运动单元法与边坡稳定性分析

运动单元方法通过引进单元运动分析,静力分析和优化极值分析,自动完成岩土工程剪切破坏区和最危险滑动面的搜索,在此基础上求得不同工程问题的极限值。该方法具有严格的数学力学基础,适用于各类地质条件,岩性和几何形状复杂的岩土工程的极限分析。运动单元法是一种分析岩土工程地基极限承载,挡土墙极限土压以及边坡稳定性的塑性极限分析方法。     

边坡稳定的块体单元法分析

 边坡稳定是岩土工程中一个极其重要的问题。目前的边坡稳定分析方法都存在不同的缺陷, 有的方法太复杂, 有的方法过于简化。利用一种改进的刚体极限平衡法——块体单元法进行边坡稳定分析, 该方法兼有刚体极限平衡法和有限元法的优点, 既满足全部的平衡条件, 又在一定程度上考虑了材料的变形。算例表明, 该方法不失为一种合理而有效的边坡稳定分析法。     

边坡稳定性有限元分析的处理技巧

在不同区域采用不同的本构模型进行边坡稳定性分析,能有效地消除有限元分析中的边界效应,真实地反应出边坡的受力状态。应用强度折减系数法得到边坡的稳定安全系数,并与极限平衡法的结果进行比较。分析高边坡和带有软弱夹层的边坡,得出较满意的结果。     

边坡开挖的有限元模拟和稳定性评价*

 对大甘坪粘土进行卸荷路径下的三轴试验,确定用于边坡开挖稳定分析的计算参数。对边坡开挖作非线性有限元分析,探讨边坡变形的大小和分布、塑性区的扩展形态、滑移面的形成、发展直至整体破坏的演变过程,以确定合理的滑移面位置。采用Janbu的普遍条分法计算边坡的安全系数,对边坡开挖的稳定性进行评价。     

顺层岩质路堑边坡稳定性有限元分析

路堑边坡稳定性分析是工程建设中的重要问题。在工程地质勘察的基础上,利用非线性有限元法,结合强度折减理论,采用有限元软件ANSYS对某顺层岩质路堑边坡的开挖变形进行数值模拟,分析了该顺层岩质边坡的变形破坏机制及其演变过程,为边坡的工程治理设计提供了合理的建议。     

有限元强度折减法在边坡三维稳定分析中的应用

将强度折减法应用于边坡二维、三维稳定性分析中,并与传统极限平衡分析法的计算结果做了比较,得出强度折减法三维有限元分析边坡稳定性是可行的,对影响边坡稳定的因素进行了研究分析,并分析了三维边坡在面荷载大小相同但作用面积不同时的安全系数,指出边坡稳定具有三维效应,对边坡稳定分析有一定的指导意义。     

边坡稳定的有限元可靠度计算及敏感性分析

假定边坡岩土体为满足Mohr-Coulomb屈服准则的理想弹塑性体,以基于滑面应力分析的弹塑性随机有限元理论为基础,采用增量初应力法及偏微分技术,求解边坡体中的应力以及应力对基本变量的导数;建立考虑滑面方向的功能函数,基于一阶可靠性分析方法,对整个边坡的可靠度进行分析,计算边坡的整体可靠指标,为边坡的稳定性评价及防治提供重要依据。由于边坡稳定的有限元可靠度计算工作量较大,故应进行参数的敏感性分析。推导基本变量相关时在原始空间中求解可靠指标对参数敏感性的计算公式,其优点是无需求解转换矩阵,计算更加简单直接。考虑到基本变量的单位不同,提出可靠指标对随机变量分布参数的相对敏感性分析计算公式,并将之用于边坡稳定的有限元可靠度分析。算例分析结果表明：该方法与基于有限元强度折减法得出的可靠指标基本一致;一阶可靠性方法所求可靠指标比均值一阶可靠性方法的稍大;参数c,φ对可靠指标的相对影响比其他参数的影响要大得多;随着c,φ间负相关系数的增加,其对可靠指标的影响也相应增加。     

降雨条件下边坡稳定性有限元分析

先以渗流-应力耦合分析求出,降雨入渗条件下边坡的应力、位移、孔隙水压力等情况;再以重度增大法为依据,结合非饱和土强度理论,求出边坡破坏时的极限荷载因子.结果表明,降雨人渗情况下,由于孔隙水压力的改变,边坡极限荷载因子显著减小,稳定性显著降低;随降雨强度或持续时间的增大,稳定性降低.     

