GIS技术用于边坡楔体稳定性分析及加固设计

边坡三维稳定分析是一个复杂问题,以某大型溢洪道边坡楔体稳定性研究为工程实例,基于GIS数据平台进行边坡三维稳定极限平衡分析,经过数据的获得、空间处理、模型建立和安全系数计算,不仅得出了边坡的安全系数,而且给出了危险滑动面的滑动力大小和滑动方向分布,并根据锚索与软弱地层的空间位置关系,给出了锚索支护的调整方案。     

基于FOA法搜索危险滑动面的三维极限平衡分析

针对三维极限平衡法分析边坡稳定时不能搜索最危险滑动面的问题,以索风营水电站Dr2危岩体加固工程为研究对象,采用果蝇优化算法搜索危岩体的滑动面,采用改进的三维极限平衡法对危岩体进行抗震稳定计算,提出基于果蝇优化算法的危岩体危险滑动面搜索方法,并分析了危岩体各种加固措施对稳定的贡献度。结果表明:加固后的危岩体在地震工况下可以维持稳定,其中泥岩灌浆对稳定的贡献最大,顶部锚索贡献最小。该方法弥补了传统极限平衡法无法所搜滑动面的缺陷,提高了边坡失稳的预测精度,可为类似工程提供一定的参考。     

基于块体单元法的白鹤滩左岸边坡稳定性分析

左岸边坡强卸荷块体系统的稳定问题是白鹤滩水电站题重要工程技术问题之一。针对左岸边坡地形地质条件、变形特征及变形机理的研究,表明结构面组合的三维块体滑动失稳为其主要的破坏模式。常规刚体极限平衡法和连续介质力学方法在求解复杂块体系统稳定时均存在一定的局限性。以块体单元自动识别方法为前处理程序,建立白鹤滩左岸边坡块体系统三维模型,基于弹黏塑性块体单元法(BEM)计算特定块体强度储备安全系数,进行边坡稳定性研究,分析边坡控制性结构面及其关键块体,研究结果与常规刚体极限平衡分析和地质力学模型试验基本一致。块体单元法的分析成果为左岸边坡加固处理提供了依据,同时对复杂块体系统岩体边坡的稳定性研究具有一定指导意义。     

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...     

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 MIDAS／GTS 的黄土边坡稳定性分析方法及应用

针对凉泉隧道出口处上部黄土的稳定性和是否需要削方减载的问题,利用M IDAS／GTS对可能存在潜在滑动面的高边坡进行数值模拟。建立边坡的二维数值模型,并对其计算分析,力求结果接近真实情况。再采用强度折减、极限平衡折线型滑动面和极限平衡圆弧型滑动面三种边坡强度分析理论,对二维边坡进行模拟,得到边坡的应力应变危险部位和潜在滑动面位置以及边坡整体稳定系数。由此确定边坡的剪出位置以及相对薄弱带,客观反映边坡稳定性,为工程治理提供依据和参考。     

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。     

有限元稳定分析法在确定土体结构极限承载力中的应用

本文引入有限元稳定分析法来求解土体结构的极限承载力。在有限元应力应变分析的基础上，通过搜索临界滑动面并增大外荷载使临界滑动面安全系数为1.0来确定极限承载力，并指出由此得到的极限承载力是土体结构沿临界滑动面整体达到极限平衡时的真正承载力。算例表明此法可行，同时将该方法推广到求解边坡极限承载力和地基承载力。文中还研究了边坡极限承载力同自重和坡角的关系。与各传统地基承载力公式比较发现，在土体内摩擦角比较大时，经验公式均低估了地基承载力。最后分析了计算参数变化对地基承载力的影响。     

岩坡稳定性三维分析的分类坐标法

岩坡稳定问题是岩石工程中的重大课题之一，对拱坝坝肩稳定分析尤为重要。按刚体极限平衡法进行岩坡空间分析较为繁复，不便确定滑动结构面，无很好的规律可循；而＂浮值法＂又不能考虑结构面凝聚力的影响。本文通过建立分类坐标系，导出了在任意外荷载作用下岩坡结构面上正压力、滑动力的统一表达式，可方便地判别岩坡的滑动类型，进行岩坡滑动分析，并能考虑结构面凝聚力对岩坡滑动的影响。已用ＢＡＳＩＣ语言将本算法编成电算程序，能在ＩＢＭ－ＰＣ系列微机上快速准确地进行分析。本方法概念明确、算法简洁，可用于拱坝坝肩岩坡稳定三维数值分析，具有较好的实用价值。     

岩坡中楔形体的稳定分析

本文研究了具有两个滑动面的顺交线滑动的楔形体稳定分析问题.首先讨论了刚体极限平衡法中法向分解的假定,然后通过三维弹塑性有限元分析证明:在楔形体达到极限平衡时,反力的法向分解假定并不成立,除荷载因素外.滑动面上的反力还主要与滑动面的夹角以及滑动面的变形特征有关.进而提出了考虑滑动面变形的稳定分析方法.实例计算表明,改进方法精度高且偏.于安全,计算迅速、方便.     

