基于有限元分析的岩质边坡稳定性模糊评判方法研究

随着模糊数学引入到岩质边坡稳定性分析中,已取得多项成果,但评价专家主观意识对评价结果的影响较大、评价因素覆盖面不全,因此评价系统对岩质边坡的针对性不足等问题始终存在。对此,在将岩体质量分级法和卸荷岩体力学理论引入到模糊评价系统的基础上,提出一种基于有限元分析的边坡稳定性模糊评判方法。该方法在增加和修正评判因素的同时,通过有限元模型的计算结果分析,选取适当的参照量,将某些因素影响进行定量化处理,从而确定这些因素的权重比,减少专家评分中主观上造成的偏差。结合实际工程的分析过程显示,该方法实际操作性较强,对岩质边坡的分析更具针对性,能使得较多的影响边坡稳定性因素参与评判。     

基于物元模型的岩质边坡稳定性评估研究

采用物元模型综合评判方法,分析了影响岩质边坡稳定性的相关因素,针对性地选取11个评价指标,应用物元概念和关联函数,建立了稳定性评估的物元模型。应用本文提出的边坡可拓评价的计算过程,对桂北高速公路K409+390～+528上行线边坡稳定性进行评价分析,计算结果与现场实际边坡野外实际情况相吻合,且与模糊综合评判结果也相符,说明了该方法的有效性。同时,本文的方法进一步计算出了待评边坡的级别变量特征值,反映出了偏向相邻类别的程度,评估结果更符合实际情况。研究表明,将可拓学运用于岩质边坡稳定性的评估是合理可行的,能够较好地反映各因素对边坡稳定性的影响,该方法可以为岩质边坡稳定性评估提供一定的参考。用简单关联函数确定权重,避免了主观因素的影响。     

基于可拓理论的边坡稳定性评价研究

岩体边坡的稳定性是受多种因素共同影响的复杂巨系统,通过某种方法对边坡稳定性进行合理、准确的评价一直是岩土工程研究的重要内容。基于物元理论和关联函数,将可拓理论引入到边坡稳定性评价当中,提出了边坡稳定性评价的可拓方法。以某实际边坡工程为例,在合理选取能够反映边坡岩体综合特性指标的基础上,建立了边坡稳定性评价的可拓模型,并且将预测结果与传统的模糊评判结果进行了对比。对比结果表明该评价方法能够较准确地反映边坡的稳定性状况,证明了该方法可行性。     

基于CSMR与模糊集理论的石门大桥桥基边坡稳定性评价

将Matlab模糊逻辑工具箱中图形用户界面GUI与CSMR法相结合建立评价桥基边坡稳定性模糊逻辑推理系统。其步骤为:首先为消除定量参数(如岩石强度指标、岩石质量指标、不连续结构面间距指标及方向修正系数等)取值的离散性,采用连续函数代替离散函数对岩质边坡稳定性分级方法中的参数进行修正取值,然后利用模糊推理系统处理岩质边坡稳定性影响因素所具有的模糊性,其后运用CSMR评价方法对岩质边坡稳定性进行评价。用此推理系统评价石门大桥两岸桥基边坡稳定性并与连续函数修正的CSMR结果相比较,结果表明:石门大桥桥基岩质高边坡岩体质量较好,可利用程度较高,边坡稳定性好,右岸边坡岩体质量略差于左岸;利用有限元软件计算得到左岸边坡稳定性系数为1.98,右岸边坡稳定性系数为0.98,表明将模糊集理论与CSMR评价方法相结合,是评价桥基边坡稳定性的一种有效方法。     

基于未确知测度的边坡稳定性评价研究

基于未确知测度理论,建立边坡稳定性的未确知评价模型。针对边坡稳定性评价中许多不确定性影响因素,从岩体的工程地质、地形地貌、水文气象等特征出发,选用7个指标作为边坡稳定性评价的指标,建立各评价指标未确知测度函数;根据信息熵理论计算得各评价指标的权重,并依照置信度识别准则进行稳定性评价;将建立的模型对某待评价边坡进行了实际应用,并与可拓理论、模糊评判结果进行了比较分析。结果表明:该模型评价结果与可拓理论、模糊评判结果一致,能够比较客观地反映该边坡稳定性的状况,且方法科学合理、意义明确,为边坡的稳定性评价提供了一种新思路。     

