边坡失效概率分布特性影响因素研究

受诸多因素的影响,边坡失效概率不是定值,实际上是具有一定置信度水平的置信区间分布的.以无限边坡为例,借助Bootstrap法判定抗剪强度参数最优边缘分布函数,采用Copula函数描述抗剪强度参数间互相关性,构建抗剪强度参数的联合分布函数,并从分布特性的角度研究了抗剪强度参数联合分布函数、边坡稳定性设计控制标准及参数变异水平对边坡失效概率的影响.研究表明:针对本算例,五类联合分布函数所得失效概率相近,其中No.16函数所得失效概率相对较大,Gaussian函数所得结果相对较小, Copula加权组合函数所得失效概率精确度相对较高;随着边坡设计控制标准的提高,则边坡稳定安全系数取值不断增加,边坡失效概率逐渐减小且趋近于0;边坡失效概率均随δ_φ的增加而增加,随δ_c的增加呈"增加-减小-增加"的趋势,并且边坡失效概率对内摩擦角φ的变异水平较黏聚力c更为敏感.     

引江济淮试验工程中不同尺寸试样抗剪强度的试验对比研究

边坡岩土体的抗剪强度是评估边坡稳定性的关键参数,采用较小尺寸试样可能难以反映岩土体的结构性,导致测试结果偏离实际情况。为研究尺寸效应对不同岩土体抗剪强度参数取值的影响,选取引江济淮试验工程的4种典型岩土层,进行现场原位大型剪切试验与室内小尺寸试样的直剪试验。结果表明:受原位地质条件的影响,进行现场大型剪切试验时,岩土体应力-应变曲线的剪应力峰值更突出,达到峰值以后,经历1%~2%剪应变即达残余剪应力,不同岩土体应力-应变曲线表现出明显的差异性;影响岩土体尺寸效应的因素众多,仅从黏粒含量、膨胀性、取样扰动来分析现场与室内剪切试验的差异性是远远不够的,对于不同地质的实际工程,现场原位剪切试验仍然是获取合理强度参数的关键性试验。基于试验结果,给出了该地区采用室内直剪试验所得的强度参数的建议修正比率。     

反向次生成层结构边坡稳定性影响因素的定量分析

岩体结构类型直接影响边坡的失稳机制,而不同类型结构对坡体稳定性的影响也表现出不同的特点,因此,基于岩体结构特点进行的边坡稳定性影响因素分析便成为了工程边坡设计及深入评价和预测边坡发展变化趋势的重要基础工作。针对工程边坡中出现的反向次生成层结构边坡,根据其特点和工程经验,选取影响这类边坡稳定性的６个重要因素,通过参数取值正交试验,并采用ＵＤＥＣ软件对其进行数值模拟,获得各影响因素对边坡变形破坏影响程度的量化结果。结果表明：６个因素对反向次生成层结构边坡不同稳定性指标影响的主次顺序各不相同,总体而言,岩石强度、坡高和坡角是影响整体稳定性的首要因素;边坡稳定性系数、次生成层最大张开程度及坡顶最大位移在单一因素变化下分别表现出不一样的响应特征。     

基于FLAC的南平市红桃山边坡稳定性数值分析

对闽西南平市红桃山边坡地质环境条件进行了系统的调查研究,分析了边坡岩土体结构、边坡周界、变形特征等,并结合FLAC数值模拟,绘出竖向应力云图、观测点水平位移图、最大不平衡力变化曲线图等．通过FLAC程序内置的SolveFos求解器求得的边坡安全系数为1．24,说明此边坡整体处于稳定状态,无滑动趋向．     

边坡强度参数对于稳定性影响的极限平衡法分析

为了研究岩土体抗剪强度参数对边坡稳定性的影响,通过理论推导和Bishop极限平衡法计算,分别改变岩土体的粘结力c和内摩擦角,探讨边坡安全系数和滑动面的变化.结果表明：粘结力或内摩擦角改变时,边坡的安全系数将发生变化,而滑动面的变化受函数η-c的影响,η-c与粘结力和内摩擦角有关.当η-c为定值时,滑动面不随抗剪强度参数的变化而变化;当η-c增大时,边坡的滑动面从近坡面逐渐向边坡内部移动;反之,η-c减小时,边坡的滑动面从边坡内部向近坡面移动.研究结果为边坡稳定性分析的理论和实践研究提供了参考.     

