与既有的极限平衡法解析解非常接近,模拟的滑动方向与理论假定亦基本一致。由此证明了强度折减法在三维有限元边坡稳定性分析中的适用价值,为解决工程计算问题提供了参考。     

饱和-非饱和非稳定渗流作用下岩质边坡稳定性分析

对岩质边坡在水位下降时坡体内的饱和—非饱和非稳定渗流和坡体稳定性进行了分析,渗流分析采用有限元法,坡体稳定分析采用有限元强度折减法。以塑性区位移突变作为边坡失稳判据,此时折减系数值即为坡体安全系数。以十里铺水库为例,对库岸岩体边坡进行了分析,并得出在水库水位降落影响下边坡的稳定安全系数随降落时间的增长而增大的结论。     

强度折减法与重度增加法对边坡稳定安全系数的影响

针对重度增加法计算结果相对强度折减法偏大的问题,以某均质土坡为分析模型,分别采用强度折减法、修正泊松比的改进强度折减法、重度增加法及改进重度增加法对边坡进行稳定性分析,并研究了土体强度参数对安全系数的敏感性。结果表明,保持内摩擦角为定值时,四种算法的安全系数均随粘聚力变化拟合为线性函数;保持粘聚力为定值时,除重度增加法外其他三种算法计算结果仍可拟合为线性函数;改进后的强度折减法与重度增加法计算结果与传统强度折减法十分接近,但数值相对保守。研究结果为边坡稳定分析提供了参考。     

有限元强度折减法在土石坝边坡稳定分析中的应用

在指出传统边坡稳定分析方法的缺点和不足的同时,重点研究了有限元强度折减法的理论背景、突出优势、计算结果的影响因素、边坡失稳判据方法,探讨了该方法应用于土石坝边坡稳定分析中的可行性。采用摩尔-库仑屈服准则、非关联流动法则,在已知渗流场的前提下,基于有效应力原理逐步进行强度折减,直至满足力和位移不收敛的失稳判据,从而得到相应强度折减法的土石坝坝坡稳定安全系数。结果表明,无论是关键滑裂面位置还是最小安全系数,有限元强度折减法的计算结果与刚体极限平衡法的计算结果都相当接近,从而表明此法在土石坝边坡稳定分析中的可行性,拓宽了该法的应用范围。     

溪古水电站消力池边坡降雨条件下渗流场三维有限元分析

针对因公路改线在坝顶高程附近开挖溪古水电站消力池高边坡时雨季曾出现局部塌滑破坏、边坡顶部变形较大并出现明显的坡面拉裂缝等问题,基于饱和—非饱和渗流理论,建立了该边坡渗流分析三维有限元模型,模拟了坡面张拉裂缝等入渗通道和内部主要结构面,根据坝址气象资料拟定了典型降雨过程线,研究了该边坡在降雨条件下的渗流场及其变化规律,并计算分析了工程治理措施对边坡渗流场的影响。结果表明,同时封闭后缘透水带和坡面张拉裂缝等入渗通道可显著减小坡体暂态饱和区,且暂态饱和区向坡内延伸的垂直深度最大可减小约15 m,有利于提高边坡稳定性。     

有限元法分析边坡稳定及工程实例

用有限元法分析边坡稳定性,能够对坡体内的应力分布、应变及变形分布、塑性区分布等规律较为准确的量化表征,还可以得出滑动面的大致位置和安全系数。本文对强度折减法的失稳判据进行评价,得出以弹塑性解是否收敛为标准更有说服力。对某水库近坝库岸边坡进行分析,并将其与传统方法所得的边坡安全系数相比,证实其工程应用的可靠性,能够在实际工程中加以应用。     

地震作用下土质边坡稳定性分析方法适用性分析

针对地震作用下边坡稳定分析方法之间的差异及其适用情况尚不明确的问题,以某三级均质土坡为例,基于Quake/w、Geo Studio、PLAXIS以及FLAC等软件,利用拟静力法、Newmark滑块分析法、动力有限元时程分析法、动力有限元强度折减法及有限差分强度折减法计算出安全系数,对比了5种方法的异同。结果表明,采用拟静力法获得的边坡抗震稳定性偏于安全;Newmark滑块分析法、动力有限元时程分析法计算的安全系数基本相同;动力有限元与有限差分强度折减法计算所得的安全系数相近,但在不同折减系数下计算的监测点位移相差较大。     

降雨条件下边坡三维渗流场有限元法数值分析

基于多孔介质饱和-非饱和渗流基本原理对两种降雨入渗模式下的边坡进行了探讨.以某边坡为例,模拟了不同降雨时刻边坡内部的暂态渗流场.结果表明,总体可靠,可作为边坡稳定性分析的参考依据.     