地下水影响下裂隙岩质边坡变形的Fuzzy测度分析

根据裂隙岩质边坡工程实际,采用 Fuzzy 数学理论中的 Fuzzy 测度理论,将工程开挖引起裂隙岩质边坡移动变形这一客观现象视为一模糊事件,依此建立了在地下水影响下岩体移动变形预测分析的 Fuzzy 测度模型。利用该模型可对边坡岩体移动变形参数进行反分析,并可对边坡开挖过程中引起的岩体移动变形进行定量计算,进而对地下水影响下岩质边坡总体稳定性和稳定程度进行预测。对已有的矿山边坡岩体移动变形及其稳定性进行了具体的分析预测,结果符合工程实际。     

顺层岩质边坡稳定性影响因素灰色关联分析

首先用离散元软件UDEC计算出顺层岩质边坡稳定性安全系数在不同因素影响下的大小,再依据该结果用灰色关联方法分析7个不相关因素(岩层倾角、岩层厚度、岩体密度、层面内摩擦角、层面粘聚力、岩体内摩擦角、岩体内聚力)对顺层岩质边坡安全系数敏感性影响。研究结果表明:层面粘聚力和岩体内聚力对顺层岩质边坡稳定性影响比较敏感,岩层倾角、岩体密度、岩层厚度以及层面内摩擦角次之,岩体内摩擦角相比之下较不敏感。该结论为以后顺层岩质边坡的设计及其治理提供了评价依据。     

岩土边坡稳定性分析的模糊有限元方法研究

针对边坡工程稳定性评价的岩土力学参数的模糊性,研究了边坡稳定性分析的模糊有限元方法,并提出了边坡工程分析的模糊有限元快速求解方法。利用模糊有限元方法对实例边坡工程进行了模糊有限元研究,研究结果表明:岩体力学参数的模糊性会导致边坡位移和应力分析结果的模糊性,而采用模糊有限元分析方法对边坡进行分析可以增加工程技术人员对边坡位移、应力和安全度的全面认识,降低由于计算参数模糊性的影响带来边坡稳定性评价风险。     

随机-模糊概率统计法在边坡岩体参数综合评价中的应用

边坡稳定性评价系统中最大的瓶颈是评价因子的离散性,且赋存状态层间性明显,据此,随机抽样100组岩石力学室内试验结果作为总样本,引入随机-模糊概率统计方法,将处于不同稳定级别的因子出现隶属概率作为其在该级别下的隶属度量值,有效避免了选取评价因子实测值时主观意识参与过多。同时,基于概率统计理论,将头脑风暴法中不同专家的意见进行数理统计后归纳总结,得出具有代表性的权重值,更能综合考虑不同专家认可的侧重点,取得较好的效果。将研究结果应用到模糊评价系统中,对如美水电站左岸边坡进行岩体力学参数强度评价,得到了较好的结果。     

成组节理岩体的有限元塑性极限分析研究

运用有限元塑性极限分析方法研究节理岩质边坡的稳定性。含成组节理岩体的力学行为受控于节理面的方位和强度参数,从宏观上将节理岩体视为均质各向异性体,在有限元塑性极限分析中引入节理岩体各向异性的屈服条件,建立了节理岩质边坡有限元塑性极限分析的上、下限法数学模型。     

边坡稳定性主客观权重模糊模式识别分析

边坡稳定性分析中影响因素众多，具有随机性和模糊性的特点，常采用各种模糊综合评价方法进行边坡稳定性分析。但在应用中，很难找出一种合适的方法来确定各影响因素的权重，通常是由专家凭经验给出权重大小，具有一定程度的主观性和随意性，使这类方法的应用受到了一定的限制。考虑到以上不足，提出了边坡稳定性主客观权重多级模糊模式识别分析模型，该模型采用模糊模式识别交叉迭代模型的客观方法确定权重的初始解，然后视需要按二元比较模糊决策简捷方法对初始解作必要的主观调整，使专家经验的重要性和数值计算的优越性得到了充分的体现。最后应用实例进行对比分析，以说明其方法的合理性。     

水电边坡岩体稳定性分级系统研究

 边坡岩体稳定性分级多源于地下工程,并未考虑边坡与地下工程岩体破坏机制的差异,为弥补这一缺陷,提出一种基于边坡破坏机制的分级方法。以水电边坡为样本,分析收集平面破坏模式下的边坡几何形态、岩石强度、岩体完整性、结构面特征、坡面与结构面组合关系、工程环境、气象条件及破坏历史8个岩体稳定性影响因素;运用多元线性回归探索影响因素和边坡岩体稳定性之间的关系,得到各因素的权值;剔除权值近于0的因素,建立边坡岩体稳定性分级系统。与已有边坡岩体分级系统(SMR,CSMR)的比较表明：SRSC的评价结果更接近于基于边坡实际稳定情况的经验评分,标准误差最小,评价准确率最高。另外,用12个水电边坡对该系统进行准确性及适用性分析,评价结果准确率为100%,表明SRSC分级系统的评判效果良好。因此,基于边坡破坏机制的SRSC系统是一种更优的边坡岩体分级方法。     

