局部破碎带渗水条件下海底隧道稳定性的有限元极限分析

 以存在局部破碎带的青黄海底公路岩质隧道为例，考虑到海水的渗透性，采用有限元极限分析法分析海底隧道岩体注浆加固前、后的稳定性。计算结果表明，隧道整体是安全的，此种情况下，隧道衬砌原则上可按无水压设计，衬砌厚度与采用全水头设计相比可以大大降低。但当存在局部破碎带时，隧道安全系数降低，破碎带越宽，注浆堵水圈厚度越小，安全系数越小。与完整围岩破裂面位于两侧相比，含倾角45°破碎带围岩的稳定性最差。因此，必须做好破碎带的超前注浆堵水加固，以减少其渗水量，并对破碎带进行局部加固，此种情况下，隧道衬砌原则上可按有水压设计。     

有限元与极限平衡结合分析边坡稳定性

利用有限元数值分析方法计算边坡应力场分布,然后基于极限平衡条分法的概念和方法,求出潜在滑面的稳定性安全系数;并同传统极限平衡方法进行比较,表明计算结果是合理的,而且该方法能克服传统极限平衡对条块之间受力情况做过多假设的不足;最后,探讨了影响安全系数精度的因素。     

挡土墙抗倾覆稳定性分析

通过理论推导得出挡土墙抗倾覆稳定新安全系数新定义，该抗倾覆稳定安全系数与地基极限承载力大小有确定的关系，常规的抗倾覆稳定安全系数定义偏于不安全。通过算例分析，该方法所确定的抗倾覆稳定安全系数较常规值小，可用于实际工程设计。     

有限元强度折减法在边坡稳定性分析中的应用

应用弹塑性强度折减有限元计算边坡稳定安全系数,通过算例对极限平衡法和强度折减法计算的安全系数进行了比较,得出两种方法计算结果基本一致,将两种计算方法结合使用更有利于对实际工程进行对比检验。     

厦门翔安海底隧道入海口段施工开挖稳定性及涌水分析

隧道围岩稳定性和涌水问题一直是隧道工程的一个重要研究内容.文章运用有限差分软件FLAC3D对厦门海底隧道入海段隧道施工的稳定性和涌水量进行了分析,对指导该工程后续施工起到一定的指导意义.     

特殊地质区域海底隧道长期稳定性研究

根据F4风化槽强风化花岗岩的三轴流固耦合试验以及三轴流变试验成果,建立Mohr-Coulomb模型来描述风化槽岩石的弹塑性硬化及塑性流动行为,采用Nelder-Mead最优化方法得到力学模型各参数。应用三轴流变试验建立强风化花岗岩的非线性流变模型并拟合相关流变参数,在此基础上将流固耦合流变模型编制Creep子程序嵌入到ABAQUS软件。通过现场反演证明试验所得模型与参数可以很好地描述实际的情况。根据反演的围岩力学参数,模拟海底隧道F4风化槽段(ZK8+900m)隧道结构的长期稳定性,为海底隧道的设计和运营管理提供理论依据。     

公路边坡稳定性极限分析

运用弹塑性理论中的极限分析法推导出了土质边坡极限承载力公式,并结合算例计算出顶部承受均布荷载的土质边坡的极限荷载上下限,计算结果表明,边坡极限荷载下限数值过小,对实际运用意义不大。     

周边环境开发对浅埋海底隧道结构稳定性的影响

针对浅埋海底隧道结构稳定性影响问题,依托深港西部通道深圳侧接线工程,采用非线性有限元法,选取10个典型断面,分析了强夯、堆载、未来建筑永久荷载等对浅埋海底隧道结构沉降与侧向位移的影响,探讨了影响的范围和作用强度。从而为未来填海区开发对浅埋海底隧道结构稳定性影响控制提供参考。     