某水电站雾化区边坡降雨入渗及稳定性分析

基于某水电站右岸高边坡基本地质条件和雾化雨资料,采用饱和-非饱和渗流有限元分析方法,研究了边坡在雾化雨条件下的渗流场变化规律,并借鉴非饱和强度理论,运用强度折减法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响。分析结果表明,雾化雨条件下地表水入渗将导致非饱和区范围缩小、压力水头升高并出现局部暂态饱和区;考虑非饱和区强度变化及饱和区渗透力影响,降雨入渗时边坡稳定性将明显下降。     

基于残余位移增量判据的土石围堰边坡稳定性分析

针对有限元强度折减法在复杂水文地质环境下土石围堰边坡稳定性评价中效果欠佳的问题,引入残余位移增量判据,基于有限元强度折减法,考虑深厚覆盖层土石围堰不同水位下的渗流特征,通过计算坡面节点平均残余位移增量,获取边坡稳定系数,进一步通过位移增量分布图,探讨了围堰边坡潜在滑面位置及其形成机制。结果表明,在复杂水文地质环境下的土石围堰边坡稳定性评价中,残余位移增量判据相较经典失稳判据适用性更强。研究结果能够为工程实践提供指导。     

基于变分不等式法的渗流有限元分析及程序设计

针对变分不等式法的渗流分析特点特别适用于边界强非线性渗流问题的数值模拟,采用统一建模语言(UML)分析了面向对象渗流有限元各类的关系,利用面向对象程序设计的封装、继承、多态三大机制,在UML类图的指导下对基于变分不等式法的渗流有限元分析进行了程序设计与开发.并通过两个算例验证了该程序的有效性和正确性.     

网格自适应有限元极限分析在边坡稳定分析中的应用

为规避有限元极限分析法应用于边坡计算中的奇异点问题,并进一步提高该算法的精度和效率,基于有限元极限分析理论,通过二次圆锥优化Mohr-Coulomb屈服准则,利用优化后的屈服准则衡量离散单元,依据预定应力、应变的阈值搜索出边坡塑性区离散单元,对塑性区网格单元标记并局部自适应,通过该过程的多次循环迭代,实现网格有目的局部自动加密,多次优化并最终找出合理的剪切带。实例计算结果表明,模型3次自适应后均能达到理想的精度和误差控制,验证了网格自适应方法的有效性。     

裂隙岩质高边坡开挖加固施工稳定性有限元分析

以重庆市金佛山水利工程取水口裂隙岩质高边坡为例,从边坡形态规模、变形破坏机理及安全性的角度,结合开挖加固过程中的位移、潜在滑动面、剪应变等的变化,研究了裂隙岩质高边坡在分级开挖、边开挖边加固施工过程中的岩体变形及其稳定性。结果表明,边坡在分级开挖、加固施工过程中的整体安全性及边坡位移满足《水利水电工程边坡施工技术规范》要求;加固完成后边坡的可能破坏形式为深层滑动,滑弧上部为拉裂段、中部为直线段,坡脚为圆弧段;第一级开挖后边坡顶部位移发生突变,但在接下来的施工过程中变形逐渐趋于稳定;加固后边坡安全系数明显提高,边坡整体是稳定的。     

基于改进有限元重度增加法的抗滑桩加固边坡稳定性分析

针对目前抗滑桩设计中存在的计算结果主观性较大,且常规的有限元重度增加法的计算结果偏大的问题,基于理论推导对常规有限元重度增加法进行了改进,并将该改进方法应用于某边坡工程中,建立了自然边坡三维有限元模型,计算了该自然边坡的整体安全系数,并与极限平衡法和强度折减法进行对比分析,验证了改进方法的有效性,进而将其应用于抗滑桩加固边坡稳定性分析中,通过与相同安全系数下通用理正软件的计算结果相比,表明该改进方法在计算抗滑桩加固边坡稳定性中具有可行性。     

复杂水力条件下的坝坡渗流及稳定性分析

针对库水位变化和降雨会使坝坡稳定性分析更为复杂的问题,基于非饱和渗流理论,借助GEO STUDIO软件对某土石坝进行数值模拟,研究了该坝在水位骤升、水位骤降及降雨情况下坝体内的渗流情 况,以极限平衡原理和MorgensternPrice条分法为基础分析了坝坡产生滑移的最小安全系数变化规律 。结果表明,复杂水力条件下不利于坝坡的稳定性,且坝坡安全系数变化呈现出一定的规律性。     

两河口水电站泄洪出口边坡渗流及稳定性计算分析

在分析两河口水电站泄洪洞出水口边坡工程地质条件的基础上,研究了边坡岩体的渗透特性,结合雾化降雨试验资料、采用饱和非饱和渗流有限元方法计算并分析了边坡雾化雨条件下渗流场的变化规律,同时引用非饱和强度理论并运用Sarma极限平衡方法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响,所获得结论可为正确评价边坡岩体的稳定性、合理可行的工程控渗及边坡加固措施提供依据。     

非稳定状态下土石坝渗流及坝坡稳定分析

以云南省鱼龙水库为例,基于达西定律与渗流理论,并结合Geo-Studio有限元模块分析了上游正常蓄水位分别在10、15、20d内降落至死水位时坝体内部渗流场及临水坡面安全系数变化情况。结果表明,库水位在10、15、20d由正常蓄水位降落至死水位时,20d降落工况的坝体内部渗流场对坝坡稳定影响最小,坝体内部浸润线的降落速率与库水位下降速率密切相关,其浸润线分布密集变化缓慢,且该工况安全稳定系数最大为1.80,说明坝体内部渗流场变化越缓慢,土石坝坝坡安全稳定性越好。