三维矢量和方法在桥址岸坡稳定性分析中的应用

矢量和安全系数法物理意义明晰,是评价边坡稳定性的一种重要工具.以某顺层桥址岸坡为例,考虑凝灰岩软弱夹层和卸荷裂隙的不利组合,通过极限平衡方法得到了岸坡的最危险滑面.建立了考虑主要地层分布三维地质力学模型,通过三维矢量和分析方法对不利滑面进行分析,运用潘家铮最大最小原理确定三维矢量和安全系数的计算方向,对桥址岸坡在自重、...     

长江江源高寒地区气候变化对水文环境的影响研究综述

建基面呈复杂折面阶梯状的重力坝抗滑稳定分析,目前尚没有统一和完善的方法。基于三维刚体极限平衡理论以及条分法,将坝体看作由若干刚性滑动体组成的重力坝,提出了一种抗滑稳定分析方法——三维抗滑稳定条块法,并设计编制了相应的计算程序。采用ANSYS前处理模块的荷载计算方法,以某重力坝7号岸坡坝段为例进行了分析计算,结果表明:不同工况下该重力坝7号岸坡坝段抗滑稳定安全系数均能满足规范要求。该法计算理论较严谨,且与现行规范匹配性好,可供类似工程参考。     

岩石高边坡稳定性并行计算及其应用

在高地震烈度区的岩石高边坡抗震安全评价需要大规模数值计算,而现有商业软件无法有效解决这类复杂的工程问题,因此,本文开发了解决岩石高边坡接触稳定性问题的对等架构并行计算程序,并应用于泰山公司抽水蓄能电站上水库左岸边坡的静力和动力稳定性评价。在数值建模过程中,将岩石边坡滑块体、地质结构面、库水作用以及近场地基作为岩石高边坡动力接触系统。在稳定性安全评价中结合了有限元法、极限平衡法和接触算法,考虑影响高边坡稳定性的多种复杂因素,通过计算特定滑动面的安全系数或安全系数时程,基于现行水电工程水工建筑物抗震设计规范,完成了岩石高边坡稳定性评价,回避了求解复杂岩体材料非线性的问题。计算结果显示,所开发的程序具有较高的并行计算效率,对解决复杂岩石高边坡稳定问题具有显著的优势。     

考虑卸荷带和岩体软化特性的某桥址边坡稳定性研究

为了综合分析卸荷带以及凝灰岩泥化夹层对某桥址边坡稳定性的影响,通过不同岩体强度加权计算得到凝灰岩及其泥化带综合强度,结合现场勘察结果,对凝灰岩及其泥化夹层的分布取上限值、平均值和下限值并确定了卸荷带岩体强度参数.在对岩质边坡破坏模式分析的基础上计算了自然工况、地震工况、桥基荷载作用工况、桥基荷载和地震荷载共同作用工况四...     

块体滑落模型实验与三维数值分析

针对岩体边坡块体滑落过程,利用自行研制的变角度空间块体滑落模型平台,开展块体滑落系列实验,并与基于离散元法开发的3DEC程序对岩质边坡进行三维模拟分析,建立关键块体的非连续变形动态分析模型,模拟了块体滑落过程,得到动态位移图,最终得到楔形块体双面滑落与单面滑落的分界角度在40°～50°这个区间,对边坡工程的开挖支护有一定借鉴意义。更多还原     

坡顶局部荷载作用下非均质边坡稳定性上限法分析

当坡顶作用局部荷载时,潜在滑裂面可能不通过坡趾,而是在坡面上发生局部失稳破坏。针对黏聚力随深度线性变化的非均质边坡,引入黏聚力比例因子,推导了坡顶局部荷载作用下非均质边坡极限分析上限法相关计算公式,建立了安全系数与滑裂面起始角、终止角以及临界高度的关联函数,将理论公式转换为多元函数的极小值问题,并给出最优解。主要分析了比例因子和局部荷载对边坡稳定性的影响,结果表明:比例因子对安全系数和滑裂面临界高度影响显著;坡顶局部荷载主要控制着边坡的破坏范围,对边坡的安全系数同样有着一定的影响。     

地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性的影响

以某水库堤坝为研究对象,研究了地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性的影响。先分析地震荷载引起的渗流场时程变化,再与应力场进行耦合,分析坝坡稳定性。渗流场和震动场分析采用有限元法,坡体稳定性分析采用极限平衡法。结果表明:地震作用会激发超孔隙水压力的增长,是否考虑地震荷载和孔压变化的耦合效应会使得稳定性分析结果有较大差异。不考虑该耦合作用时,边坡易发生浅层滑动,滑动面较平坦,易高估堤坝的抗震稳定性;考虑该耦合作用时,滑面位置明显深入,易发生深层滑动。孔压的累积效应可能是两相介质边坡动力失稳的关键因素。因此,地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性分析具有至关重要的作用。     

滑动面确定的变分法模型

滑动面的确定是斜坡稳定性评价中的一个关键问题。基于变分原理 ,以土质斜坡为例 ,介绍斜坡潜在最危险滑动面的计算模型及解析表达式。并可直接求出斜坡的临界滑动面和对应的安全系数 ,无需假设滑动面和对斜坡进行条分 ,尤其适用于滑动面未知的情况