爆破荷载作用下青岛胶州湾海底隧道覆盖岩层稳定性分析

以青岛胶州湾海底隧道为背景,采用国际上常用的计算模式模拟爆破施工荷载,根据ABAQUS动态计算的特点,将爆破荷载以等效应力的方式加载于模拟炮孔之上,依据不同围岩类型和岩层覆盖厚度设计值选取隧道左、右线典型段;采用有限单元法分析了覆盖岩层各监测点的振动速度、加速度变化趋势。数值分析结果表明,各测点的振动速度、加速度时程曲线均满足隧道爆破变形规律。根据隧道围岩振动破坏准则,计算所得的最大水平、垂直振动速度均小于规范要求的临界值,且爆破作用影响范围远小于隧道覆盖岩层设计厚度,所以岩层覆盖厚度设计值满足爆破工程稳定性和安全性要求。同时,考虑到隧道选线的经济合理性,提出了爆破施工荷载作用下隧道顶板厚度设计参考值,并进行了验证,对类似工程具有一定的指导意义。     

中承式钢拱桥稳定性影响参数分析

以某中承式钢拱桥为研究对象,基于有限元稳定分析理论,采用大型有限元软件ANSYS,对该拱桥的稳定安全系数进行了计算,并从荷载布置方式、拱肋抗弯刚度、主梁抗弯刚度、吊杆刚度等方面,分析了影响该拱桥稳定性的因素,得到了一些有价值的结论。     

基于禁忌搜索和有限元的边坡稳定分析方法

与极限平衡分析方法相比,采用有限元分析边坡稳定性具有一定的优点,通过将有限元分析与禁忌搜索结合,计算边坡安全系数并同时确定其对应的最危险滑动面,既发挥了有限元在数值分析方面的优越特性,又利用了极限平衡的思想,同时,还充分展拓了禁忌搜索的全局搜索能力.算例分析表明,该方法是可行的,在边坡稳定性分析中具有很好的应用前景.     

基于有限元极限分析的双孔隧道稳定性分析

为进一步探讨在考虑土体内摩擦角情况下,双孔隧道在支护反力及地面超载共同作用下的相互作用规律及稳定性分析,首先,基于有限元极限分析法,采用MATLAB平台编制了相关计算程序;此外,为减少各参数之间的交叉影响,引入无量纲分析方法;然后,将本文模型的计算结果与已有成果进行对比,验证了本文分析方法的合理性;最后,在此基础上求得各影响因素下的隧道稳定性参数(N_s),并绘制了无量纲分析图表。结果表明:(1)N_s随φ的增大逐渐增大,且当φ较大时,在N_s未达到稳定值之前,对其产生显著影响;(2)N_s随S/B的增大而增大并趋于稳定;(3)φ的存在与否对N_s随着γB/c的变化产生相反的规律,且随φ的增大,γB/c的变化对临界间距比(S/B)的值影响减弱;(4)临界间距比随H/B的增大不断增大;(5)S/B和φ是影响隧道破坏模式的关键因素。     

海底隧道衬砌结构静力分析

1前言世界发达国家自上世纪三十年代起,就开始修建海底隧道。日本在1936年9月开始动工修建关门海底隧道,于1994年全部竣工,是世界上最早的海底隧道之一。日本青函隧道全长53.85 km,海底部分长23.0 km,位于火山岩、沉积岩中,有多处裂缝、断层。挪威是世界上采用钻爆法修建海底隧     

Two-dimensional stability analysis of a soil slope using the finite element method and the limit equilibrium principle

A slope stability analysis method using the finite element method and the limit equilibrium principle is presented in this paper to determine the critical slip surface and to calculate the minimum safety factor based on the stress field produced by a numerical simulation. This method assumes a cutting export and makes good use of geometric combination to reduce the search range during the calculation process. The proposed method was validated using two classical benchmark slopes and an engineering slope; it was also compared with other conventional limit equilibrium methods. The error between the proposed method and the limit equilibrium method was relatively small. The proposed method resolved several limitations of the traditional methods, and a comparison of the benchmark slopes showed that the proposed method exhibited good accuracy and efficiency. The proposed method can thus analyse both the stability of a natural slope and the stability of a soil slope under seismic loading conditions.     

