基于矢量和分析方法的边坡滑面搜索

基于力是矢量这个基本概念,给出了边坡矢量和法安全系数的矢量表达式。在边坡荷载已知的情况下,运用有限元法计算得到边坡真实的应力分布状态,使用矢量和法安全系数并采用优化算法中的直接法搜索边坡的临界滑面。计算结果表明,使用矢量和分析法搜索得到的临界滑面位置与极限平衡法得到的滑面位置基本吻合,且安全系数相对误差最大为2.09%,验证了该方法在边坡稳定分析中的合理性与可靠性。矢量和分析方法与基于强度储备安全系数的分析方法不同,具有明确的物理和力学意义,且不需引入过多假设,公式简洁,易于进行三维边坡稳定分析,不需进行迭代计算,可在工程实际中得到广泛的运用。

边坡和坝基抗滑稳定分析的三维矢量和法及其工程应用

在二维矢量和法的基础上提出三维矢量和法中整体下滑趋势方向的确定方法,需首先计算整体下滑方向的初值,然后进行投影计算得到其整体下滑趋势方向及矢量和法安全系数。运用该方法对几个三维边坡算例进行分析,结果表明矢量和法安全系数与三维极限平衡法结果基本一致,且对于滑移面单元尺寸不敏感。最后,以三峡大坝26#坝段抗滑稳定性分析为工程实例,针对通过详细勘察而指定的4种滑移面进行平面矢量和分析及三维矢量和分析,结果表明三维矢量和分析结果均较二维矢量和结果要大,且深层滑移面得到的安全系数比浅层滑移面稍大,其抗滑安全系数远大于1.0,说明坝基是安全的。该方法具有明确的物理和力学意义,只需一次弹性或弹塑性数值计算,不需过多的人为假设,即可得到三维矢量和法安全系数。该方法具有三维极限平衡法及强度折减法无法相比的优势,计算过程简单,便于在工程实践中运用。

基于矢量和方法的边坡稳定性分析中整体下滑趋势方向的探讨

矢量和分析方法是基于力是矢量这一基本概念的分析方法,其关键在于确定边坡真实应力分布状态及整体下滑趋势方向。在边坡一定的受力条件下,利用有限元方法得到边坡应力分布状态后,不同定义的下滑趋势方向就可以得到不同的边坡滑面位置及其对应的矢量和法安全系数,通过分析,提出了3种确定整体下滑趋势方向的方法并分别对固定滑面、非固定滑面及均质边坡圆弧滑面的搜索等进行了探讨,计算结果表明:由潜在滑面各点极限抗滑能力确定的边坡整体下滑趋势方向在临界滑面位置的搜索方面是合理的。最后给出了边坡矢量和分析方法平面问题与三维问题安全系数的统一表达式,公式简洁,容易编制程序并容易被工程技术人员掌握和应用。因此该方法在工程实践中有望得到广泛的应用。

基于离散元的边坡矢量和稳定分析方法研究

基于离散元方法对获取的块体单元、节理的应力场处理后得到坡体整体应力场,结合矢量和法安全系数的定义提出了一种边坡稳定性分析方法即VSM-UDEC法。首先通过滑块试验验证了多种情况下UDEC接触应力计算和单元应力的精确性,结果表明,UDEC接触应力和块体单元应力的精确程度很高(接触应力相对误差基本低于0.2%),能够满足矢量和安全系数计算要求。采用VSM-UDEC法分别对直线型滑面和圆弧型滑面算例进行了分析,并与相应的理论解和严格极限平衡法(Morgenstern-Price法)进行了对比。结果表明,对于直线型滑面VSM-UDEC法安全系数与理论解几乎相同,而对于圆弧型滑面该方法与极限平衡法结果基本一致。最后将VSM-UDEC法运用到锦屏I级水电站左岸边坡工程实例中,结果表明,假设块体为刚体时VSM-UDEC法安全系数与极限平衡法(Sarma法、Morgenstern-Price法)结果吻合较好,此外,VSM-UDEC法能够考虑坡体内结构面对稳定性的影响,较极限平衡法更能反映边坡的变形分布情况。鉴于UDEC在模拟边坡破坏方面优点较多且矢量和法安全系数物理意义明确,VSM-UDEC法有望在边坡稳定性分析中有较好的应用前景。

