平台分级对加筋土边坡稳定性的影响研究

对于分级修建的边坡,如何选择合适的平台宽度还有待研究。利用离心模型试验和有限元强度折减法对加筋土边坡进行分析,探讨平台分级的影响。试验表明,设置平台可以使边坡分解成若干个次级边坡,边坡分级后,其整体破坏向各个次级边坡集中,失稳部分的规模有所减少;加筋增强了边坡的整体性,能够强化次级边坡之间的独立性;合适的宽度可以使滑动面只发生在次级边坡中,对整体安全是有利的。有限元计算表明,边坡高度较大时,土的黏聚力的作用就会削弱,通过将高大的边坡变成高度较小的次级边坡,能够充分发挥黏聚力对边坡稳定的作用。而加筋的主要效果就是给土体提供一个似黏聚力。也就是说,合适的边坡高度分级能够充分发挥筋材的加筋效果。另外,对加筋高边坡来说,筋材的模量和延伸率是更为关键的材料参数。延伸率不足,在其他筋材的强度还没有发挥时被拉断,就达不到共同承载的目的。

接触面单元计算土石坝渗流逸出点的效果分析

为研究利用接触面单元方法计算渗流逸出点的处理技巧及其效果,针对2个渗流算例进行计算,其中对浸润线穿越的单元用蒙特卡罗积分方法计算其复合渗透系数。在渗透系数相差较大的材料之间设置2层接触面单元,利用接触面的渗流矩阵建立材料间的水力联系,通过迭代得到浸润线位置。选择较薄的接触面单元厚度(比如相邻单元厚度的1/4),把计算误差控制在局部范围内,而对整体没有太大影响。分析结果表明,选择合适的接触面渗透系数或透水率,能够得到接近于常规方法的计算结果。

基于物质点法模拟分层加筋边坡离心模型试验

加筋土边坡的破坏涉及大变形问题,传统的有限元法由于网格畸变带来的数值问题,难以模拟加筋土边坡的破坏。目前关于加筋土边坡破坏的数值模拟研究比较少。物质点法适合模拟大变形的问题。而如何使用物质点法模拟筋材和土的相互作用是一个挑战。本文借鉴杂交物质点有限元法的思路,编写程序模拟了加筋土边坡破坏的离心模型试验。离心试验加速度增加过程中土工布的最大应变、加筋边坡破坏时的滑动面位置、滑体形状模拟结果与试验结果基本一致,边坡最右侧竖向应力模拟值与理论估计值吻合,较好地模拟了加筋边坡的主要特征,验证了方法的可行性,是使用物质点法模拟加筋土大变形问题的一次成功尝试。

基于加速度计算边坡的安全系数

边坡稳定分析是土力学的经典课题之一,人们提出了很多计算边坡安全系数的方法。理论上,采用有限元法可以得到计算域内任意点的应力,比需要刚体假定的常规极限平衡法有更大的优越性。但如何利用有限元成果计算边坡的安全系数还有许多不足。通过引入加速度的概念,提出了基于加速度计算边坡安全系数的新的方法,即选择不同的强度折减系数,使得加速度的模最小的值就是对应的安全系数。这种思路概念上比较严密,且适用性更强。算例计算也表明了它能够得到满意的结果。

边坡滑动面构造的数学函数

在边坡稳定分析中,滑动面的自由度越小,搜索效率越高,但解的空间也变小了,可能难以覆盖真正的临界滑动面;增加顶点、增大自由度会扩大解的空间,但它会降低搜索效率,而且也不利于找到真实解。因此,如何构造滑动面是边坡稳定分析的关键问题之一。该文对滑动面的常用构造方法进行综述,在此基础上提出了构造滑动面的新的方法。包括基于极坐标的方法和基于logistic函数的方法,并且引入了参数方程。在此基础上,给出了滑动面的综合方程。从而把滑动面构造的几何问题转换为已知函数的参数选择问题,有望减少滑动面的自由度以及缩小相关参数的选择区间。