厦门海底隧道明洞沉降变形与结构安全性分析

厦门海底隧道翔安端明洞,在未填土情况下,不均匀沉降引起明洞结构出现多处环向张拉裂缝.按设计要求,该明洞顶部要回填10 m多的回填土,填土荷载势必对明洞结构安全有所影响.运用有限元软件ANSYS10.0,采用结构-荷载模型,假设隧道为空心弹性地基梁结构,计算出纵向弯矩后,确定结构安全系数.采用自重加载试算得到不同里程的基底抗力系数,对回填土9.1 m后明洞结构受力进行计算.计算结果表明明洞结构整体变形和差异变形都进一步增加,整体变形达到64～147 mm,最大差异沉降达到83 mm.回填土完成后明洞结构系数为1.975,略小于规定值2,考虑到计算误差和模型偏于保守,可以认为回填土后明洞结构是安全的.     

基于强度折减法的地铁车站交叉段稳定性分析

基于有限元强度折减原理,分别以特征点位移突变、等效塑形应变贯通和计算收敛等方法作为地铁车站隧道交叉段整体稳定性分析的失稳破坏判据,进行整体安全系数计算,通过实例分析,提出适合地铁车站隧道交叉段整体稳定性分析的强度折减判据。研究结果表明:有限元强度折减法可以定量地得出地铁车站隧道交叉段的整体安全系数;收敛判据计算得出的安全系数明显大于其他两种判据的结果,单独使用任何一种判据都不能真实地确定安全系数;采用特征点位移突变与等效塑形应变贯通两者相结合的综合判据可以较好的得到地铁车站隧道交叉段的整体安全系数。     

基于重度增加法的边坡稳定性三维有限元分析

提出了分析边坡稳定性的三维非线性有限元重度增加法。利用ANSYS软件,基于D-P准则,考虑了关联的流动法则,先保持土体强度指标粘聚力和内摩擦角不变,通过逐步增加重度的方法使土体达到临界状态,采用坡顶水平位移与重度增加系数关系曲线上位移陡然增大作为边坡的破坏标准。充分考虑了土体的空间作用机制和变形协调机制,通过计算得到可能的半球形或复合形滑动面的位置和形式,而不是事先去假定,得到的安全系数也与其他方法相近。该方法可以更好地模拟土坡的破坏,有助于了解土坡的破坏机理,其结果对工程实践具有指导作用。     

有限元法与边坡稳定分析软件联合分析边坡稳定

运用极限平衡法和有限元法对边坡稳定性进行分析,利用有限元软件确定滑动面的位置和形式,随后用常规边坡设计软件计算安全系数,这样考虑了土体的应力-应变关系,为边坡工程设计与施工提供参考。     

考虑参数空间变异性的边坡稳定可靠性有限元极限分析

当土性参数空间变异性较大时,极限平衡法得到的滑移面不尽合理。阐述了基于广义变分原理的有限元极限分析方法,采用混合有限元方法,构筑了线性应力三角形单元与线性速度三角形单元,结合强度折减法与线性规划算法,建立了边坡稳定安全系数上下限分析方法,分析了土的抗剪强度参数空间变异性对边坡稳定性的影响,并与3种典型极限平衡法进行了对比。结果表明,FELA方法可有效搜索边坡临界滑移面,并给出安全系数的严格上下限。对于简单均质边坡,有限元极限分析与极限平衡法结果接近,极限平衡法结果大多位于极限分析的上下限内;对于空间变异性较大的边坡,有限元极限分析法可以有效搜索可能的多种临界滑移面,而极限平衡法则存在显著偏差,且往往高估滑坡风险。强度参数的空间变异性还导致边坡安全系数分布形式变化显著,仅采用安全系数无法反应这一变化。根据安全系数的分布形式,给出了土性参数设计值建议。