基于矢量和方法的边坡动力稳定性分析

边坡矢量和方法是基于力的矢量特性和边坡体真实应力场的分析方法,动力有限元法可模拟得到边坡体在天然地震动荷载作用下每一时刻的应力状态,在此基础上采用边坡矢量和法进行动力稳定性分析,可得到边坡体在地震动过程中的安全系数时程曲线,进而对其动力稳定性进行评价。针对一高陡边坡,在静力稳定性分析的基础上,针对软弱结构面控制的深层滑移面采用矢量和法进行动力稳定性分析,计算中考虑小震(50 a超越概率63%)和大震(50 a超越概率2%)作用下的动力响应。计算结果表明,在小震和大震作用下的动力安全系数分别为1.86,1.66。矢量和法能够较真实地模拟边坡在地震动过程中的动力特征和稳定性状态,为边坡动力稳定性分析提供一种切实可行的分析途径。

基于边界元法的边坡矢量和稳定分析

矢量和法物理力学意义明确,计算简单,且能根据边坡当前的应力分布状态合理地评价其整体稳定性状态。其中边坡的应力状态通常是采用有限元法来求解。由于边界元法具有研究问题降阶、离散化带来的误差值仅产生在边界以及计算量小等优点,在工程中得到了广泛应用;对于平面问题,以源点作为原点,以所积分单元的切向和法向为坐标轴建立局部坐标系,对于线性单元可以得到所有积分的解析解。因此,可以得到计算区域内部任意点的场变量的解析解,这就保证了位于边界附近区域场变量的精度。利用边界元法得到二维边坡体内连续的应力分布状态,使用矢量和法对该边坡进行稳定性分析,并且与基于有限元的矢量和法、极限平衡法进行对比分析。边坡圆弧滑面和折线滑面的计算结果表明,基于边界元法得到的矢量和安全系数和基于有限元的矢量和法、极限平衡法基本一致;边界元法对应的矢量和安全系数对边界单元尺寸不敏感。

考虑张拉-剪切渐进破坏的边坡矢量和法研究

针对边坡渐进破坏过程中岩土体强度参数不断劣化现象,采用应变软化模型代替传统的理想塑性模型,提出一种考虑张拉-剪切渐进破坏的边坡矢量和分析方法。从安全系数表达式与最危险滑动面搜索两方面进行研究,首先基于滑动和力的矢量特性,改进矢量和法滑动趋势与安全系数表达式,进而基于改进自适应遗传算法搜索边坡最危险滑动面。算例表明,采用应变软化模型时的矢量和法安全系数与最危险滑动面形态具有动态变化与调整的特性。该基于张拉-剪切应变软化模型的计算方法进一步扩展了边坡矢量和分析法。

非稳定渗流条件下非饱和土质边坡稳定性的矢量和分析法研究

研究可以同时考虑渗流、变形与稳定的非饱和土质边坡稳定性分析方法具有重要的理论意义及工程实用价值。基于Fredlund双应力变量理论进行非饱和非稳定渗流-应力耦合分析,同时与传统非耦合渗流方法确定的孔压场进行对比发现,两种方法确定的浸润线变化过程相近,堤底处孔压的最大相对误差为8.8%,验证了耦合分析结果的可靠性。将基质吸力对强度的贡献纳入黏聚力中得到坡体强度参数的空间分布规律,又基于滑面强度参数时空分布规律借助Matlab平台开发了非稳定渗流条件下非饱和土质边坡稳定性的矢量和法分析程序。以库水位下降条件下堤坡的稳定性分析为例,将不同方法的计算结果进行对比,发现文中方法搜索得到的滑面位置相对于传统方法要深缓,但总体位置相差不大,不同方法对应的安全系数相差不足0.096,验证了所提方法的合理性。