参数特性及分布形式对边坡稳定可靠性的影响分析

边坡工程中存在着大量的不确定性因素,常用的定值安全系数法不能反映不确定性因素的影响。本文采用概率方法研究了极限状态方程、土性参数变异性及其分布形式对边坡稳定可靠性的影响,并进行了参数敏感性分析,比较了概率可靠度与非概率可靠度所计算的可靠指标的差异。结果表明,在基于概率的边坡稳定性分析中,简化Bishop法比瑞典条分法更合理;土性参数变异性及分布形式对边坡稳定可靠性影响较大,当参数分布形式无法准确描述时可保守假设参数c、φ分别服从对数正态分布和学生-T分布。非概率可靠度分析方法能简单有效地解决参数样本少、分布形式难于确定的问题,是概率可靠度分析方法的有效补充。     

基于滑面应力状态的边坡安全系数确定方法探讨

边坡发生破坏时,岩土体的强度参数,黏聚力(c)和内摩角(φ),发生衰减的速度和程度均不相同,采用非等比折减方案进行边坡稳定性分析,为求取边坡的安全系数,引进参照边坡概念,根据边坡潜滑面上岩土单元体的应力状态,分别计算真实边坡和参照边坡潜在滑动面上各单元体的抗剪强度,然后以折减前后单元体抗滑力之比定义安全系数,进而根据滑面各单元体的安全系数提出确定边坡综合安全系数的算法.结合案例对比研究表明,等比折减方案下边坡安全系数的计算结果与极限平衡法的结果基本一致,验证了该算法的合理性,可应用于非等比折减方案条件下边坡综合安全系数的求解.     

开挖工程对岩土体渗透特性影响分析

基于渗流场-应力场耦合理论,分析了开挖工程对岩土体渗透特性的影响,通过算例数值模拟对分析结果进行了验证,并得到了基坑、边坡和地下洞室开挖过程中渗流场中的自由面和溢出点位置和水力梯度的变化规律。结果表明:有限元模型边界条件、岩土体渗透系数、工程开挖均对渗流场分布及流态和研究区域应力分布有较大影响。     

位移反分析在隧道工程有限元数值模拟中的应用

如何更加准确地获取岩土体的力学参数是提高有限元计算结果准确性的前提。以江西寻乌—全南高速公路桂云山隧道为例,提出采用位移反分析的方法获取围岩的力学参数。根据现场监控量测数据,基于位移反分析程序得到围岩的等效弹性模量及侧压力系数,并将由反分析得到的等效弹性模量及侧压力系数和规范建议的取值分别代入到MIDAS/GTS有限元模拟计算,相比之下,发现基于位移反分析的计算结果与实测值更为接近,表明通过反分析的方法获取岩土体力学参数的途径是可行的。     

岩土参数截尾分布的正态信息扩散推断方法

实际工程中岩土参数的分布区间均为有限区间,左端不可能为负值,右端不可能无限大.利用现有的经典分布函数(包括正态分布、对数正态分布、贝塔分布、威布尔分布、极值分布等)来拟合岩土参数的实际分布时,存在区间不匹配的困难,必须进行截尾处理,进而导致截尾区间内概率累积值永远小于1.为此,选取了5种截尾区间,根据5组代表性岩土参数的实测样本,基于正态信息扩散原理对其相应的概率密度函数进行推断,利用K-S检验法对所得的概率分布函数进行检验.通过区间取值匹配、拟合检验值、累积概率值和概率函数曲线的比较,提出了以3σ统计原理为基础,同时考虑偏度进行调整的截尾区间确定标准.研究结果表明:在确定的截尾区间内,正态信息扩散推断方法所得概率分布的检验值均优于传统分布,而且在误差为10-5量级水平上满足概率累积值等于1的要求.此外,正态信息扩散分布能够反映岩土参数实际分布的随机波动,也克服了单峰型分布的不足.     

