塑性耗散能突变判据在边坡稳定性分析中的应用

采用强度折减有限元法分析边坡稳定性时,失稳判据的选取至关重要,但选取合理的失稳判据尚无定论。针对计算不收敛、塑性屈服区贯通、特征点位移突变三种典型失稳判据的不足,提出了塑性耗散能突变判据,依据边坡的塑性耗散能增量与折减系数增量之比的突变倍率判断边坡的安全系数,并通过典型算例验证其可行性。研究表明,塑性耗散能突变判据使用简便、结果可靠,避免了边界条件、人为因素等对判定结果的影响,在复杂边坡稳定分析中具有良好的应用前景。     

基于强度折减的岩质边坡失稳判据的探讨

以锦屏水电站左岸某标段边坡为例,基于有限元强度折减法的基本原理和破坏准则,提出了综合特征点位移增量与折减系数增量的比值关系曲线与迭代次数突变准则编制有限元程序计算边坡的安全系数。计算结果表明,两种失稳判据较吻合,误差仅为1.3%,位移突变与收敛合理,该判据正确、适用。     

基于有限元强度折减法边坡失稳的数值试验研究

有限元强度折减法经过研究发展已经成为边坡稳定性分析的一种有效数值分析方法。在有限元计算结果的基础上,如何判别边坡达到极限破坏状态已经成为边坡稳定性分析的关键问题。目前,有限元计算是否收敛、特征部位位移是否发生突变以及塑性区是否贯通成为了判别失稳的3种主要判据。利用ANSYS有限元软件。对2个典型算例,按照3种判据分别进行稳定分析,并与极限平衡法进行对比,得出3种判据的适用性．从而说明强度折减法的可行性。     

饱和-非饱和非稳定渗流作用下岩质边坡稳定性分析

对岩质边坡在水位下降时坡体内的饱和—非饱和非稳定渗流和坡体稳定性进行了分析,渗流分析采用有限元法,坡体稳定分析采用有限元强度折减法。以塑性区位移突变作为边坡失稳判据,此时折减系数值即为坡体安全系数。以十里铺水库为例,对库岸岩体边坡进行了分析,并得出在水库水位降落影响下边坡的稳定安全系数随降落时间的增长而增大的结论。     

基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减边坡稳定分析法

考虑到岩质边坡失稳的连续—非连续特征,采用基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减法,对索风营Dr2危岩体进行稳定性分析。先应用有限元强度折减法搜索最危险滑动面,再利用分区有限元与块体界面元混合法在滑动面上生成接触点对,模拟滑动面破坏情况,然后结合强度折减法,定义接触点对全部失效时边坡失稳,计算安全系数值。结果表明,基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减法能够解决岩质边坡局部位移非连续问题,有效避免了目前强度折减法失稳判据的人为性,且只在滑动面上进行非线性迭代,计算效率明显提高。     

某水库水位变化对库区围堰坝体边坡稳定性的影响

为查明水库围堰边坡设计的合理性及水位变化对边坡稳定性的影响,基于FLAC3D数值模拟软件,针对百色市某水库建立三维模型,模拟了围堰边坡在水位下降、水位上升和基坑排水3种情景下的变形情况,分析了水位变化对边坡稳定性的影响。结果表明,围堰边坡上游一、二级台阶及下游二级台阶区域易发生较大变形;库水位下降引起各监测点水平位移为40～230 mm、竖向位移为260～390 mm,库水位上升引起各监测点水平位移为60～360 mm、竖向位移约为150 mm,基坑排水引起各监测点水平位移为580～600 mm、竖向位移为21～57 mm,对围堰边坡变形的影响大小依次为基坑排水>库水位下降>库水位上升;边坡安全系数与水位变化呈正相关关系,安全系数增量随水位上升先增大后减小。研究结果为边坡设计和防护提供了理论依据。     

基坑不同水位降速下土石围堰松散粘质边坡渗流特性与开挖稳定性研究

研究基坑排水后覆盖层堆积下的边坡全过程施工卸荷时土体承载变形规律,对准确判断堰坡开挖稳定性及制定合理施工方案具有重要意义.以邕宁水利枢纽一期临时土石围堰工程为例,应用非线性有限元法计算了基坑抽水期不同水位降速下的土石围堰渗流—应力场演化规律,分析了坡脚开挖变形与塑性分布、潜在塑性滑动面及失稳滑塌范围的影响.结果表明,过...     

