深基坑稳定分析中的等弧长条分法及可视化软件设计

提出一种新的深基坑稳定分析方法－等弧长条分法。在深基坑土钉墙支护结构设计中，采用等弧长条分法可以将最危险滑动面以上土体分成若干个等弧长的竖直上条，在此基础上，推导出稳定安全系数与滑动面位置，土条参数及土钉支护参数与滑动面圆心位置之间的函数解析表达式，给出了公式推导过程，介绍了相应的可视化软件功能，并给出了工程实例。     

边坡全局临界滑动场(GCSF)理论及工程应用

在边坡稳定性分析时,通常采用单一的最小安全系数及其对应的临界滑动面表示边坡稳定性程度和潜在破坏范围,而忽略了安全系数稍大但潜在破坏范围更广或工程意义更重要的滑动面。临界滑动场方法不仅能够方便准确地逼近出任意形状临界滑动面,而且将所有其它危险滑动面同时显示出来,以剩余推力表示其稳定程度。本文在此基础上进行改进,提出边坡全局临界滑动场理论与建立方法。所有出口的任意形状局部临界滑动面及其安全系数都能在全局临界滑动场中反应出来,这样有利于全面合理地评价边坡的稳定性。文中将此理论验算了试验路堤,与实测结果吻合很好。最后给出工程应用实例,表明边坡全局临界滑动场理论具有一定的工程实用性。     

土钉支护设计的修正条分法

本文对土钉支护这种新的挡土技术提出了极限平衡的设计方法，并给出寻找临界滑动面及相应安全系数的算法；分析了支护参数和土层分布对安全系数的影响；设计计算结果与国外几种方法进行了比较，给出了安全系数的建议值。     

自适应小生境遗传算法在土钉支护结构整体稳定性分析中的应用

根据极限平衡理论和遗传算法原理,建立了基于自适应小生境遗传算法的土钉支护结构内部整体稳定性分析模型,该模型利用自适应小生境遗传算法搜索最危险滑动面及其对应的最小安全系数,同时能定量分析各设计参数对土钉支护结构整体稳定最小安全系数的影响。针对遗传算法在寻优过程中存在的问题,引入小生境淘汰技术,设计自适应交叉函数和自适应变异函数,自适应调整交叉率和变异率策略,克服了简单遗传算法易陷入局部极小和早熟收敛的缺陷,提高了算法的搜索效率、精度和稳定性。通过对珠江三角洲地区某深基坑实例分析,得到了一些有益结论,可作为软土深基坑支护结构优化设计和施工提供参考。     

土钉支护结构稳定性分析

以极限平衡理论和土钉支护结构的滑动破坏模式为基础,采用圆弧滑动简单条分法,利用圆弧滑移面和圆心的几何关系,建立边坡最危险滑移面搜索模型.运用遗传算法对兰州某基坑工程支护结构的最危险滑移面进行动态搜索与确定,并计算对应的稳定性安全系数.结果表明了该搜索模型的合理性和遗传算法能够精确的确定土钉支护结构的最危险滑移面及对应的...     

基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析

基于强度折减法的边坡稳定性评价只能获得静态单一的安全系数。为获得边坡渐进失稳过程中的稳定性状况,提出基于动态和整体强度折减法的边坡动态稳定性评价方法,利用动态强度折减法搜索出渐进扩展的滑动面,并结合整体强度折减法计算安全系数的优势,在边坡渐进失稳过程中计算动态安全系数,从而实现对边坡失稳全过程的分析和调控。首先,利用动态强度折减法确定出一系列扩展的滑动面,然后,在每一步折减中降低滑动面的强度参数,随后采用整体强度折减法计算此刻的安全系数。最后进行滑动面扩展–安全系数的对应分析,根据安全系数的动态变化规律对边坡进行稳定性评价和支护。两实例计算表明,动态强度折减法获得的滑动面与实际监测数据相吻合,合理反映边坡(滑坡)的变形破坏特征。利用动态和整体强度折减法的各自优势,获得边坡渐进失稳过程中的一系列动态安全系数,更利于边坡的稳定性判断及支护措施建议。相比于极限平衡法,动态强度折减法也更适合于非均质边坡的稳定性评价,能搜索出正确的潜在滑动面。     