基于随机有限元-一次二阶矩法的汽轮机叶片可靠度计算

针对汽轮机叶片在工作中诸多参数的不确定性,通过建立叶片的力学模型,将随机有限元和一次二阶矩法相结合,对其进行了可靠度计算,并将随机有限元法的计算结果与解析法和 Monte Carlo 法进行了比较,证明了随机有限元法的正确性。对叶片的可靠度分析表明:当不能用解析法得到载荷响应,且载荷响应的概率密度函数无法得到时,采用随机有限元— 一次二阶矩法对结构进行可靠性分析是一种便捷方法。     

加强纤维复合材料板结构的可靠性分析

采用正规化处理技术而使量纲统一的方法,推导了一种计算复合材料层合板应力效应的方法,利用这种方法直接建立了外载荷和各单层板应力之间的关系,减免了中间繁琐的计算过程。而各单层板的应力是通过摄动随机有限元（ＳＦＥＭ）得到的,ＳＦＥＭ能够比较精度地反映载荷的不确定性和材料性的不均匀性对结构的影响,而这种影响是通过单元应力的均值及其协方差来反映的的,这后,再把这些应力效应应用到结构可靠性的分析计算中,以结构     

结构分析中的随机有限元方法

随机有限元法是一种利用常规的确定性有限元法和概率分析技术求解随机系统的数值方法．主要涉及随机场的离散和随机控制方程的求解等．本文简要介绍和评述随机有限元法的研究及工程应用情况     

基于弹塑性有限元的深挖路堑碎裂岩质边坡稳定性分析

西部地区地形地质条件复杂,对于岩体破碎、裂隙发育的边坡,前期地勘和试验工作获取到的信息非常有限,难以确定岩体力学参数统计特征.本文结合边坡施工开挖逐步揭示的工程地质信息,建立切合工程地质特征的三维弹塑性有限元模型,模拟边坡开挖过程对工程岩体岩石力学参数进行反分析,对比开挖过程测斜监测获得的位移变形,获得了接近实际情况的...     

条采沉陷计算的空间分层介质力学法

本文把条带开采工程岩体介质简化为具有开挖孔洞的分层各向同性线弹性空间体，不仅考虑了上覆岩体，而且考虑了煤柱和下伏岩体对岩层和地表移动的影响，给出了适合于条带开采的应力边界条件和垂直位移连续而水平位移可不连续的层间几何接触条件，导出了条带开采岩层与地表移动的计算公式。利用本文给出的空间分层介质力学法，不仅可以计算地表和岩层内部的移动变形，包括水平变形和垂直变形，而且可以探讨条带开采亟待解决的其它理论问题。     

不同卸荷路径下节理岩体的松动机理研究

利用应力波理论研究了节理岩体在不同卸荷路径下高速卸荷后的运动规律,分别从理论和数值上进行了分析.结果表明,应用动力学的方法求解高速卸荷是适宜的,高速率的卸荷会使岩体产生整体的刚体位移,导致节理面张开,同时使岩体产生振动速度,这些都会造成岩体松动,延时卸荷对岩体的松动作用要低于瞬时卸荷对岩体的影响,相同的卸荷时间下岩体的松动效应受卸荷路径的影响.因此,在工程实践中,可以通过延长卸荷时间、减少一次卸荷量和控制卸荷速率的变化路径等措施来减小卸荷对保留岩体的松动损伤作用.     

