基于极限平衡原理的地震边坡浅层和深层耦合滑移分析

边坡地震位移是评价边坡地震稳定性的重要指标,现有的地震位移分析方法主要针对单一滑动面边坡。基于Spencer极限平衡分析原理,提出了一种滑面为非平面的双滑面土质边坡地震位移计算方法。该方法基于考虑惯性力的极限平衡条分法建立双滑面滑块体系在地震过程中的动力平衡方程,考虑地震引起两个滑动面滑移变形过程中浅层和深层滑体之间的相互影响。将研究方法的结果与有限差分软件FLAC的数值模拟结果进行对比,证明了方法描述地震引起边坡浅层和深层耦联滑移变形模式的合理性和正确性;并将建立的方法分别用于分层土堆积层边坡以及川藏俄岗公路老折山边坡,阐明了该方法用于实际双滑面边坡地震位移计算的可行性。

重庆武隆鸡尾山滑坡视向滑动机制分析

重庆武隆鸡尾山山体为典型的斜倾厚层灰岩山体,其破坏模式不同于常见侧向崩塌-堆积层滑坡,属于真倾向滑移变形转为视向整体滑动的特殊失稳模式。在现场地质调查的基础上,从地层岩性、岩体结构、岩溶及地下水作用、软弱夹层等影响因素分析重庆武隆鸡尾山滑坡形成原因;根据滑坡破坏机制,基于关键块体控制理论,对鸡尾山滑坡进行三维稳定性极限平衡分析;利用三维离散元软件模拟鸡尾山滑坡的初始变形破坏过程,分析了鸡尾山滑坡不同影响因素条件下的视向滑动形成机制和变形破坏特征,并探讨了节理化和溶蚀岩体的参数取值。结果分析认为,在重力的长期作用下,鸡尾山山体初始沿真倾向方向滑移,沿岩溶发育的陡倾节理裂隙逐渐产生后缘及侧向裂缝,形成块状后部驱动块体,由于地下水等因素使软弱夹层软化,驱动块体下滑力增大,前缘阻滑关键块体内部应力积累,并最终沿强度较低的岩溶发育带发生剪切破坏,从而导致整体滑动;在进行滑坡稳定性极限平衡分析时,考虑实际的滑坡机制,将滑体分为驱动块体和关键块体分别进行力的解析,并以关键块体的安全系数代表滑坡的安全系数更加合理。数值模拟显示,软弱夹层强度降低、岩溶发育带剪切破坏后,滑体进入大变形阶段,表明关键块体控制和阻滑作用明显,软弱夹层强度降低是滑坡发生的关键因素。采矿形成的采空区对山体的影响主要是使上覆岩体压应力增大,但对滑体的变形无影响。

基于三维非线性有限元的坝肩稳定刚体极限平衡法机理研究

结合溪洛渡高拱坝三维非线性有限元仿真分析,对拱坝设计规范采用的坝肩稳定的刚体极限平衡法的基本机理和假说进行了探讨。提出了多重网格的概念和方法,将有限元的应力成果转移到任一滑面(平面或曲面)上,进而分析滑面的稳定状态,包括滑面的应力、屈服区及剪应力的分布及变化过程,并求出类似刚体极限平衡法的滑面安全系数和滑块体安全系数,从而对块体变形直至失稳的全过程进行了深入的探讨。

基于三维多重网格法的极限平衡法在锦屏高边坡稳定性分析中的应用

结合锦屏高边坡三维非线性有限元仿真分析,对高边坡整体稳定分析的极限平衡计算方法进行了研讨。提出并采用多重网格的概念和方法,将有限元的应力成果转移到任一滑面(平面或曲面)上,进而分析滑面的稳定状态,包括滑面的应力、屈服区与剪应力的分布及变化过程,并可求出类似刚体极限平衡法的滑面安全系数和滑块体安全系数,进而对块体变形直至失稳的全过程进行了全面深入的探讨。

