有限元重度增加法与刚体极限平衡法在边坡稳定分析中的对比研究

在介绍边坡稳定分析的有限元重度增加法与极限平衡法基本原理及比较其优缺点的基础上,分别采用有限元重度增加法与极限平衡法,对某电站坝肩覆盖层边坡进行稳定分析,比较了其稳定安全系数和可能最危险滑裂面位置。计算结果表明:2种方法所得到可能最危险滑裂面的形状和稳定安全系数基本一致;同时,论证了采用有限元静力平衡计算不收敛作为边坡整体失稳的破坏准则是合适的,初步验证了有限元重度增加法对边坡稳定性分析具有一定的可行性。     

复杂渠坡稳定性分析方法比较

目前边坡稳定性分析方法主要有刚体极限平衡法、有限元极限平衡法以及有限元强度折减法3种.为了分析这3种方法以及不同屈服准则在边坡稳定计算中的差异性,以南水北调工程中某典型复杂渠坡为例进行比较计算.结果分析表明,3种计算方法所得渠坡稳定安全系数相近,其中强度折减法中不同的屈服准则对计算结果影响较大.鉴于M-C准则在应力空间中屈服面棱角会对数值计算稳定性产生影响,建议优先采用与M-C准则相匹配的D-P3或D-P4作为强度折减法的屈服准则,由此计算得到的边坡稳定安全系数合理,且参数折减时能保持计算过程具有良好的稳定性.     

边坡稳定性分析计算方法对比分析

分别用刚体极限平衡法、有限元强度折减法和重力加载比例法对同一典型边坡进行对比分析。计算结果表明,不同计算方法得到的结果不同,有限元强度折减法与重力加载比例法结果较为一致,刚体极限平衡法计算结果较低,但3种方法评价结论及对潜在失稳区域的判定一致。建议在运用有限元强度折减法时,采用多种判据因子进行边坡安全系数综合评判以提高其精度。     

基于强度折减法的分步施工边坡稳定性分析

工程上常采用极限平衡法分析边坡的安全稳定性,但由于极限平衡法的局限性,使得计算结果 只能反映边坡安全系数的大小,不能确定边坡在施工各个阶段的变形稳定情况,因此以永宁高速公路边 坡为研究对象,通过ＰＬＡＸＩＳ有限元强度折减法对边坡施工过程中可能产生的变形、位移进行模拟分析, 得到分步施工状况下,施工各阶段边坡的变形图以及整体的安全系数,并将结果与极限平衡法计算结果 进行对比分析。结果表明:边坡的安全系数随着坡体的逐级开挖会不断降低,需及时进行支护加固,强 度折减法所确定的边坡最终滑动面形状与极限平衡法计算结果较为一致,且安全系数差值仅为3％,从 而也验证了强度折减法对于分步施工边坡安全稳定性分析的适用性与正确性。     

矢量和分析法在非饱和边坡稳定分析中的应用

系统介绍了矢量和分析法,编制了非饱和土的边坡稳定矢量和法安全系数计算程序VSM。将此计算程序应用于某水电站雾化区边坡稳定性分析,并与极限平衡法计算结果进行对比。计算结果表明:采用矢量和分析法和极限平衡法计算得到的非饱和土的边坡稳定变化情况规律一致,数据相对误差很小,非饱和土的边坡稳定矢量和分析法计算结果可靠、可信,可应用于工程设计。     

边坡稳定性影响因素及应对措施

以均质边坡为例,分别采用瑞典圆弧法、简化的毕肖普法、简布法等极限平衡法计算土坡的稳定性.研究了不同岩土力学参数对边坡稳定性的影响,并对不同土坡结构形式计算结果进行了对比分析,最后文章提出了边坡失稳的几种防治措施.结果表明:边坡稳定性随着土体重度的增大而减小,随着内摩擦角和粘聚力的增大而增大,随着坡体角度增加而减小;边坡总高度一定时,采用分级放坡可有效的提高坡体稳定性,且级数越多,坡体安全系数越大;当坡体总高度及各级边坡坡度相同时,平台宽度越宽,稳定系数越大,且平台宽度达到一定程度时,稳定系数保持不变;保持边坡总高度、平台宽度不变,当一级和二级边坡高差相差越大,稳定系数越小,当一级和二级边坡高度相等时稳定系数达到最大.     