高地应力地区围岩劈裂破坏现场监测和能量耗散模型及应用

随着计算机的发展,数值模拟等技术在岩土领域的应用也越来越广泛。在进行埋深较大的地下洞室施工时,由于岩体的脆性特征,在高地应力作用下,洞室围岩容易出现劈裂破坏。因此,在深部岩体开挖过程中,对于围岩的劈裂破坏区域的预测格外重要。但是目前在现有的计算模型中,尚没有能够很好描述劈裂破坏特性的有限差分本构模型。本文从能量耗散原理出发,结合了横观各向同性模型,采用劈裂破坏准则对模型单元应力状态进行判断,利用FLACE3D的二次开发功能,在C++的编译环境下对模型进行如下改进,在原有模型中导入能量耗散理论和加卸载判据,得到新的自定义横观各向同性计算模型。该模型可以判断岩体所处的加卸载状态,并根据岩石状态使用不同的力学参数进行计算,并且还能够描述高地应力地区围岩产生竖向劈裂裂纹后,不同方向上围岩的不同力学性质。在此基础上对大岗山水电站大型地下洞室群开挖过程中的稳定性进行了计算。另一方面,在大岗山水电站大型地下洞室群开挖工程现场开展了洞周围岩劈裂破坏区的监测,采用钻孔电视、滑动测微计以及形变电阻率三种观测方法,测得了主厂房在进行各个开挖步开挖时,主厂房与主变室之间岩桥中围岩的位移以及劈裂破坏的情况。之后,将现场监测结果与不同本构模型的稳定性分析的计算结果进行对比。并得到以下结论：根据监测结果,大岗山水电站地下洞室群在进行开挖时,主厂房下游边墙围岩的劈裂区平均深度约为13~15m,考虑能量耗散的横观各向同性模型计算所得主厂房下游边墙劈裂区平均深度约为13.6m,二者十分接近;主厂房洞室在进行开挖施工后,随着与临空面的距离增加,围岩内部关键点的位移逐渐减小,在靠近主变室边墙附近,由于又形成了新的劈裂破坏区,因此围岩关键点位移又逐渐增加,考虑能量耗散的横观各向同性模型可以较好的反应围岩位移变化趋势,与监测曲线吻合度较高,而使用摩尔库伦模型以及横观各向同性模型计算得到的曲线则与监测曲线有较大区别;根据稳定性分析结果,主厂房下游边墙吊车梁位置关键点和主厂房洞中关键点开挖后洞壁出现的位移较大,其最大水平位移为29.46mm。主厂房拱顶在开挖的初期位移较大,拱顶竖直位移最大值为10.58mm。主变室拱顶竖直位移为10.06mm。结果表明,对比其他现有的有限差分模型,考虑能量耗散的横观各向同性模型计算结果与实际监测值最接近,可以反应不同开挖步时,围岩内部关键点位移的变化趋势。因此在高地应力地区地下洞室开挖时,可以使用该模型对洞周围岩的劈裂区进行计算与预测,以及在洞室开挖完成后对洞室围岩的稳定性进行分析,并参考计算结果对关键区域加强监测与管理,从而减小围岩劈裂破坏对洞室稳定性的影响。     

破裂岩体注浆加锚特性模拟数值试验研究

应用RFPA软件系统对破裂岩体注浆加锚后的力学特性进行了试验研究，验证了注浆加锚岩体在承载过程中具有应力强化特性；反映了注浆加锚岩体破裂和变形的发展过程；揭示了锚杆对岩体提供应力和位移约束机理，从而为深部不稳定巷道的支护设计与稳定性分析提供了依据。     

软岩土石混合体的击实特性与细观机理研究

以富宁换流站地基工程为背景,采用室内大型击实试验与数值模拟相结合的方法,探讨不同块石质量分数及不同块石形状的软岩土石混合体的击实特性及其细观机理.结果表明,软岩土石混合体的击实过程可以分为初始压密阶段、快速压密阶段和稳定阶段,且块石的破碎主要发生在初始压密阶段;随着块石质量分数的增加,软岩土石混合体的最大干密度先增大后减小,当块石质量分数为60%时达到最大值;击实后软岩土石混合体内部接触力分布服从接触力分布概率密度函数,且随着块石质量分数的增加,高于平均值的接触力的概率密度增大.块石的形状因子越大,块石的破碎率越高,击实后软岩土石混合体的最大干密度随块石的形状因子的增大先增大后减小.     

Analysis of microseismic activity in rock mass controlled by fault in deep metal mine

Aiming at evaluating the stability of a rock mass near a fault,a microseismic(MS) monitoring system was established in Hongtoushan copper mine.The distribution of displacement and log(/),the relationship between MS activity and the exploitation process,and the stability of the rock mass controlled by a fault were studied.The results obtained from microseismic data showed that MS events were mainly concentrated al the footwall of the fault.When the distance to the fault exceeded 20 m,the rock mass reached a relatively stable state.MS activity is closely related to the mining process.Under the strong disturbance from blasting,the initiation and propagation of cracks is much faster.MS activity belongs in the category of aftershocks after large scale excavation.The displacement and log(C/) obtained from MS events can reflect the difference in physical and mechanical behavior of different areas within the rock mass,which is useful in judging the integrity and degradation of the rock mass.