ABAQUS强度折减法在边坡稳定分析中的应用

强度折减有限元法是将强度折减理论与强塑性有限元法相结合的一种边坡稳定分析方法。将强度折减法与有限元软件ABAQUS相结合,提出以塑性区贯通及塑性应变、位移的突变作为边坡失稳的评价依据,为准确判定边坡的滑动面及相应的安全系数提供了可靠依据。该方法相对于传统的极限平衡法来说在理论上更完备计算上更精确,特别是对于复杂条件下的边坡稳定性分析更具有独特的优势。     

基于强度折减法的转角边坡三维稳定性分析

采用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ建立三维土质边坡模型,基于强度折减法研究了边坡稳定性与坡转角的关系,以及坡转角对边坡稳定性与坡高、坡角和边坡长度关系的影响。结果表明,边坡安全系数随着坡转角的增大会逐渐降低;坡转角对边坡安全系数与坡高、坡角关系的影响较小,但对于边坡安全系数与边坡长度关系的影响较大,且当坡角较大时,坡转角对安全系数与边坡长度的关系的影响就较小;当坡角较小时,坡转角对安全系数与边坡长度的关系的影响就较大。     

基于ABAQUS渗流与应力耦合的边坡稳定性分析

探讨了渗流场与应力场相互作用机理,提出了考虑渗流与应力直接耦合作用的边坡稳定分析方法。基于ABAQUS分析软件,采用强度折减法分析了不考虑渗流和考虑渗流耦合及非耦合情况下某边坡的稳定性,结果表明:水的渗流作用对边坡稳定有显著性影响,渗流与应力场耦合对边坡稳定性有显著影响。     

三维有限差分强度折减法分析边坡稳定性研究

强度折减法已经成为边坡稳定分析的重要方法之一。基于FLAC3D程序的三维有限差分强度折减法可以自动计算三维复杂边坡的安全系数,可以考虑节理、断层等构造对边坡稳定性的影响,而且很容易通过临界状态的剪应变和节点速度判断出滑动面的位置和形状。利用FLAC3D三维有限差分强度折减法对某厂房枢纽区后边坡的三维稳定性进行了分析,结果表明该边坡的稳定性主要受F1断层的控制,计算结果合理,表明本文采用的方法可应用于三维边坡的稳定性分析。     

基于局部强度折减法的某水电站边坡稳定性分析

边坡的稳定性问题一直是水电工程研究的重点和难点,目前普遍采用整体强度折减法进行分析,其考虑了对所有岩土体单元强度折减,与实际不相符合.基于局部强度折减法基本理论,采用有限元软件对某含有软弱夹层的水电边坡进行稳定性分析评价.结果表明:自然工况下,边坡稳定安全系数为1.28,边坡基本稳定;但在降雨过后,软弱夹层抗剪强度迅速降低,塑性区贯通,边坡稳定安全系数仅为0.96,边坡将沿着软弱结构面滑动;对上部危岩体进行加固后,边坡稳定安全系数分别提高75.8％和90.6％,塑性区范围减小.计算结果可为同类边坡工程的稳定性评价和加固施工提供借鉴.     

基于不同失稳判据的黄土边坡稳定性数值计算分析

安全系数是边坡稳定性评价的一项重要指标,依据不同失稳判据计算得到的安全系数存在差异,会直接影响边坡稳定性状态的评价。以万花山治沟造地工程台阶型开挖边坡为对象,运用FLAC3D有限差分软件,采用强度折减法,选择计算不收敛判据、塑性区贯通判据、位移突变判据3种失稳判据,对黄土边坡安全系数进行数值计算。对比分析3种判据所得的分析结果及优缺点表明：3种失稳判据得出的安全系数大小排序为位移突变判据>计算不收敛判据>塑性区贯通判据。计算不收敛判据使用简便,求解快速,但不能展示折减过程坡体塑性区的变化情况;塑性区贯通判据不宜单独作为边坡失稳判据,需要结合不平衡力综合评估,但可以展示坡体剪切和拉伸塑性区;位移突变判据求解过程复杂,但能真实地反映坡体位移变化导致的临界破坏状态。建议类似工程优先选用求解过程快速的计算不收敛判据,然后结合塑性区贯通情况与坡体位移变化状态对边坡稳定性进行综合评价。     