有限元强度折减法在土石坝边坡稳定分析中的应用

在指出传统边坡稳定分析方法的缺点和不足的同时,重点研究了有限元强度折减法的理论背景、突出优势、计算结果的影响因素、边坡失稳判据方法,探讨了该方法应用于土石坝边坡稳定分析中的可行性。采用摩尔-库仑屈服准则、非关联流动法则,在已知渗流场的前提下,基于有效应力原理逐步进行强度折减,直至满足力和位移不收敛的失稳判据,从而得到相应强度折减法的土石坝坝坡稳定安全系数。结果表明,无论是关键滑裂面位置还是最小安全系数,有限元强度折减法的计算结果与刚体极限平衡法的计算结果都相当接近,从而表明此法在土石坝边坡稳定分析中的可行性,拓宽了该法的应用范围。     

汽轮机零部件强度有限元分析的设计判据

根据多年从事汽轮机零部件的强度有限元分析共性技术的研究成果,提出了汽轮机零部件强度有限元计算结果的9类设计判据,介绍了汽轮机零部件载荷与应力的分类以及有限元分析的设计原则,给出了汽轮机零部件稳态最大负荷工况强度、瞬态变工况强度、转动零部件超速工况强度、蠕变强度与刚度、应力腐蚀强度、高周疲劳强度、轴向动静间隙、裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命的设计判据.规定出局部应力的许用范围和设计判据的应用范围.使用这些设计判据,可以在设计阶段校核与分析汽轮机零部件强度和寿命设计的安全性,为汽轮机零部件结构设计的安全性评价和优化改进设计提供了依据.     

基于改进人工鱼群算法的防渗墙结构优化研究

防渗墙是土石围堰中重要的防渗结构,对改善渗流场分布与提高土石围堰稳定性具有积极作用。为此,提出一种基于改进人工鱼群算法的防渗墙结构优化方法,以某围堰工程为例,基于有限元分析法建立围堰有限元模型,以防渗墙的墙体厚度和入岩深度作为待优化变量,构建以渗流量和经济指标联合表征的目标函数,采用改进人工鱼群算法更新待优化变量,确定最优的防渗墙结构,最后通过渗流—应力耦合分析,得到常水位和水位骤降工况下围堰的安全系数。结果表明,与传统人工鱼群算法相比,基于改进人工鱼群算法的防渗墙结构优化方法具有较快的收敛速度和收敛精度,优化后的防渗墙结构在满足防渗效果的前提下,实现了防渗效果和经济性的平衡;防渗墙后孔隙水压力下降明显,围堰在常水位及水位下降速率v=0.5、1.0、2.0 m/d工况下安全系数分别为1.489、1.410、1.376、1.321,均满足安全要求,体现了所提方法的可行性和合理性,研究结果可为土石围堰设计和施工提供参考。     

土石围堰施工应急能力成熟度评价

为定量评估土石围堰施工应急能力,提出一种应急能力成熟度评价方法。首先,从事前、事中、事后三个方面构建土石围堰施工应急能力成熟度评价指标体系,其中包括3项一级指标,8项二级指标,25项三级指标;然后,建立土石围堰施工应急能力成熟度评价模型,选用熵值法对评价指标重要性进行排序,并运用突变级数法和多目标线性加权函数法计算土石围堰施工应急能力成熟度总得分;最后,运用该模型量化评估我国某土石围堰施工应急能力成熟度,得到该土石围堰施工应急能力水平。结果表明,该土石围堰施工应急能力成熟度属于程序级,与实际施工应急水平相符,验证了该模型的有效性与可行性,可用于实际工程土石围堰施工应急能力评价。     

深厚覆盖层地基高土石围堰应力变形分析

结合Midas/GTS有限元分析软件,以某大型水电站围堰工程为例,通过计算分析得出了深厚覆盖层地基高土石围堰在完建期和蓄水期两种工况下的应力变形特性。结果表明：在两种工况下,堰体垂直位移的方向均竖直向下,最大值发生在堰体底部;完建期堰体及堰基的水平位移呈现两种趋势,上游部分水平位移指向上游,下游部分水平位移指向下游,蓄水期堰体及堰基的水平位移均指向下游;堰体的大、小主应力分布基本均为压应力,并从堰面向堰内逐渐增大,最大值发生在堰体底部的防渗墙附近,在防渗墙周边应力较为集中、梯度相对较大。     