基于三维多重网格法的抗滑稳定计算精度分析

在以有限元法来分析评价坝基、边坡的稳定安全度时,多重网格法将有限元分析网格和滑移块体的滑面网格作为独立的两套网格,滑面网格可随意切割有限元单元。这样一套有限元网格和一套应力成果就可以进行任意的滑块稳定分析。着重分析了多重网格法的精度。针对三维柱体和锦屏高边坡,研究两套网格如何匹配以提高计算精度进行处理,初步得出了一些有关多重网格法计算精度的知识。最后,应用基于多重网格法的第2类方法分析了锦屏左坝肩高边坡的稳定性问题。

针对滑动窗口算法的椭圆曲线密码故障分析

基于符号变换故障攻击原理，针对采用滑动窗口算法实现点乘运算的椭圆曲线密码，当故障位于倍点运算时，给出一种能够解决“零块失效”问题的改进故障分析方法，实验结果表明15次故障注入即可恢复192bit完整密钥；当故障位于加法运算时，提出一种新的故障分析方法，实验结果表明1次故障注入可将密钥搜索空间降低2^7～2^15。该方法对其他使用滑动窗口算法的密码算法故障攻击具有借鉴意义。

考虑填土强度的加筋土挡墙动位移计算

加筋土挡墙在地震荷载作用下的位移大小对结构的抗震性能影响显著。为了计算地震荷载作用下加筋土挡墙的位移,Newmark滑块法通常被用于设计中。由于传统的Newmark滑块法在计算中忽略了填土强度的变化,因而采用单一峰值或残余强度的计算将可能导致计算得到的位移小于或大于实际位移值。在二楔块破坏模式的假定条件下,根据楔块的力学平衡条件,建立了加筋土挡墙滑动安全系数计算式,同时通过引入位移阈值考虑了填土的应变软化特点。通过将计算结果与模型试验结果对比,得到以下结论:相较于单楔块法,二楔块法更能真实地反映出墙体的实际破坏模式,且计算得到的屈服加速度系数更接近试验值;相较于采用单一峰值或残余强度计算的位移,考虑填土应变软化的计算解更接近于模型测试值。

向家坝水电站重力坝深浅层抗滑稳定分析

针对向家坝水电站坝基地质条件的复杂性,采用弹塑性块体单元法计算坝体与复杂基岩的位移和应力,并运用间接法分析坝体与坝基系统的深浅层抗滑稳定性及破坏演变过程,得到在未采取工程加固措施前系统的整体稳定安全度至少有2.5的结论。研究表明,对于复杂地质条件下大坝地基系统的应力、变形和稳定性问题,块体单元法是一种适用且有效的分析方法。

滑块式万向联轴器和轧辊的装配体有限元分析

滑块式万向接轴因其能在倾角较大情况下传递较大的扭矩而被广泛应用,但是延用至今的强度计算方法,或因假设条件多,使计算误差大,或因经验公式范围有限而不能满足进一步研究的需要。利用有限元技术,对轧机滑块式万向联轴器和轧辊的装配体进行强度计算,计算出关键零件的危险位置。因假设条件少,更符合实际情况,因此计算结果更为准确、可靠。

变角度空间的岩块滑落试验及结构面参数反演分析

本试验以东北大学自行研制的变角度空间块体滑落试验平台为基础,模拟不同性质岩块的滑落过程.通过采集岩块滑落的二次角度数据,应用极限平衡法和向量法对单面滑动、双面滑动及空间的滑落角度作了理论分析.根据已破裂的结构面,运用摩尔库伦理论对其力学参数进行了反分析.试验结果表明单面滑动与双面滑动的分界角度在40°至50°之间,单面滑动角度增幅较小;块体与结构面间的黏聚力随砂浆等级的提高而增大;力学参数的反分析可为块体稳定性提供一定的理论基础.