强度参数对边坡稳定性影响分析

在研究材料强度对边坡稳定影响机理的基础上,结合简单的均质边坡、非均质边坡算例,分别采用基于强度折减法的Plaxis软件及基于极限平衡法理论的Geo-Studio软件进行计算,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,分析各材料参数对安全系数及边坡滑裂面的影响。结果表明:(1)当λcr为定值时,改变黏聚力c及内摩擦角对滑裂面位置没有影响;当λcr由小变大时,滑裂面由浅变深,进出口逐渐远离边坡坡顶和坡底;当λcr由大变小时,滑裂面由深变浅,进出口逐渐靠近边坡坡顶和坡底;(2)安全系数与黏聚力c近似呈线性增大关系,与内摩擦角呈非线性增大关系;(3)安全系数随着坡角或坡高的增大不断减小,但其对滑裂面的影响同结论(1)。     

基于ABAQUS的南水北调高填方边坡稳定性分析

利用大型有限元软件ABAQUS建立了高填方渠段某一断面的二维有限元数值模型,根据有限元强度折减法的基本原理以及土体特性,对高填方渠道边坡的稳定性进行了分析,再利用有限元强度折减法的失稳判定依据确定了合理可行的边坡稳定安全系数。结果证明,有限元强度折减法所获得的临界滑动面结果与极限平衡法的结果几乎一致。可见,以特征点的位移突变性和塑性区的贯通性来分析边坡的临界破坏可以减少误差并得到合理唯一的边坡安全系数,因此是合理可行的。     

基于数字图像技术的冰水堆积体边坡稳定研究

冰水堆积体在西部地区广泛存在,具有高度的非均匀性与非连续性。与一般均质土体相比,冰水堆积体在力学行为上存在很大差异,而通常计算中也经常将这一特征忽略,由此造成了较大误差。以野外调查为基础,运用数字图像处理技术对典型冰水堆积体边坡处理后得到细观物理模型,并导入FLAC3D中采用强度折减法计算其安全系数。计算结果表明,受块石存在的影响,边坡内部的应力场分布"异常",埋深对应力集中有明显的"放大效应",潜在滑动面呈现多级发展,具有显著"绕石"特征。对比计算表明,冰水堆积体边坡的安全系数较均质边坡有较大提高。     

基于渗流的改进双强度折减法边坡稳定性分析

渗流是影响边坡稳定性的一个重要因素,为了更准确地判断渗流对边坡的影响情况。以湖北兴山蒋家趟边坡工程为例,介绍了岩土体中渗流和应力场耦合的机理,在自然工况、暴雨工况下采用改进的双强度折减法对边坡进行了对比分析。结果表明,自然工况下改进双强度折减法计算出的安全系数为1.328,而暴雨工况下安全系数为0.97,可知渗流对边坡的稳定性有显著影响,渗流应力耦合情况下安全系数降低了27%,因此在考虑渗流情况下采用改进双强度折减法可以使计算结果更符合实际,为工程实践提供参考。     

清苑县南水北调配套工程运行风险评价

南水北调配套工程运行风险评估体系属于复杂的系统问题,其模糊性在评估中应予以考虑。基于模糊识别理论,采用非线性模型对清苑县南水北调配套工程运行风险进行评价。结果表明,清苑县南水北调配套工程运行风险等级介于2级与3级之间,略偏于2级,属于低风险等级。评价过程与评价结果不仅可为清苑县南水北调配套工程的安全管理提供参考意义,而且表明非线性模型在南水北调配套工程运行风险评价中具有良好的适用性。     

南水北调中线渠系蓄量补偿运行控制方式

南水北调中线渠系采用闸前常水位的运行方式,即渠道下游常水位运行方式的水位控制点位于下游渠道的节制闸闸前。采用下游常水位运行方式,有利于按照最大过水流量进行渠道设计,使得渠道的超高最小,从而施工成本最少。在分析闸前常水位运行方式的响应与恢复特性、蓄量补偿时间的基础上,提出了闸前常水位运行控制方式,并设计了蓄量补偿的前馈控制策略和水位流量串级的水位反馈控制器。以南水北调中线总干渠的部分渠道为研究对象,在典型工况下进行运行控制仿真,并把计算结果与流量主动补偿和常规下游常水位运行控制进行对比,从而验证了本文闸前常水位运行控制算法的合理性。     

南水北调中线工程运行的环境问题及风险分析

为使南水北调中线工程更为优质、合理地发挥作用并预防工程所带来的不利环境影响,分析讨论了中线工程水源地、总干渠以及因调水引起的汉江中下游的主要生态环境问题及潜在风险。工程水源地丹江口水库主要面临农业面源污染、重金属污染和库区消落带生态脆弱等环境问题。中线总干渠面临的主要环境问题包括藻类、贝类异常增殖和跨渠桥梁交通运输事故风险性污染,另外还存在地表水漫溢、地下水渗透和大气污染物沉降等带来的水质污染潜在风险。工程本身所引起的生态环境问题,是汉江流域中下游地区水量减少所导致的局部区域富营养化和水华。针对上述不同的环境问题,提出了应对策略和规避风险的建议。     