基于圆投影与矢量和的旋转不变量检测方案

在工业产品检测中,传统模板匹配方法不适用于元件标志的旋转情况。针对该问题提出基于圆投影与矢量和的旋转不变量检测方案,采用构造模板的方法,乘以模板中的系数实现灰度图像圆周投影统计和一维特征向量矢量圆求和的功能。实验结果证明,该方案可以实现目标发生旋转后的标志匹配,其抗噪能力和处理速度高于SIFT算法。

求解边坡矢量和安全系数的条分法

矢量和安全系数物理、力学意义明确,通常采用有限元计算得到的应力场来求解。提出一种简便的求解方法,在通用条分法(GLE)的基础上,满足力和力矩平衡的严格条件,推导了基于条分法的矢量和安全系数。采用广义简约梯度法(GRG)搜索临界滑面,在极限抗滑合力矢方向上求解矢量和安全系数。整个计算过程都在电子表格软件Excel内实现,易于在工程实践中推广。对于圆弧滑面边坡,其计算结果表明:①矢量和安全系数与代数和安全系数非常接近,对应的滑面位置也相近。②不同的条间力函数假设(常数和半正弦函数)对边坡的矢量和安全系数影响很小。③极限抗滑合力矢方向θ小于边坡坡角,其值与假定条间力平行时的条间力方向非常一致。在极限平衡分析框架内,计算方法可进一步简化为:假设条间力平行,将条间力方向作为矢量和安全系数的计算方向。对于非圆弧滑面边坡,其计算结果表明:①均质边坡的矢量和安全系数与代数和安全系数相对误差小于3%,滑面位置接近,而软弱层边坡两种方法的计算结果有一定差别。②不同的条间力函数假设对边坡的矢量和安全系数影响很小。

边坡矢量和分析法最危险滑面搜索研究

边坡矢量和分析法主要考虑了力的矢量特征,在求得边坡真实的应力情况下,将潜在滑面的总抗滑力矢量与总下滑力矢量在边坡整体下滑趋势方向上投影的比值作为边坡稳定性安全系数。本文首先对边坡矢量和分析法的基本原理和安全系数表达式进行了介绍;然后在此基础上,将指定滑面入口和出口搜索最危险圆弧滑面并对其进行优化处理的方法运用到矢量和分析法最危险滑面的搜索中;最后通过两个算例进行了验证分析。算例的分析结果表明:使用该方法搜索得到的边坡最危险滑面在位置上与极限平衡法中Morgenster-Price法以及强度折减法得到的滑带虽然有一定差别,但得到的边坡稳定性安全系数十分相近,相对误差很小,从而验证了该方法在求取边坡稳定性安全系数中的适用性和准确性。该矢量和分析法最危险滑面搜索方法概念清楚,搜索过程简单,能进一步提高结果的准确性,值得进一步研究和应用。

基于动态强度折减-改进矢量和法的边坡稳定性分析

在边坡稳定性分析中,极限平衡法与矢量和法均假定边坡失稳是由剪切破坏造成的,因此难以正确求解坡体上部存在拉裂区这类复杂边坡的安全系数,应用整体强度折减法虽能求得前述复杂边坡的安全系数,却难以搜索得到包含坡体上部拉裂区的完整滑动面。针对上述问题,采用动态强度折减法来搜索边坡滑动面,并提出了可兼顾边坡张拉破坏与剪切破坏的改进矢量和法,从而可更好地求解边坡稳定性问题。算例表明,应用所提出的方法不仅能搜索得到完整的边坡滑动面,而且求得的安全系数与整体强度折减法基本相同。所提出的方法适用于土质、岩质以及土岩组合等各类型边坡的稳定性分析,且受主滑方向、网格尺寸、模型尺寸的影响较小,有助于推动边坡稳定性分析方法的进一步完善。

