基于强度折减法的边坡三维有限元稳定分析

为研究地震工况下边坡的稳定响应,基于强度折减法,利用三维有限元模型对边坡进行静力分析和动力时程分析,对比不同工况条件下边坡失稳特征和边坡稳定安全系数。结果表明：高达98. 6 m的水库软岩边坡开挖,通过喷砼、系统锚杆和局部预应力锚索等支护后,受地震工况影响,边坡整体位移量和特征断面位移量增加显著,最大位移增加量达到7. 6倍;边坡塑性区深度增加明显,最大塑性区深度增加了1. 5倍; 坡体主应力值的变化量较小,且均为受压状态;在静力、动力工况条件下,边坡总体稳定,边坡安全系数降低约25%;静力、动力工况所对应有限元强度折减法安全系数均满足规范要求。     

基于极限平衡法和强度折减法的边坡稳定性分析

考虑传统的极限平衡法和FLAC二维非线性数值分析方法的优缺点,将边坡稳定性分析的Slide极限平衡法和FLAC2D强度折减法相结合,以某排土场为工程实际,进行了边坡在天然、天然地震、降雨和降雨地震四种不同工况下的稳定性验算比较;鉴于影响边坡稳定因素的不确定性,采用基于Spencer法的Mont-Carlo法进行了边坡可靠度指标的计算,并对强度参数C、（φ）和容重γ对边坡稳定的影响进行了分析,得出边坡稳定对内摩擦角（φ）的敏感性高于内聚力C的敏感性,而容重γ的影响较C、（φ）可忽略不计.该方法通过两者的相互校核,不仅给出边坡非线性应力-应变关系和安全系数来共同评价边坡的稳定性,而且结合排土场边坡安全系数的概率分析提供边坡潜在的失效概率使边坡稳定性评价更加科学、精确.     

节理岩体数值模拟及力学参数确定

采用FLAC3D程序和离散裂隙网络技术构建的遍布节理岩体模型能同时考虑节理岩体中节理和岩体的作用,具有概念清晰、建模快捷、计算效率高等特点.首先对现场结构面测绘数据进行统计分析,获得其概率分布特征参数,在此基础上分两尺度考虑节理并确定其离散裂隙网络模型;其次基于离散裂隙网络模型构建相应的节理岩体模型,研究其强度特征并获取工程岩体单轴抗压强度;结合Hoek-Brown、Mohr-Coulomb准则及最大围压拟合综合确定节理岩体力学参数;最后将拟合所得参数用于边坡稳定性分析,分别运用强度折减法和极限平衡法计算两种模型的安全系数,对比发现计算结果基本一致,表明所提出的研究思路用于确定节理岩体参数是可行的.     

基于Hoek-Brown准则的Morgenstern-Price法在边坡稳定性分析中的应用

针对目前边坡稳定性计算中破坏准则均为Mohr-Coulomb破坏准则的情况,根据相关准则和原理,推导了基于Hoek-Brown准则的Morgenstern-Price法计算公式.该法克服了一般岩体边坡稳定分析中岩体强度参数纯经验取值的缺点,使计算更为精确、合理.采用具体算例进行对比,探讨了不同准则下边坡稳定性计算的差异原因,并运用基于Hoek-Brown准则的Morgenstern-Price法对安家岭露天矿北端帮滑坡进行了分析.     

新钢分宜矿边坡稳定性分析

为了评价新钢分宜露天矿边坡的稳定性,应用有限差分强度折减法,对该矿山人工边坡的稳定性进行了计算分析,并和现场实际情况进行了对比.结果表明,由于有限差分强度折减法能够实际模拟边坡计算模型,客观的分析边坡的稳定状态,求得的边坡安全系数较为合理.     