接触面状态判据在重力坝深层稳定性分析中的应用

有限元强度折减法是分析重力坝抗滑稳定的常用方法之一,其计算所得安全系数与所选择的失稳判据密切相关。基于有限元强度折减法,提出一种以接触面状态作为失稳判据的方法,即将有限元模型中的滑动接触面全部处于滑动或脱开状态时的折减系数作为抗滑稳定安全系数。以某重力坝的两种深层滑动模式为例,分别建立三维有限元模型,采用接触面状态判别法进行稳定计算,并与剪力比例法、计算收敛性判据、关键点位移突变性和塑性区贯通性判据进行对比分析,证明所提的以接触面状态作为失稳判据的合理性和有效性,为重力坝抗滑稳定分析提供了一种新思路。     

基于突变理论的重力坝失稳判据研究

为研究坝基倾向下游的缓倾角软弱结构面的稳定问题,采用有限元强度折减法,建立了重力坝坝趾夹层处上下两点的相对位移与强度折减系数尖点突变模型,并通过建立模型的标准势函数来比较其判别式与零的大小关系,进而判断重力坝是否失稳。实例应用结果表明,以此模型为失稳判据可以体现重力坝失稳过程的突变性,同时能够将安全系数量化到一个客观具体的数值。     

深厚覆盖层上土石围堰的应力变形研究

摘要： 以修建于深厚覆盖层上的土石围堰为研究对象,利用有限元软件ANSYS分步模拟堰体填筑和大坝基坑开挖过程。重点研究围堰竣工及基坑开挖的过程中堰体与混凝土防渗墙的应力变形特征。计算结果表明：整个施工过程中堰体与防渗墙沿三个坐标轴方向的位移分布规律良好,数值均在变形合理范围内,且各应力特征值均未超过设计标准,该围堰与防渗墙从施工期到运行期都是安全稳定的。     

风电场弃风电量分类统计方法研究

摘要： 以修建于深厚覆盖层上的土石围堰为研究对象,利用有限元软件ANSYS分步模拟堰体填筑和大坝基坑开挖过程。重点研究围堰竣工及基坑开挖的过程中堰体与混凝土防渗墙的应力变形特征。计算结果表明：整个施工过程中堰体与防渗墙沿三个坐标轴方向的位移分布规律良好,数值均在变形合理范围内,且各应力特征值均未超过设计标准,该围堰与防渗墙从施工期到运行期都是安全稳定的。     

地震作用下土质边坡稳定性分析方法适用性分析

针对地震作用下边坡稳定分析方法之间的差异及其适用情况尚不明确的问题,以某三级均质土坡为例,基于Quake/w、Geo Studio、PLAXIS以及FLAC等软件,利用拟静力法、Newmark滑块分析法、动力有限元时程分析法、动力有限元强度折减法及有限差分强度折减法计算出安全系数,对比了5种方法的异同。结果表明,采用拟静力法获得的边坡抗震稳定性偏于安全;Newmark滑块分析法、动力有限元时程分析法计算的安全系数基本相同;动力有限元与有限差分强度折减法计算所得的安全系数相近,但在不同折减系数下计算的监测点位移相差较大。     

基于改进有限元重度增加法的抗滑桩加固边坡稳定性分析

针对目前抗滑桩设计中存在的计算结果主观性较大,且常规的有限元重度增加法的计算结果偏大的问题,基于理论推导对常规有限元重度增加法进行了改进,并将该改进方法应用于某边坡工程中,建立了自然边坡三维有限元模型,计算了该自然边坡的整体安全系数,并与极限平衡法和强度折减法进行对比分析,验证了改进方法的有效性,进而将其应用于抗滑桩加固边坡稳定性分析中,通过与相同安全系数下通用理正软件的计算结果相比,表明该改进方法在计算抗滑桩加固边坡稳定性中具有可行性。     

渗流作用下边坡稳定有限元分析

基于二维无压稳定渗流基本原理,采用改进的单元渗透系数矩阵调整法模拟边坡渗流场,计算了土体单元的渗透力;以渗透力代替单元周边的孔隙水压力,采用有限元强度折减法分析渗流作用下边坡的稳定性.算例分析表明,采用有限元强度折减法进行渗流作用下边坡稳定性分析是可行的.     

高水头深覆盖层土石围堰过流保护试验研究

为解决高水头深厚覆盖层河流上土石过水围堰的安全度汛问题,以双江口水电站过水围堰为例,通过1∶60的水工整体模型试验,对不同围堰体型及围堰防护方案进行了试验研究。试验结果表明,对于高水头深厚覆盖层土石过水围堰,当下游水深过低时,在堰面上设置消能防冲平台并不能达到水流消能的目的,可通过对围堰堰脚下游的河床进行防护,使冲坑远离堰脚,以保持过水围堰的整体稳定性。研究成果可为类似工程提供参考。