基于无网格法的边坡稳定性影响因素探讨

利用无网格法中的再生核质点法分析了计算域离散质点密度、不同的屈服条件和流动法则对边坡稳定性的影响,并与极限平衡法及有限元法的相关研究结果进行比较,给出了工程应用上的合理值。     

Flac3d和Slide在边坡稳定性分析中的应用

滑坡是常见的一种地质灾害,采用一种有效实用的滑坡稳定性分析方法很有必要。本文采用有限元法和极限平衡法分别对场地边坡进行稳定行分析,通过对比分析得到,这两种方法得到的边坡安全系数大致一样(有限元法计算结果约小于极限平衡法结果),同时也说明该边坡采用锚索+土钉支护的可行性,为类似工程提供参考。     

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。     

某滑坡强度参数反演与稳定性分析

滑坡稳定分析时抗剪强度参数的选取对稳定性判断有决定性作用。本文针对有滑坡征兆的边坡,先利用地质力学分析初步判断边坡的安全系数,然后利用数值模拟获得应力场,再采用混沌粒子群优化算法搜索滑面,发展了基于滑坡征兆的边坡稳定分析方法,通过工程案例探讨了该方法的应用。结果表明:合理的安全系数假设与工况调查是进行稳定性反演的前提;采用极限平衡有限元方法计算边坡安全系数能够逼近地质判断结果、临界滑动面位置也基本一致,但由于采用变形协调方法计算应力场,滑面法向、切向力更加符合实际;采用所提方法分析工程实际时与现场勘察结果可相互对照分析,能令结果更为合理。     

SPH方法与经典边坡稳定分析方法的对比研究

基于不同的理论基础或引入不同的条间力假定,当前岩土工程中主要发展了三种边坡稳定分析方法,即极限平衡法、强度折减法、极限分析上限法。为了探讨三种方法对不同边坡稳定问题的适用性,采用三个典型边坡算例,对三种传统边坡稳定分析方法所得安全系数和临界滑动面(滑动区域)与光滑粒子流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)计算云图进行了对比,结果显示:对于简单的均质边坡,三种方法所得安全系数和滑动面基本一致;对于无黏性土边坡,极限分析上限法结合不连续布局优化方法(Discontinuity Layout Optimization,DLO)应用时会出现不易收敛,甚至计算失败的现象;对于多层且包含软弱土层的边坡问题,极限平衡法和强度折减法计算所得安全系数基本一致,极限分析上限法所得安全系数偏高;极限分析上限法和SPH方法所得临界滑动面基本一致。因此,对于边坡稳定问题的求解,建议采用多种方法进行综合比较。     

基于极限平衡法的边坡二三维比较分析

边坡稳定问题一直是岩土工程领域研究的重要课题。就目前的实际情况而言,大多数的边坡稳定分析方法仍倾向于定量分析方法中的极限平衡法,而且越来越多的学者热衷于三维安全系数分析,但对于二维与三维结果的对比分析现有文献鲜见。本文基于极限平衡方法运用SLOPE/W和3Dslope GIS对某滑坡进行二维和三维的安全系数计算,从而得出在滑坡稳定性分析中二维分析结果偏于保守,三维分析结果更接近实际情况的结论。     

节理化岩质边坡随机结构面有限元和离散元耦合计算方法研究

针对节理化岩质边坡节理面发育的特点,在连续–非连续离散单元法的基础上,自主编程实现随机结构面网格的有限元和离散元耦合计算模型。与有限元计算对比:弹性阶段计算结果基本一致,验证弹性阶段计算的有效性。与极限平衡法对比:在假定滑面各点同时达到承载极限的条件下,通过滑面平均应力得到与极限平衡法相差甚微的安全系数,再次验证应力计算的有效性,同时证明极限平衡法对应的是坡体的平均应力状态;由于计算模拟的是边坡破坏演化过程,在不采用极限平衡原理的条件下,即使是极限平衡判断稳定的边坡,也可能得到发生渐进破坏导致失稳的计算结果。模拟分析2001年发生的武隆滑坡,得到的结果与实际滑坡演化过程相吻合。坡体渐进破坏的计算结果表明,坡体内部裂缝的发生、发展与滑坡演化密切相关,模拟跟踪重点边坡内部破坏演化过程,有助于提前采取及时、适当的支护等措施,避免灾难的发生。     

考虑应力渗流耦合作用下含结构面边坡稳定分析

基于非饱和土强度理论与简单条分法,分析了渗流作用下土坡稳定性降低的机理;运用GTS软件通过接触单元考虑结构面,建立应力渗流耦合作用下含结构面土坡稳定分析模型;采用强度折减法与极限平衡法进行渗流边坡稳定分析。结果表明:运用单纯塑性贯通区来判定土坡失稳存在不足之处;数值计算安全系数采用强度折减法与极限平衡法计算结果非常接近,可运用极限平衡法进行安全系数求解;结构面与土中水渗流对边坡的变形、应力和稳定性影响显著,边坡稳定分析要充分考虑结构面和渗流的影响。     

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。     

三种边坡安全系数计算方法对比研究

 针对广泛使用极限平衡法和有限元强度折减法,提出基于改变重力加速度的重力比例自动加载法,从计算原理和安全系数计算成果上对其进行对比分析,分析得出各方法的优缺点。计算分析表明,重力比例自动加载法计算的边坡安全系数随坡角增加而递减的速率要远大于强度折减法,且一定程度上大于极限平衡法的计算成果,该方法得出的边坡安全系数对坡体几何条件变化最为敏感,在量化坡体安全程度上优于其余2种方法;对单层且坡角小于45°的土质边坡,推荐采用极限平衡法,若要采用基于有限元的安全系数分析法,需对土坡进行分层处理;对3层岩土边坡而言,推荐采用极限平衡法和重力比例自动加载法,有限元强度折减法不适用。此外,3种方法中,极限平衡法用时最短,5层岩土边坡计算时强度折减法在计算耗时为重力比例自动加载法的10倍,该差异随着岩层层数的增加还有提高趋势。