坡向加速度法在边坡稳定分析中的应用

边坡稳定是一个经典而普遍的岩土力学问题,也一直是岩土工程分析的热点。为克服强度折减法中折减系数与工程实际强度不符的失真现象,真实反映边坡地震动载失稳的实际情况,通过引入坡向加速度,提出一种操作简单、物理意义明确的边坡稳定计算方法,即坡向加速度法。该方法通过不断增加坡向加速度直至边坡失稳为止,由极限平衡的思想求得安全系数。通过算例,将该方法与传统极限平衡法和有限元强度折减法进行对比,对强度变化敏感性进行分析。结果表明:坡向加速度法计算所得的安全系数与极限平衡法所得的安全系数非常接近,塑性区与强度折减法塑性区基本一致,计算结果准确,而且操作简单无需假设滑动面;与坡向离心法相比,坡向加速度法计算得到的安全系数更精确且适用于非均质的边坡稳定分析,说明该方法在边坡稳定分析中的适用性和优越性。因此,可将坡向加速度法应用于边坡稳定性分析,其结果可供工程应用参考。     

刚体极限平衡法与有限元法在工程边坡稳定性分析中的应用与比较

刚体极限平衡法、有限元法在工程边坡稳定分析中是两个常用的计算方法,文中对两种方法的理论基础和计算过程进行了简要介绍,并应用两种方法对一工程实例进行了分析。结果表明,二者的计算结果相近,且相同工况下有限元计算安全系数略小于刚体极限平衡法计算安全系数。     

基于有限元法的尾矿坝边坡三维稳定分析

以某尾矿坝实例为研究背景,分别采用三维有限元极限平衡法和有限元强度折减法对上游法筑坝的尾矿坝稳定进行分析.有限元极限平衡法基于有限元应力场结果与极限平衡分析方法计算边坡整体安全系数,采用粒子群算法搜索最小安全系数和对应的最危险滑动面.分析表明:三维有限元极限平衡法和有限元强度折减法呈现的边坡破坏形式一致,且有限元极限平...     

路堤荷载下水泥土搅拌桩复合地基失稳机理及其稳定性分析

以水泥土搅拌桩加固软弱路基为研究对象,采用有限元强度折减法建立了群桩条件下的数值分析模型,籍此模型探讨了路堤的整体稳定性,并与传统复合地基极限平衡法所得的计算结果进行了对比分析。结果表明:水泥土搅拌桩的存在限制了路堤和路基潜在滑裂面的形成与贯通,且路堤的安全系数随着桩体抗剪强度的增加呈近似线性增加;水泥土搅拌桩所受的剪力远远小于其自身的抗剪强度。同时指出复合地基极限平衡法不能反映桩体的真实破坏模式,且会高估路堤的稳定性。     

BP神经网络在卸荷岩体强度参数反演中的应用

金川水电站泄洪洞进口自然边坡高陡,岩层发生明显倾倒变形,岩体质量差,对边坡的稳定不利,采用BP神经网络方法对其强度参数进行反演分析。根据边坡的重要性和规范确定边坡的最低安全系数,由边坡目前的变形情况确定反演工况和滑带。利用极限平衡法组织神经网络训练样本,将安全系数作为网络输入,黏聚力和内摩擦角作为网络的输出,并将其代入极限平衡和有限元强度折减模型进行检验,结果表明:BP神经网络与极限平衡法计算的安全系数的误差在1%以内,有限元强度折减法计算边坡浅层变形体的平均抗剪强度参数和安全系数,也与BP神经网络计算得到的结果相符,说明BP神经网络进行参数反演是可靠的。     

含软弱夹层库盆边坡稳定分析方法探讨

极限平衡法与有限元强度折减法是目前边坡稳定分析计算中常用的两种方法。以中东某混合坝边坡稳定计算为例,该混合坝基础内存在软弱夹层,采用极限平衡法与有限元强度折减法对边坡稳定性进行计算,总结分析两种方法的计算结果及差异,并对分析方法进行探讨。结果表明:极限平衡法和有限元强度折减法求解得到的安全系数较为接近,均可对含软弱夹层边坡进行模拟。     

强度折减法中非均质层状土坡失稳判据适用性

通过对各种D-P准则进行系统深入的分析,提出了一种在非均质边坡中实现D-P系列屈服准则间相互转换的方法,针对一个具体的非均质边坡建立弹塑性有限元分析模型,采用强度折减法计算得出各D-P准则下的安全系数,与极限平衡法计算结果进行对比分析,验证了该方法的可行性。在此基础上对强度折减法中各种失稳判据在非均质边坡中的适用性和不同网格尺寸对非均质边坡安全系数计算精度的影响进行研究。结果表明:以塑性区贯通和特征部位位移突变作为失稳判据,通过对比不同强度折减系数下的位移场和塑性区特性,可以减弱非确定因素带来的影响,其计算出的安全系数与极限平衡法所得结果较为接近,而采用数值计算不收敛作为失稳判据所得结果误差较大,不满足工程精度要求。因此,采用强度折减法对非均质土坡进行稳定性分析时,建议使用特征部位位移突变结合塑性区贯通作为失稳判据。     

