基于Dijkstra算法的边坡极限平衡有限元分析

基于有限元计算结果,将边坡稳定性问题转化为图论中寻找最短路问题。通过引入图论中解决最短路问题的Dijkstra算法到搜索边坡最危险滑动面及其安全系数中去,对Dijkstra算法作了一定的改进,建立了一种新的边坡稳定性分析方法--基于Dijkstra算法的极限平衡有限元方法。通过一算例对该法进行验证,计算得的安全系数和危险滑动面位置与推荐答案基本一致,说明该方法应用于边坡工程的可行性。将该方法应用于糯扎渡水电站右岸泄洪洞出口边坡的稳定性分析,与极限平衡法和强度折减法作了比较。研究表明,该方法计算得到的安全系数介于极限平衡法和强度折减法之间;危险滑动面位置与这两种方法计算得到的危险滑动面位置基本一致,该方法应用于复杂岩体边坡的稳定性分析可行。最后,对于逆坡向发展的滑动面,以洛古水电站右岸边坡的稳定性分析为实例,研究了逆坡向发展的滑动面滑动力计算方法;比较分析3DEC和该方法的计算结果,说明该方法适用于逆坡向发展的滑动面的稳定性分析。     

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。     

利用有限元强度折减法分析岩质边坡的稳定性

基于有限元强度折减法,利用ANSYS有限元软件,对岩质边坡在地应力作用下进行了稳定性分析。选用D-P屈服准则,以边坡的位移计算不收敛及塑性区贯通作为边坡失稳判据,得到边坡的安全系数及破坏滑动面。通过与成熟的极限平衡法做比较,证明边坡稳定性安全系数是合理的,从而也说明强度折减法在岩质边坡稳定性分析中的优越性。     

基于能量突变的滑动面搜索方法

安全系数和滑动面位置能够准确分析边坡的稳定性,虽然有限元强度折减法可以得到边坡的安全系数,但是对滑动面位置的确定无法达成共识。我们基于能量理论,分析了边坡能量组成,边坡破坏时的能量变化,从单元体的弹性应变能入手,发现处在滑动面处的单元体弹性应变能发生突变,我们以坐标定位的形式划分一个个单元体,比较相邻单元体弹性应变能是否发生突变,通过一系列离散点来刻画滑动面。将本文方法和Spencer法进行比较发现误差很小,证明该方法是可行的。实际操作过程中还发现,单元体体积大小、离散点密度都影响滑动面的搜索。     

强度折减法进行公路隧道边仰坡稳定性分析

隧道洞口段边仰坡的破坏经常是引起洞口坍塌、构筑物开裂破坏的主要原因,因此隧道洞口段边坡的稳定性是隧道设计和施工时必须认真对待的问题.针对隧道洞口处不同边仰坡形式,运用有限元强度折减法,通过对边仰坡非线性有限元模型进行强度折减,使边坡达到不稳定状态时有限元静力分析不再收敛,得到边坡的稳定性系数,同时得到边仰坡破坏的滑动面及破坏过程.通过数值模拟结果和实际工程结果的对比,证明有限元强度折减法在隧道边仰坡稳定性分析中有重要意义.     

页岩路堑边坡稳定性的有限元强度折减法分析

采用理想弹塑性本构模型和 Drucker-Prager 准则,建立了页岩路堑边坡的有限元法数值计算模型;利用有限元分析结果,提出了采用强度折减法原理计算边坡的稳定安全系数的方法。通过对岩石进行强度折减,当边坡达到不稳定状态时,有限元计算将不收敛,此时的折减系数就是边坡的安全系数。该法不仅可以较简便地分析出岩石边坡的稳定性安全系数,同时可以较直观地得到边坡破坏时的滑动面位置及形状。文中还针对某山区高速公路的典型页岩路堑高边坡进行稳定性分析和计算,为边坡的开挖和防护方案提出了参考性建议。     

非均质边坡多级稳定性分析方法

为了实现对非均质边坡稳定性的全面表征与系统评价,提出了一种针对非均质边坡的“多级次”评价方法。这种方法以强度折减理论为基础,首先对岩土体进行多次局部强度折减,得到边坡不同深度、不同岩层控制的多级潜在滑动面;然后运用极限平衡法进行各个潜在滑动面的稳定性计算,即可得到边坡不同深度、不同级次的稳定性系数。这种方法在确定多级滑动面的过程中充分利用了强度折减法客观性的优点,避开了极限平衡方法主观性的缺点,折减所得滑动面更能反映边坡在重力作用下的变形破坏过程,优于滑弧法搜索结果。通过规则模型的验证及实际边坡的应用,证明这种方法对于综合评价非均质边坡的稳定状态是有效的,并可为边坡的治理、监测设计及施工提供指导。     