块体理论赤平解析法的节理裂隙岩体破坏预测分析

杏山铁矿区域的节理裂隙比较发育,且具有F9断层等大构造,分析巷道开挖围岩稳定性非常必要。在区域工程地质条件和结构面调查研究基础上,运用块体理论赤平解析法分析了巷道开挖面在F9断层、优势节理面J1和J2的影响下形成的可动块体,并对可动块体的滑动形式进行了研究。可动块体及滑动形式的研究,为巷道围岩失稳预测及其支护提供了理论依据。

拱坝坝肩多块体滑动的三维极限平衡分析方法

多块体滑动是拱坝坝肩一种常见且重要的失稳模式,目前已建立的各种稳定分析方法,普遍存在一定的缺陷或局限性,如必须引入大量假定才能使问题变为静定可解,或仅讨论了各块体的滑动模式为沿底滑面与侧滑面交线的双面滑动的情况等,不适合拱坝坝肩多块体滑动问题的求解。提出了一种理论基础严格、计算步骤相对简单的三维稳定分析方法,即针对滑体中各块体的滑动模式分别为双面滑动与单面滑动两种情况,通过建立各块体在3个方向的静力平衡方程与相邻块体之间的位移协调方程,使安全系数的求解归结于一个含若干个自由度的极小值问题,结合全局最优化方法可获得较好的收敛性。将该方法应用于典型三维楔体与小湾拱坝坝肩的稳定分析,验证了其合理性与实用性。该方法是二维Sarma法在三维多块体领域的扩展,在理论上获得塑性力学上限定理的支持。同时,该方法还给出了三维多块体串联滑动问题的闭合解求解方法,可为各种三维边坡稳定分析程序的合理性验证提供考核算例。

边坡稳定极限分析斜条分上限法的全局优化方法

边坡稳定极限分析斜条分上限法需要寻求最小安全系数对应的临界滑动模式。由于待优化变量中包含了滑裂面位置与条块界面倾角,问题的自由度与非线性程度明显增加,寻找安全系数的整体极值变得十分困难。本文建立了任意形状滑裂面通过与不通过软弱夹层两种情况下斜条分上限法滑动模式优化的数学模型。为保证在随机搜索过程中生成合理的滑动模式,引入一系列约束条件,将临界滑动模式的搜索问题转化为一个有界约束的数学极小值问题,并结合遗传算法和粒子群算法两种全局优化方法,对多个典型算例进行对比分析。研究表明,提出的模型可以解决优化过程中生成不合理滑动模式的问题,不仅极大地提高了优化效率,而且可以避免数值计算不收敛的麻烦;将模型与全局优化算法相结合,在大多数情况下能够得到一个合理的、与极限平衡解十分接近的上限解,具有较好的全局收敛性。

重力码头地震旋转与滑动耦合运动下的残余位移简易算法

预测重力码头的地震残余位移是码头工程地震设计的关键,而码头墙后回填砂土因地震引起的超静孔隙水压力发展水平对码头墙体运动具有一定的影响。引用液化度概念考虑超静孔隙水压力影响来修正Mononobe-Okabe拟静力法计算的动主动土压力和回填土地震孔隙水产生的动水压力;同时考虑水平和竖向地震载荷,采用Steedman的旋转块体法,根据力与力矩极限平衡确定码头的滑动与旋转门槛加速度系数,分别对码头滑动先开始与倾斜先开始两工况下的耦合运动模式进行详细分析,修正码头因耦合运动影响的滑动与旋转门槛加速度系数,计算码头耦合运动下的地震残余位移计算。选用正弦脉冲的地震运动特征,应用该计算方法对码头耦合运动的残余位移的闭合解进行了推算,分析了码头残余位移随着液化度变化的规律。