基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析

 基于强度折减法的边坡稳定性评价只能获得静态单一的安全系数。为获得边坡渐进失稳过程中的稳定性状况,提出基于动态和整体强度折减法的边坡动态稳定性评价方法,利用动态强度折减法搜索出渐进扩展的滑动面,并结合整体强度折减法计算安全系数的优势,在边坡渐进失稳过程中计算动态安全系数,从而实现对边坡失稳全过程的分析和调控。首先,利用动态强度折减法确定出一系列扩展的滑动面,然后,在每一步折减中降低滑动面的强度参数,随后采用整体强度折减法计算此刻的安全系数。最后进行滑动面扩展–安全系数的对应分析,根据安全系数的动态变化规律对边坡进行稳定性评价和支护。两实例计算表明,动态强度折减法获得的滑动面与实际监测数据相吻合,合理反映边坡(滑坡)的变形破坏特征。利用动态和整体强度折减法的各自优势,获得边坡渐进失稳过程中的一系列动态安全系数,更利于边坡的稳定性判断及支护措施建议。相比于极限平衡法,动态强度折减法也更适合于非均质边坡的稳定性评价,能搜索出正确的潜在滑动面。     

最小势能法在土钉支护边坡中的应用

根据最小势能边坡稳定性分析方法,假定滑动面为圆弧形,建立了使用土钉支护边坡的稳定性分析的新方法,推导了安全系数计算公式,通过滑动面与圆心的几何关系建立了滑移面搜索模型。使用遗传算法对边坡工程实例的滑动面进行动态搜索,确定了最危险滑动面,并计算出与其对应的安全系数,结果表明:土钉加固边坡稳定性分析新方法与极限平衡法计算结果相近,表明这一方法的适用性及搜索模型的合理性。     

遗传进化算法在边坡稳定性分析中的应用

基于圆弧滑动面假定，提出了一种用遗传进化算法确定边坡最危险滑动面及其对应的最小安全系数的方法。该方法模拟了生物遗传进化的过程，克服了传统方法容易陷入局部极小值的缺点，是一种全局优化算法。     

节理边坡锚杆加固效应分析

基于强度折减的拉格朗日差分法,对某公路节理岩质边坡建立数值模型,分析对边坡稳定性构成威胁的滑动面和不稳定体,研究锚杆支护对该滑动面和不稳定体运动的控制作用。计算结果表明,在未支护前,该边坡安全系数为0.67,处于不稳定状态,边坡滑动面为两组节理结构面切割形成的贯通面。采用相间锚杆对边坡进行支护后,安全系数提高到1.29,锚杆有效地控制了滑体的滑移,增大了边坡的安全系数,提高了边坡的稳定性。     

基于有限元强度折减法确定滑坡多滑动面方法

传统滑坡稳定分析中，滑动面的位置和形状总是或多或少根据钻孔勘察和工程经验而定，特别是对可能存在多个潜在剪出口和滑动面的复杂滑坡，往往导致滑动面的错划和漏划，从而造成滑坡治理的失败。采用有限元强度折减法，针对一个复杂滑坡算例，通过依次约束剪出口的方式，准确搜索出低于设定安全系数的所有滑动面和剪出口，并克服传统方法确定复杂滑坡滑动面可能存在的错误或遗漏，为滑坡治理方案的制定提供参考依据。     

三维简化Janbu法分析边坡稳定性的扩展

对三维简化的Janbu法进行了扩展，使得离散后在同一行上的各条块在水平横向的安全系数相等以及在同一列上的条块在水平纵向的安全系数相等，得到不同行(列)的安全系数，最后通过各条块底滑面的几何特性与受力分析给出其独立的安全系数以及各条块潜在的滑动方向。该方法拓展了传统极限平衡方法只给出坡体总体安全系数的思路，可对坡体局部稳定性和潜在滑动方向进行判定。该方法可适用于任意形状的滑面，还可分析包括考虑孔隙水压力、地质体分层、上覆载荷以及地震力等其他形式的外载。     

潜在滑移线法分析边坡滑动面及稳定性

提出了用潜在滑移线 (面 )理论分析边坡滑动面及稳定性的新方法。该方法根据弹塑性有限元的应力分析结果 ,用数值积分方法确定边坡的潜在滑移线 (面 )、最危险潜在滑移面和边坡稳定性安全系数 ,具有严密的理论依据。通过大量的边坡算例和实例分析得出 ,本文所提出用潜在滑移线 (面 )理论分析边坡稳定及潜在滑面是正确的 ,具有较强的优越性 ;常规边坡稳定性分析与本文方法所得到的最危险潜在滑移线 (面 )形状和位置、边坡稳定安全系数均相差较大 ,常规法所得到的结果与实际与相差较大 ;岩土的变形参数变化对潜在滑移线 (面 )的形状影响较大 ,对边坡最危险潜在滑移线 (面 )的形状、位置及平均稳定安全系数影响不大 ;坡顶荷载变化对潜在滑移线 (面 )的形状、位置和边坡稳定安全系数均影响较大。     