基于强度折减法的某公路边坡稳定性数值模拟

边坡稳定性的评价对于地质灾害防治具有重要的意义,采用目前应用较多的有限元强度折减法对某公路边坡进行了稳定性计算,得到了该边坡的稳定系数和变形破坏规律;通过对比极限平衡法和有限元抗剪强度折减法对该边坡稳定性进行分析,研究表明,基于抗剪强度折减法的数值模拟方法能更好地反映边坡内应力分布状态,在斜坡稳定性评价中具有广阔的应用前景。     

基于强度折减法的抗滑桩对双滑动带边坡稳定性分析

针对双滑动带边坡支护工程,抗滑桩最优位置选择的问题。文章采用有限元强度折减法先对边坡局部稳定性和整体稳定性进行分析;然后改变抗滑桩在边坡中的不同位置,对边坡的整体稳定性进行分析,并提出了最优的支护方案。结果表明:对于双滑动带边坡抗滑桩的布置,最优位置应为双滑动带的中下部。     

Evaluation of potential failure of rock slope at the left abutment of Jinsha River Bridge by model test and numerical method

Jinsha River Bridge is located on Tiger Leaping Gorge town, China. The left bank slope composes of moderately thick layer of slate overlain by schistose basalt, and where rocks are controlled by two sets of joint planes. To evaluate the stability of the rock slope under bridge foundation, model test and calculation model based on the geological parameters and the slope stability was simulated and analyzed using Universal Distinct Element Code (UDEC) and Finite Element Mehod (FEM). According to model test, failure mainly initiated at the toe with shear movement along the joint planes, eventually resulting in the sliding along the slope surface and formation of tension crack at the crest of the model. This result coincide with the UDEC model, which shows that slope surface will produce loosening damage and slipping expected along the joint planes under different loading conditions. Moreover, the result of FEM analysis indicates that the rock mass under the main pier has potential shear failure region. So, the bridge foundation should be strengthened to prevent the slope failure under external forces.     

虎跳峡龙蟠右岸土石混合体野外试验研究

土石混合体是一种力学性质极其复杂的特殊的工程地质体，它的存在会对工程带来极大的危害。由于其物理力学性质较为复杂且试样难以采集，目前对它的研究还不够深入。为进一步研究土石混合体的变形破坏特征，对虎跳峡龙蟠右岸地区分布的土石混合体选取6个试验点分别进行了天然状态下（3个）和浸水条件下（3个）的原位大型水平推剪试验，取得一些有意义的研究成果。通过现场试验，得出了该区土石混合体在不同条件下的强度特征和应力-应变曲线，在此基础上归纳出土石混合体在天然状态下的全应力-应变曲线。同时对各试样的粒径级配关系辅以三维滑动面分析对士石混合体的变形破坏机制进行了探讨，解释这种特殊的地质体的内摩擦角偏高的内涵所在。提出在计算强度参数时应采用平均滑动面和对上石混合体的黏聚力起重要作用的关键粒径的概念。最后，对研究区分布的土石混合体的强度参数提出合理的参考值，为变形体的三维稳定分析奠定基础。     

用有限元强度折减法进行节理岩质边坡稳定性分析

通过对节理岩质边坡非线性有限元模型进行强度折减，使边坡达不到稳定状态时，有限元静力计算将不收敛，此时的折减系数就是稳定安全系数。同时可得到边坡破坏时的滑动面以及破坏过程，有传统条分法无法获得节理岩质边坡的滑动面与稳定安全系数，该方法为节理岩质边坡稳定分析了开辟新的途径，通过算例表明了此法的可行性。     

水下土石混合体的原位大型水平推剪试验研究

以虎跳峡龙蟠右岸地区分布的土石混合体为依托,对土石混合体在浸水条件下的力学响应进行了大型原位水平推剪试验,取得一些成果。通过现场试验,提出在采用水平推剪试验获得土石混合体的强度参数时,为了结果的可靠性计算滑面应采用平均滑面。同时,将试验区天然状态下和浸水条件下的土石混合体强度参数进行对比,得出了土石混合体的各强度参数在浸水前后的变化规律。最后,对试验区土石混合体在浸水下的强度参数提出了合理的参考值。     