边坡稳定有限元可靠度分析的有限步长迭代法

边坡稳定一阶可靠度分析的常用方法是验算点法,该方法在求解可靠指标时需要进行迭代计算。但是,对于边坡稳定的有限元可靠度分析,其功能函数形式常为高度非线性的,采用常规的验算点法可能会出现迭代计算不收敛、无法计算可靠指标的问题。将结构可靠度分析中的有限步长迭代法引入边坡稳定的有限元可靠分析,探讨有限步长迭代法中初始步长及步长调整系数的取值方法。在边坡的可靠指标计算方面,采用以基于滑面应力分析的弹塑性随机有限元理论为基础的方法。其中功能函数的形式是以考虑滑面方向的Mohr-Coulomb屈服准则来建立的;导数的求解采用的是基于增量切线刚度法及Aitken加速算法的偏微分法;边坡整体可靠指标取的是所有可能滑面的可靠指标的最小值。算例分析表明,将有限步长迭代法用于边坡稳定的有限元可靠度分析是可行的,该方法可保证在功能函数为高度非线性时可靠指标的迭代计算也能收敛,而且收敛速度较快,从而大大提高有限元可靠分析的计算速度。     

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。     

应力迁移法及其在边坡稳定分析中的应用

假定在计算过程中单元竖向应力保持不变和折减前、后大及小主应力方向不变的前提下,给出了应力迁移法的计算式以及操作步骤,并应用ABAQUS软件进行数值模拟分析。然后将应力迁移法应用到边坡稳定性分析的工程实践中,探讨其在实际工程应用中的可行性。通过分析,得出应力迁移法中以特征点位移突变、广义剪应变贯通和等效塑性应变贯通作为失稳判据均具有较好的一致性,而以计算不收敛作为失稳判据得出的安全系数比前三个判据得出的安全系数略大一些的结论。     

土坡稳定的有限元塑性极限分析上限法研究

系统地介绍了结构塑性极限分析的原理和方法。借助有限单元法和线性规划，运用塑性极限分析的上限法可求解土坡的极限承载力和安全系数，同时分析了该法的困难所在。以一经典土坡的稳定性作为算例，讨论了屈服条件近似对精度的影响和边坡土体容重对极限荷载的影响，论证了本方法的正确性。算例表明该方法具有较高的精度。     

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。     

边坡稳定分析的一种全面搜索方法

简要介绍了同济曙光边坡稳定分析软件的主要特点,并针对许多软件中存在的“破弧”问题,在前人研究的基础上提出一套完整的优化数学模型,该解法收敛速度更快、逻辑性和系统性更强。最后,通过2个具体算例验证该方法的可行性。     

边坡稳定分析的三维Spencer法

将边坡稳定分析中的二维Spencer法拓展到了三维。该方法对所有条块满足力的平衡以及整体力矩平衡,克服了其他方法中只适用对称问题的缺点,不需已知滑动方向,还可根据滑面的几何特征,进一步得到各条块局部的稳定性系数及其潜在的滑动方向。此外,给出了该方法的实现步骤,其算法的收敛性也较好。最后以不对称问题为算例,并与其他文献中的结果进行比较,验证了该方法的可行性和有效性。     

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。     

边坡稳定性分析的一个改建条分法

从塑性力学理论出发，提出了一个力图严格符合塑性力学极限分析原理同时又与现行条分法相衔接的改建条分法。将条分法归结为一个静力许可场中的大规模极值问题，然后应用改进的模拟退火算法求解，结果表明收敛性良好，与毕肖普法比较的结果显示了两种方法之间具有相当好的吻合性．     

边坡稳定分析应力水平法

基于对边坡的非线性有限元分析 ,提出了一种研究边坡稳定性和确定边坡最危险滑动面的应力水平法 ,并通过工程实例验证了该法的可行性和实用性。     

边坡稳定的大变形有限元可靠度分析

在用有限元法对边坡稳定的可靠度进行分析时，通常只考虑土体的弹塑性变形（即材料非线性问题）。而对于土坡而言，其滑动面附近土体会产生应变局部化，研究结果表明：当平均应变为10％时，剪切带内的应变高达40％。因此，为了真实模拟边坡的破坏情况及过程，应进行边坡的大变形有限元可靠度分析（即几何非线性问题）。基于非线性连续介质力学的基本原理，采用以物质坐标为变量的更新的拉格朗日法（uL法）建立了弹塑性大变形有限元分析模型，同时考虑了边坡工程中的材料非线性及几何非线性问题。在此基础上，采用有限元强度折减法计算边坡的安全系数，建立了边坡破坏的极限状态方程，进行了边坡的有限元可靠度分析。计算比较了弹塑性小变形及弹塑性大变形时均质土坡的安全系数及可靠指标，进行了参数的敏感性分析。得出了当考虑边坡的大变形时，安全系数有所增加而可靠指标有所减小的结论，指出只进行小变形有限元可靠度分析偏于危险。     

基于有限元应力的三维边坡稳定性分析

在有限元应力分析的基础上,采用剪应力定义的安全系数来评价边坡稳定性也是较常用的一种分析方法。针对简单三维边坡体,将该方法得到的数值解与其推导出来的解析解进行对比分析,结果表明,材料泊松比对滑体的应力分布及安全系数计算均有一定的影响,当泊松比逐渐接近于0.5时,采用该方法得到的简单边坡体的数值解与解析解完全一致。最后将该方法应用到具体岩质高边坡工程实例中,并与有限元强度折减法进行对比分析,结果显示2种方法的计算结果具有较好的可比性。