水电站进水口边坡滑坡体地质的稳定性敏感度分析

隧洞的进水口段一般位于受地表水高度侵蚀的坡面上,通常埋深较浅,隧洞入口结构上承载岩石拱难以形成,因此很难得到其稳定性保证。本文结合已建的复杂边坡工程实例,对于用有限元法与极限平衡法研究工程边坡实例的精确性进行对比分析,研究计算方法及土体的强度参数对土坡稳定安全系数的影响。结果表明,Bishop法得出的稳定安全系数居中,Janbu法得出的稳定安全系数最大。     

边坡稳定分析中刚体极限平衡法影响因素探讨

采用刚体极限平衡法对某水电站坝肩覆盖层边坡进行稳定分析,对刚体极限平衡法中条分数量、收敛容差、迭代次数、条间力函数、自动搜索精度等人为因素进行敏感性分析。通过分析总结出其对安全系数的不同影响。研究成果可降低人为因素,使边坡设计计算规范化,对边坡工程设计起到指导作用。     

基于FLAC~(3D)和极限平衡法土质边坡稳定性分析与影响因素的探讨

基于FLAC3D的强度折减法与极限平衡法判断边坡稳定性时所用到的原理的不同,利用一个简单的均质边坡算例进行分析判断,将FLAC3D差分法计算的结果与极限平衡法中经典的瑞典条分法、简化Bishop法、Janbu法3种计算的结果进行对比分析,得出Janbu法满足整体力矩、土条力矩、垂直力、水平力4个平衡条件,所得的结果较为接近实际工程的值;而采用FLAC3D差分法计算比极限平衡法计算所得的结果是偏安全;通过对基于FLAC3D和Janbu法在取值不同的内摩擦角和粘聚力的计算边坡稳定性安全系数的值,对比分析得出内摩擦角影响边坡稳定性大于粘聚力。     

基于Geo-Slope软件的土质边坡稳定性分析

结合Geo-Slope软件中的有限元计算模块Sigma/W和刚体极限平衡计算模块Slope/W,将Sigma/W模块中计算所得到的结果导入Slope/W模块,考虑土体的应力-应变关系,利用极限平衡法的概念计算边坡的稳定安全系数并确定最危险滑动面;通过经典算例分析,在极限平衡法中引入有限元计算得应力结果计算边坡的安全系数的方法是可行的,且对均质和非均质的土坡均适用。     

基于FLAC~(3D)软土路堤稳定性分析

在软土路基修筑高速公路时路堤填筑至极限高度后经常出现路堤失稳情况。结合四川省遂宁-资阳-眉山高速公路软基监测项目,采用FLAC3D强度折减分析方法对典型路段进行路堤分级加载稳定性分析,结果表明:该法能模拟路堤塑性区发展过程,塑性应变自堤趾到堤肩贯通,呈带状分布,随填土高度的增加,塑性区向路堤中间及路基深部逐渐扩大,该塑性应变带即为相应的最危险潜在滑动面,呈圆弧形,其符合均质软土地基的滑动模式;该法考虑了模型的边界约束条件、初始地应力情况、岩土体的弹塑性变形及屈服,较刚体极限平衡完善,对边坡应力变形状态的综合稳定性分析比只给定安全系数更加重要。     

基于突变理论的边坡安全系数自动搜索方法及应用分析

为解决搜寻强度折减系数与边坡位移关系曲线突变点数值计算量大、主观性较强等问题,基于尖点突变理论,提出边坡安全系数自动搜索方法,以Fortran语言和FLAC 3D数值计算软件为平台,开发了适用于自动搜索边坡安全系数的计算程序。将该方法应用于边坡实例的稳定性研究,讨论了各种评判标准所得安全系数的大小差别,并与极限平衡法计算的安全系数进行对比分析。结果表明:自动搜索边坡安全系数的计算程序能快速定量找到边坡临界稳定的突变点,提高了边坡稳定性分析的准确性和计算工作效率;计算结果与边坡规范推荐的极限平衡法所得的结果对比误差较小,并且对于未知滑动面边坡,极限平衡法得出的滑动面位置与该方法所得安全系数下对应的塑性区贯通区域基本一致。文中方法为边坡稳定性评价提供了有益借鉴。     

铁路路堤稳定性影响因素分析

铁路路堤稳定性分析是路堤设计、施工和运营阶段的关键,其影响因素很复杂。以典型的双线铁路路堤模型为基础,采用传统的瑞典条分法对铁路路堤施工期和运营期的稳定性分别进行了计算,对得到的稳定安全系数进行了系统分析,讨论了路堤高度、地基土类型及固结程度、地基土抗剪强度参数等对铁路路堤稳定性的影响。结果表明：随着路堤的增高,稳定安全系数呈双曲线的递减趋势;在施工期,考虑地基土固结时得出的稳定安全系数均大于不考虑固结时的结果,两者之间具有良好的线性相关性。从安全角度考虑,建议铁路路堤填筑完建期的稳定性分析采用快剪指标,对于软弱地基,还应考虑地基土的固结强度增长;放置与铺轨期和运营期的稳定性检算宜采用固快指标。