江阴大桥南岸边坡安全性综合评判模型的建立

随着工程开挖、工程荷载的增大以及环境因素的变化，岩土体必然产生相应的变形，甚至失稳破坏。安全监测的目的在于预测、发现失稳征兆。实测的边坡外部变形值，通常可由3部分组成，即边坡岩体的弹塑性变形、沿滑动面的剪切位移以及测量误差，而且目前尚难以将对判别边坡稳定性具有重要意义的沿滑动面的剪切位移分离出来。所以，对于在破坏之前变形量不大的岩质边坡，往往不易根据外部变形来判别稳定性。在阐述岩质边坡和地基外部变形特征的基础上，提出了根据外部变形观测成果对工程边坡安全性进行评判的非单点原则、一致性原则、累进性原则、合理性原则、无因果原则和可视性原则，并采用模糊数学方法，建立考虑多因子边坡安全性的综合评判模型，按地基和边坡的结构类型和边界条件分区，给出了江阴大桥南岸工程边坡的安全性评判实例。     

节理岩体边坡模糊稳定性分析方法研究

节理岩体边坡失稳破坏同时受控于节理与岩体抗剪强度。在对具有两组平行节理的岩体边坡失稳破坏机制研究基础上，探讨节理岩体边坡几何物理参数为模糊数情况下边坡稳定性评价的分析方法，给出节理岩体边坡模糊安全系数的计算公式，编制基于潜在滑动面自动搜索边坡模糊稳定性研究程序。算例研究成果表明，采用模糊分析方法可以对节理岩体边坡稳定性有更全面客观的了解，能为潜在不稳定边坡的稳定性评价和锚杆设计等提供重要的参考依据，避免发生由于计算参数不确定性引起的加固节理岩体边坡破坏情况。     

岩体边坡治理决策的模糊层次分析方法研究

针对岩体边坡治理方案评价是个多目标、多层次的评判及其评价指标的模糊性问题，提出了基于熵权的岩体边坡治理决策的模糊层次分析方法，该方法通过两两指标元素相比较的技术，采用三角模糊数来建立判断矩阵，改善了常规层次分析方法所给出的判断矩阵的不平衡问题。根据水平截集和乐观指标，进行模糊区间运算，从而得出熵权，再根据熵权的大小对岩体边坡治理方案进行评价。对板岩山危岩边坡体的治理方案评估，采用该方法进行了分析。     

基于三维非线性有限元的拱坝坝肩稳定分析

 刚体极限平衡法不能反映岩体中实际的应力分布,而基于有限元的强度折减系数法在判断收敛性方面也存在一些问题。为了解决这些问题,采用多重网格法,分别建立用于有限元计算的结构网格和用于计算滑面稳定安全系数的滑面网格。基于有限元计算的应力结果,通过插值获得滑面的受力分布情况,然后可以方便地计算得到任意滑面或滑块的稳定安全系数,从而将非线性有限元和刚体极限平衡分析方法结合起来。为了改善计算的收敛性和提高非线性求解的精度,非线性有限元计算采用一种基于Drucker-Prager准则的理想弹塑性增量分析方法,无论是对于小荷载步长还是大荷载步长,弹塑性计算均具有很好的收敛性。该方法已经集成到三维非线性有限元分析程序TFINE中,在分析了插值方法和网格密度对计算结果精度的影响基础上,将该方法应用于某水电站高拱坝坝肩的稳定分析中。计算结果分析以及与刚体极限平衡法结果的对比表明,由于考虑了计算过程中的非线性应力调整,所提出方法的计算结果虽然比刚体极限平衡法偏大,但更符合实际情况。     

简述岩质边坡稳定性分析的有限元法

介绍了边坡工程有限元分析的方法及特点,对构造地应力场的影响进行了探讨,并分析了岩体结构特征,指出高边坡稳定性的评价分析对公路工程建设可行性决策产生了重要的控制作用,对高速公路的建设投资和运营使用效益具有重要意义。