基于PDV技术的惯性滑块式振动位移传感器设计

为了研究在爆炸冲击作用下,防护结构体防护作用的效果,需要测量其内部位移。基于光子多普勒测速(PDV)技术,设计了一种惯性滑块式水平位移传感器,PDV系统采用了长景深的测量探头,保证了较大的位移测量范围,传感器结构采用了一种极低摩擦系数的滑动套衬与光轴滑块,减小了位移测量误差。冲击实验的测量结果证明,该传感器测量范围达±2 cm,实现了较长时间的振动测量。

块体理论在某水电站楔形体稳定性分析中的应用

某水电站厂房后边坡施工过程中揭露了一非典型性的楔形体,据现场获得的裂隙面参数和楔形体几何参数,用全空间赤平投影法确定了其滑动模式,采用块体理论矢量法进行其自然条件和饱水工况下的稳定性分析。为后期的加固处理设计提供了一定的依据。

变角度空间块体滑落模型试验及其稳定性分析

工程岩体被不同产状类型的结构面切割,在空间上形成嵌固的块体。在边坡和隧道开挖过程中,由于受到工程扰动,某些块体将失去原有的静力平衡状态,成为关键块体,并沿着结构面滑移,导致局部塌落,进而产生连锁反应,造成一定范围内岩体的局部失稳。针对关键块体在不同角度的滑落及稳定性问题,本试验利用东北大学自行研制的变角度空间块体滑落试验平台,通过制备楔体实物模型,分别选取大理岩和水泥砂浆块体,模拟块体与结构面的相互关系,并研究滑落规律和范围,通过极限平衡法计算块体的稳定性。试验结果表明,块体滑落的倾斜角与试验模型旋转角之间有一定的联系,块体滑落的角度和理论计算的安全系数基本相符。

滑块型万向联轴器叉头应力分析研究

针对工程中广泛使用的十字滑块型万向联轴器使用寿命短、易断裂等问题，应用有限元分析方法进行了深入的分析研究，对如何降低叉头应力峰值，延长其使用寿命进行了探讨，并提出了改进措施。计算分析所求出的危险断面位置与实际断裂位置相符，证明本文所建立的力学模型是合理的。

三角级数建模对台湾地震区单步预测检验及地震趋势探讨

应用活动地块和地震区带划分的研究成果,以台湾地震区为研究单元,用区间极值法选取1960~2015年的半年极大值地震。把地震构造及其极值地震相结合,选取的地震资料具有统计单元一致的特征,也代表研究单元地震趋势水平的变化。从周期迭加的角度考虑地震活动的变化过程,通过最佳平方逼近,建立三角级数模型,在2015年上、下半年地震单步递推预测检验的基础上,对未来地震趋势进行了探讨。

地震作用下地表侧移量简化计算方法研究

地表侧移由地震引起的饱和砂土液化诱发,地表沿着缓坡或自由面产生移动。依据场地的液化特性,利用Newmark滑块计算法对由液化引起的地表侧移进行计算。利用非线性场地响应分析,根据场地土层特性,构建一维场地响应模型。将已有的基岩地震波作为场地输入,计算可液化土的液化时间点,获得液化土下的地震波。利用标准贯入试验计算可液化土的残余剪切强度,并赋予非液化土摩尔库伦参数,利用极限平衡分析求得场地的屈服加速度。将屈服加速度和考虑液化时间后的可液化土层下的地震波作为输入参数,采用Newmark滑块法计算场地的侧移。将该方法应用于台湾集集地震侧移算例中,依据钻孔资料计算得到可液化土体残余强度为7.08kPa。将反卷积分析得到的强震记录作为输入地震波,设置各土层的滞回曲线和阻尼比曲线,对地下水位下土层设置孔隙水压模型,对场地进行非线性响应分析并获得所需地震波。将场地简化为二维的SLIDE5.0模型计算屈服加速度。经Newmark滑块法计算,所得侧移预测值与地震后现场观测值(1.62m)接近,结果表明考虑液化特征的侧移计算方法可用于实际工程中的侧移预测。