南水北调中线膨胀土地区渠道施工关键技术

南水北调中线总干渠需穿越387 km长的膨胀土或膨胀岩地区。膨胀土渠道施工环节多,且无现行国家标准,施工质量控制存在一定难度。结合施工现场实际情况,提出了膨胀土地区渠道开挖、渠道填筑、膨胀土改性、施工试验等关键施工环节的质量控制要素以及控制指标的检测方法。特别是对水泥改性土施工过程中的重要质量控制环节及应注意的事项进行了说明。可供同类工程设计与施工参考。     

南水北调中线膨胀土渠道施工应注意的环节

膨胀土具有裂缝发育、遇水膨胀、失水收缩的特性,反复胀缩会破坏土体结构,其力学强度也随之降低。以南水北调中线一期工程陶岔至沙河南段总干渠工程施工为例,从膨胀土渠道开挖、施工期排水、水泥改性土生产与填筑、施工期滑坡处理、施工期安全监测等方面,分析了膨胀土地区渠道工程施工过程中应注意的环节,并结合总干渠现场施工情况,有针对性地提出了一些工程建议及处理措施,可供膨胀土地区类似工程参考。     

南水北调中线工程信息化建设及安全防护对策

随着计算机网络技术的发展,在水利水电工程中建立项目信息管理系统,可有效提高项目的管理水平。以南水北调中线水源公司信息化系统建设为例,分析了公司目前信息系统建设的现状和不足,并从网络安全、软件安全及数据安全3个方面详细介绍了信息化安全防护措施及对策,涉及技术、管理、应用和人员等多个因素。相关经验可供类似工程借鉴。     

南水北调中线膨胀土渠道安全监测成果分析

为给膨胀土变形机理研究提供准确的监测数据,在南水北调中线工程膨胀土渠道设置了试验区,选取多个监测断面,结合渠道结构布置监测项目,对渠坡和渠基进行安全监测。对渠道施工期的安全监测成果分析表明,渠道的外部变形、内部变形、应力应变、渗流渗压等变化规律基本正常。监测成果可为膨胀土变形机理研究提供数据支撑。     

南水北调中线一期总干渠陶岔至鲁山段设计概述

南水北调中线一期工程总干渠陶岔至鲁山段全长约239 km,沿线水文与地形地质条件复杂、穿越大小河流众多、渠道输水流量大、各种渠系建筑物规模大且设计施工技术复杂。扼要介绍了输水工程中一些功能性建筑物的功能、规模确定方式、布置特点以及选型设计过程中分析考虑的主要因素,包括渠道水流控制与渠系防污染措施;对膨胀土渠段渠坡保护,以及大型梁式渡槽结构设计与施工等重大技术问题作了简要阐述。     

南水北调中线工程膨胀土渠坡稳定问题及对策

重点分析了非饱和膨胀土边坡失稳的原因,在降雨入渗的条件下,膨胀土常发生浅层滑动,这种滑动与通常饱和土的边坡失稳的原因是不同的.为了弄清膨胀土边坡滑动(主要是浅层滑动)的机理,在南水北调中线工程渠道附近进行了大型人工降雨试验,得到了有意义的结论.由此认为,采用通常饱和土边坡稳定分析方法来校核非饱和膨胀土边坡的稳定,对于深部过于保守,而对浅部则不够安全,因此是不合适的.根据非饱和膨胀土边坡失稳的机理提出了防止边坡浅层滑动的对策措施.     

南水北调中线干渠冰期拦冰索水力控制条件研究

通过控制水力条件,使拦冰索能够有效拦截浮冰、使得浮冰能够在拦冰索前停滞堆积而形成冰盖,是保证南水北调中线工程冰盖下安全输水的关键。本文基于中线干渠冰期原型观测数据,分析了浮冰下潜的临界水力条件,表明传统的第二临界Fr(0.08~0.09)只适用于判别冰盖前缘的浮冰运动状态,对于判别拦冰索前浮冰运动状态、分析拦冰索的拦冰能力具有局限性,并论证了采用Ashton孔口排冰公式来判断拦冰索前的流冰运动状态的合理性。研究表明,同一水力条件下,拦冰索的水下淹没深度越大,其拦冰性能越好,拦冰索前冰凌下潜的临界Fr越大;并在此基础上确定了中线工程各渠池拦冰索的最小淹没深度。研究成果可为中线工程冰期输水方案制定和拦冰索技术改造提供依据。