求解边坡矢量和安全系数的三维条分法

将潜在滑体划分成条柱,在对各条柱间力及条柱底滑面抗滑力合理假定的基础上,对条柱及滑体进行静力平衡分析,求解出各条柱的抗滑力和作用在底滑面的法向力,运用矢量和安全系数的定义,提出一种求解边坡实际受力状态的矢量和安全系数的三维条分法。算例分析表明,对于单一平面滑面或对称滑面矢量和安全系数三维条分法与相应于条间力假定的强度折减的三维极限平衡方法计算结果一致。当边坡的滑面为一般情况时,矢量和安全系数比相应于条间力假定的强度折减法的结果都要略小。

基于矢量和法安全系数的边坡稳定性分析

针对极限平衡法和有限元强度折减法在计算边坡安全系数中存在的问题,结合某工程实际采用矢量和法安全系数对边坡稳定性进行分析,并将其计算结果与传统分析法计算结果进行比较。结果表明,采用边坡矢量和法得到的计算结果与极限平衡法和有限元强度折减法之间的计算结果最大相对误差为9.7%,误差范围为4.2%~9.7%,而与有限元强度折减法计算结果的相对误差仅为5.9%。由此表明采用矢量和法安全系数用于求解边坡的稳定性是可行的。

基于矢量和安全系数法的乌东德拱坝坝肩稳定性分析与评价

针对影响拱坝坝肩稳定性因素诸多问题,以乌东德高拱坝为例,采用非线性有限元数值分析法与矢量和安全系数法,分析了影响拱坝坝肩稳定的因素。计算结果表明,不同工况和影响因素下,坝肩岩体具有较高的矢量和安全系数;相对于比较方案,可研方案建基面的选择更合理;当裂隙连通率达到30%以上时,坝肩岩体不满足稳定性要求,需进行加固处理;拱端与上、下游基岩采用摩擦连接对拱端的受力更有利。

矢量和方法在重力坝深层抗滑稳定评价上的应用

以向家坝坝基工程为例,采用矢量和方法研究不同滑移面状况下矢量和安全系数的变化趋势,并与刚体极限平衡方法计算结果进行比较。结果表明,矢量和安全系数受滑移面因素影响的变化趋势与刚体极限平衡方法一致,但整体比刚体极限平衡安全系数偏小,最大偏差达9.0%。

以键矩矢量和法计算分子偶极矩

我们以键矩矢量和法编制了分子偶极矩的计算程序VSBD,并对多种类型的有机分子共一百多个进行了计算。

对《“矢量和法”抗滑稳定计算模型的力学概念错误》一文的回应

论文《“矢量和法”抗滑稳定计算模型的力学概念错误》(以下简称《质疑》)中,质疑矢量和法计算模型的力学概念问题,认为矢量和法计算模型力学概念错误。作为参与矢量和法研究的研究者,笔者对《质疑》做以下回应。

核电厂地震矢量和自动停堆系统的设计与实现

针对核电站地震停堆系统单轴地震报警的设定阈值偏保守的问题,提出了一种基于矢量和阈值报警的地震自动停堆系统。通过水平矢量和阈值报警,消除单轴报警判别误差。采用纯硬件结构实现地震加速度信号的采集、滤波、绝对值转换,通过模拟乘法器进行矢量和计算。对电路细节进行了分析,给出了电路元器件参数选择和信号转换的传递函数。系统经过性能测试和核安全级设备取证试验验证,达到了核级设备性能指标。

基于M-C匹配的D-P准则的边坡矢量和方法研究及应用

摩尔-库仑屈服准则是岩土工程界广泛使用的准则,但其存在棱角奇异点给数值计算带来了困难。该文引入平面应变情况下与摩尔-库仑屈服准则精确匹配的D-P准则,将在其基础上的应力计算结果使用矢量和法进行边坡的安全系数计算。通过均质边坡和多地层边坡的稳定分析表明,基于摩尔匹配的D-P准则和M-C准则的安全系数很接近,且采用D-P准则的表达形式,克服了摩尔准则的数值奇异性问题。