强度折减法在某尾矿坝边坡稳定性分析中的应用

利用有限元强度折减法对某尾矿坝的边坡稳定性进行了计算,同时利用简化毕肖普法和瑞典圆弧法对该坝体的边坡稳定性进行了计算。通过对比分析,有限元强度折减法的计算值与考虑条块间作用力的简化毕肖普法的计算值基本一致,证明基于有限元理论的强度折减法的计算结果是合理的,其安全系数值可以作为该尾矿工程定量判断的依据。     

基于不同强度折减路径下的隧洞围岩稳定性分析

为解决隧洞围岩稳定性分析问题,开展了基于广义Hoek-Brown屈服准则强度折减法的研究.在有限差分软件FLAC^3D中利用FISH语言编制强度折减程序,并以计算收敛性和特征点位移突变性为判据,求得整体安全系数.针对广义Hoek-Brown屈服准则四个基本输入参数σ_ci、m_i、GSI和D,引入等效接近度概念,以此为基础对比分析了七种强度折减路径的合理性,得出折减路径的合理性依赖于具体工程参数的结论,并通过工程实例对比验证了上述结论.隧洞稳定性随D值的增大而降低;将计算收敛性以及特征点位移突变性相结合作为其稳定性的判断标准更为合理.     

基于PFC2D马鞍山铁矿2号露天采场边坡稳定性分析

基于颗粒流离散元理论,利用fish语言编写强度折减系数的函数对边坡稳定性进行研究。通过研究宏微观参数之间的关系,参照传统的强度折减法,对颗粒的平行连接强度和摩擦因数进行折减。在有明显位移时,以累计位移作为边坡失稳的判断标准;无明显位移时,以不平衡力与接触力之间的比率作为计算结束标准。结合马鞍山铁矿2号露天采场具体情况,分别采用PFC2D软件和bishop法计算了其安全系数,其结果分别是3.874和5.564,并对2种方法产生差异的原因进行了分析,可为PFC2D中实现强度折减法的改进提供参考。     

海州矿南帮边坡三维数值分析

通过对海州矿南帮边坡呈现的变形破坏机制分析,这里的岩体质量在空间上呈现出非常明显的不均一性。基于材料均一性角度进行分析,通过三维地质力学模型来完成对南帮边坡所具有的应力场分布特征进行模拟,从而更贴近实际情况。本文研究中主要是基于有限元软件ANSYS来实现南帮边坡的模型仿真,进行三维数值模拟分析,从而可以对应力变形分布进行剖析。基于强度折减法实现对安全系数的计算。     

基于强度折减法的巴彦哈尔露天边坡稳定性分析

为了能够更真实评价露天矿边坡稳定性及确定合理的边坡角,本文以内蒙古巴彦哈尔金矿北露天边坡为研究对象,采用有限元分析方法对代表性的边坡进行了稳定性分析,研究边坡在受力状态下的应力应变,从而估计边坡的破坏发展情况,结合摩尔库伦屈服准则和强度折减法计算边坡安全系数,并分析边坡破坏模式,揭示失稳机理,进一步确定合理的边坡角。     

基于参数反分析法的露天开采边坡稳定性分析

在边坡稳定性分析中,岩土物理力学参数是影响分析计算结果的一个重要因素。针对试验力学参数离散性大的问题,以德兴铜矿富家钨露天开采边坡工程为背景,对试验所获取的力学参数进行了反算,然后根据这些参数分别运用极限平衡法和有限元强度折减法对边坡在天然、饱水、爆破等工况下进行数值模拟计算,并综合考虑裂隙、岩性等因素对边坡作出稳定性评价。结果表明,边坡在局部地方可能发生失稳破坏,这也验证了参数反算结果的准确合理性且与工程实际相符。     

Two-Dimensional Physical and Numerical Modeling of a Pile-Supported Earth Platform over Soft Soil

This paper focuses on the mechanisms occurring in a granular earth platform over soft ground improved by rigid piles. Two-dimensional physical model experiments were performed using the Schneebeli’s analogical soil to investigate the load transfer mechanisms by arching and the settlement reduction and homogenization. Experimental outputs are compared to results obtained on a numerical model using a plane strain continuum approach. The impact of the constitutive model complexity to simulate the platform material behavior was first assessed, but no large difference was recorded. As far as the proposed model, which takes the main features of the observed behavior satisfactorily into account, the numerical procedure could be validated and the parametric studies extended numerically. Both approaches of this study underlined the main geometrical and geotechnical parameters which should inevitably be taken into account in a simplified design method, namely the capping ratio, the platform height, and the platform material shear strength.     