边坡稳定性分析的改进条分法

本文利用极限分析和刚性有限元离散概念￣［１１］，提出了一种用于边坡稳定性分析的改进条分法。该方法利用优化技术直接调整条块间及滑裂面上的内力，使得对给定的滑裂面安全系数取最大值，而对各个不同的滑裂面寻求使安全系数为最小的滑裂面。对滑裂面的形状、条块间的内力之间的关系等不做任何假定，因此能更真实地反映边坡的实际稳定状态。     

边坡非圆弧临界滑动面的粒子群优化算法

采用粒子群优化算法搜索边坡的临界滑动面及其对应的最小安全系数。粒子群优化算法不断迭代更新试算滑动面，使其安全系数不断减小，经过有限次的迭代分析可确定边坡临界滑动面及其对应的全局最小安全系数。粒子群优化算法具有较好的全局搜索和局部搜索能力，可克服多数常规的优化方法易陷入安全系数局部极小的问题，并具有较高的搜索效率。同时，粒子群优化算法易于与极限平衡法或有限元-极限平衡法相结合进行边坡稳定分析。通过数值算例及与其他学者的结果比较，证明提出的确定边坡临界滑动面方法的有效性。     

基于蒙特卡罗法的基坑整体稳定性分析

基坑的整体稳定性,一直是在基坑施工中最为关注的问题。为计算基坑的整体失事概率,编制了FORTRAN程序,通过计算和比较得出基坑发生失稳的最危险滑动面,在此基础上采用蒙特卡罗法对基坑进行整体稳定性分析,并与安全系数法进行对比,计算结果表明,采用编制的FORTRAN程序搜索滑动面与可靠度理论相结合的方法在工程实际中更能有效的反映基坑的整体稳定性。     

加筋挡土墙在二维超静孔压下的稳定分析

当加筋挡土墙后填土为粘性土时,在其中可能会产生超静孔隙水压力.超静孔压的存在使其土压力的大小及分布、潜在滑裂面的位置都有所改变.一维孔压分布情况下朗肯理论仍能适用.但在二维孔压分布情况下,用朗肯理论进行计算就不合适.本文推荐采用图解法计算墙后土压力,用圆弧滑动法进行稳定校核.对二维正孔压分布和基坑支护结构上负孔压分布的情况都做了探讨.     

基于遗传算法的土坡三维可靠度分析

 边坡稳定分析的三维安全系数方法和三维可靠度分析方法一般均需人为给定一个与滑坡体宽度相关的参数或仅针对固定三维滑面进行分析计算。由于这样计算得到三维安全指标并不是最小值，因此难以反映边坡真正的安全度水平。引入随机场局部平均计算模型，考虑土性参数的空间相关性，边坡存在一个最小可靠指标对应的三维滑坡形态，这为采用优化方法进行土坡稳定三维可靠度分析奠定基础。对最小三维可靠度指标与三维临界滑面存在的缘由进行分析。遗传算法是一种优秀的全局寻优算法，可以有效解决边坡稳定分析临界滑面搜索问题。引入土性参数的空间相关模型，结合边坡稳定的三维简化毕肖普方法，直接以边坡稳定的三维可靠度指标为优化目标，建立基于遗传算法的边坡稳定三维可靠度分析方法。该方法无需滑坡宽度的假定，可以得到真正的边坡稳定三维可靠指标及对应的三维临界滑面。算例说明该方法的有效性。     

关于有限元边坡稳定性分析中安全系数的定义问题

在边坡稳定性分析的极限平衡法中存在3种安全系数的定义:定义1将安全系数定义为剪切强度比剪应力;定义2将安全系数定义为强度储备系数,当土体抗剪强度除以安全系数后,边坡将处于临界平衡状态;定义3将安全系数定义为沿某一特定滑面的抗滑力比滑动力。讨论了定义3与定义1之间的关系,给出了在进行有限元边坡稳定性分析时确定对应于定义3和定义2的临界滑面的统一算法,最后通过算例证明了一般情况下基于定义3所求得的安全系数和临界滑面不同于基于定义2所求得的结果,同时指出基于定义3的计算结果会表现出一些不合理的现象。