白鹤滩水电站边坡结构面强度及稳定性分析

结构面变形及其破坏特征是岩体岩石力学研究的基本问题之一,针对白鹤滩水电站边坡工程,本文利用数值方法,研究了影响控制性结构面强度的一般性因素,确定了控制性结构面强度上限值;基于反演手段,获取了控制性结构面综合强度指标,并由此建立河谷演化模型再现河谷地应力场,根据结构面地应力赋存环境为选择合理的结构面本构模型奠定理论依据。在上述基础性研究前提下,利用平面数值计算手段分析了左岸边坡稳定性特征,并对平面计算结果进行了合理性评价;最后,基于岸坡改造、破坏过程中结构面性状弱化这一前提假设,利用强度折减法揭示了左岸边坡变形、破坏方式。解决了工程问题,并得到有关的方法应用认识。     

龙滩水电站航道失稳边坡加固有限元模拟分析

通过用非线性有限元模拟分析边坡开挖支护过程,探讨不同情形下失稳边坡在加固治理过程中的应力、变形演变特征及塑性区的分布和扩展状态,采用有限元强度系数折减法推求边坡安全系数,并据此对边坡的稳定性进行分析和评价,为设计和施工提供科学依据。     

有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用

通过有限元强度折减，使边坡达到破坏状态时，滑动面上的位移将产生突变，产生很大的且无限制的塑性流动，有限元程序无法从有限元方程组中找到一个既能满足静力平衡又能满足应力．应变关系和强度准则的解，此时不管是从力的收敛标准，还是从位移的收敛标准来判断有限元计算都不收敛，因此采用力和位移的收敛标准作为边坡破坏的判据是合理的。对有限元强度折减法的计算精度和影响因素进行了详细分析，包括屈服准则、流动法则、有限元模型本身以及计算参数对安全系数计算精度的影响，并给出了提高计算精度的具体措施。研究表明：采用徐干成、郑颖人(1990年)提出的摩尔一库仑等面积圆屈服准则求得的稳定安全系数与传统Spencer法的误差在5％左右，证实了其实用于工程的可行性。在平面应变条件下则可采用摩尔匹配DP准则。该文还将此法应用于岩质边坡的稳定分析，得到了岩质边坡的滑动面和安全系数，开创了求节理岩质边坡滑动面与稳定安全系数的先例。     

岩土工程稳定性分析RFPA强度折减法

将强度折减法的基本原理引入到岩石破裂过程分析RFPA方法中，建立RFPA—SRM岩土工程稳定性强度折减分析方法。该方法以有限元方法作为应力分析工具，不仅满足静力平衡、应变相容，且充分考虑材料的细观非均匀特性，并秉承RFPA方法的破坏过程分析优势，能够反映岩土结构随强度劣化而呈现出渐进破坏诱致失稳的演化过程。以岩土工程中的边坡为例，阐述RFPA-SRM方法在边坡稳定性分析中的应用。利用RFPA—SRM方法进行边坡稳定性分析时，不需对滑动面做任何预先假定，对复杂地质地貌的边坡稳定性分析是实用的；同时以基元的破坏次数统计作为边坡的失稳判据，不仅可直观地得到坡体的滑移破坏面，还可求得安全系数，为边坡的稳定性研究提供一种新的便捷、有效方法。特别是RFPA-SRM对边坡破裂过程的模拟对于理解边坡的破坏形成机制具有重要意义，更有利于从边坡失稳的源头入手指导边坡防护设计。最后对RFPA-SRM方法在一连拱分叉隧道安全设计中的应用进行探讨，得到该隧道结构的安全系数及潜在破坏模式，表明RFPA-SRM方法同样适合其他岩土结构稳定分析。     

强度折减有限元法研究开挖边坡的稳定性

用强度折减有限元方法对开挖边坡的稳定性进行了较为全面的研究。分析结果表明 :当折减系数达到某一数值时 ,边坡内一定幅值的广义剪应变自坡底向坡顶贯通 ,认为边坡破坏 ,定义此前的折减系数为安全系数 ;和强度指标相比 ,弹性模量、泊松比、剪胀角和侧压力系数对边坡的安全系数影响不大 ;开挖边坡和天然边坡具有相似的破坏形式 ,表明强度折减有限元方法适用于开挖边坡的稳定性分析。最后指出 ,强度折减有限元法具有广泛的适用性和良好的应用前景     

凉都花园失稳边坡加固治理有限元模拟分析

采用数值模拟方法分析论证凉都花园失稳边坡加固治理措施的可行性。通过用非线性有限元模拟分析边坡开挖支护过程,探讨不同情形下失稳边坡在加固治理过程中的应力、变形演变特征,采用有限元强度系数折减法推求边坡安全系数,并据此对边坡的稳定性进行分析和评价,为设计和施工提供科学依据。