高陡边坡滑坡的潜在影响因素分析及安全评价

针对厂坝露天矿高陡边坡滑坡的可能性和影响因素的不确定性,根据现场调查资料及监测数据,首先分析了影响边坡滑坡的五个潜在影响因素,并通过正交实验找出了关键影响因素,分析了影响滑坡的关键作用路径;然后进行回归分析,获得了影响因素与位移矢量间的拟合函数,并在极限状态下数值计算得出一系列岩体强度参数及其对应的位移和安全系数.最终获得了岩体参数和位移矢量之间以及安全系数和位移矢量之间的拟合函数.研究表明,该边坡安全系数在1左右,处于较不稳定状态,应加强监测.     

顺层岩质边坡变形破坏特征及稳定性数值模拟

针对顺层岩质边坡岩层结构面倾角θ和边坡角α两个参数,采用离散单元法研究了不同工况下总计270个边坡模型的变形破坏特征,统计得到不同变形破坏模式对应的岩层结构面倾角θ与边坡角α的范围,并基于强度折减法研究了两个参数与边坡稳定性的关系,揭示了顺层岩质边坡变形破坏机制及稳定性特征.研究结果表明:依据边坡变形破坏特征,提出了四种顺层岩质边坡变形破坏模式,即坡脚沿岩层结构面的滑移-剪切破坏,坡顶沿岩层结构面的滑动-剪切破坏,岩层下缘弯曲-剪切破坏,以及岩层上缘翻折-拉裂破坏.在此基础上,分析并归纳了这四种模式的产状、变形特征以及可能的破坏模式等一般规律.边坡安全系数f_s随结构面倾角θ的增大先减小后增大,在减小过程中达到最小值后迅速上升,然后变缓回落.边坡安全系数f_s随结构面倾角θ变化过程中,当θ约等于α-7.3°时,f_s取得最小值,此时对应的边坡稳定性最差.     

基于有限元极限平衡法的三维边坡稳定性

提出了一种基于有限元弹塑性应力场和极限平衡状态的三维边坡稳定分析方法——三维有限元极限平衡法。首先,考虑三维空间中滑动方向,提出滑动面上一点在滑动方向上的极限平衡条件,并证明滑动面上土体整体达到极限平衡状态与滑动面上土体各处在滑动方向上处于极限平衡状态等价。再通过刚体极限平衡假定计算主滑方向和滑动面上各点滑动方向。最后,定义局部安全系数为抗剪强度与滑动方向上剪应力投影的比值,基于三维边坡整体极限平衡条件将局部安全系数通过积分中值定理转变为整体安全系数。该方法计算简单,消除了剪应力比形式定义安全系数滑动面形状限制,具备合理性与有效性。算例验证结果表明,该方法滑动方向假设合理,安全系数与严格三维极限平衡法结果一致。      

基于Duncan-Chang模型的垃圾土边坡有限元分析

采用fortran语言编写了Duncan-Chang本构模型子程序,实现了有限元软件ABAQUS的二次开发,再利用UMAT子程序接口导入Duncan-Chang的E-B本构模型对垃圾土边坡稳定性进行分析。通过与极限平衡法中的Bishop法和Morgenstern-Price法比较,对基于Duncan-Chang本构模型的有限元法在垃圾土边坡稳定性分析的合理性进行了探讨。