基于Hoek-Brown准则和Sarma法的海外水电工程边坡稳定性评价

在海外水利水电工程勘察中,由于中国规范与国外规范的差别,导致岩体力学参数的合理取值一直都是难点,难以得到业主及咨询方的认可。文章以老挝南俄4水电站10#坝段开挖边坡为例,利用基于GSI法的Hoek-Brown强度准则岩体力学参数估计方法,结合开挖地质资料和室内岩石力学试验结果,估算边坡岩体力学参数,分析对比GSI法和中国规范经验取值的差异,综合提出边坡稳定计算力学参数值,并采用Sarma法对坝基边坡的稳定性进行定量计算与分析。研究成果对类似海外水利水电工程地质勘察具有一定的指导意义。

不平衡推力法与Sarma法的讨论

不平衡推力法是我国独创的边坡稳定性分析方法,在滑坡的分析治理中得到了广泛应用,然而对其精度的分析却廖廖无几。目前在与其他方法的对比分析中,发现在某些情况下其误差非常大,如果不加限制地使用该方法,可能会给工程带来巨大的隐患。针对该方法存在的问题,通过理论分析和算例比较,认为折线形滑面的计算精度与滑面控制点处滑面倾角的变化密切相关,通过控制该变化角度可以控制其精度,工程中建议将滑面控制点处的倾角变化小于10°作为该方法的使用条件,超过该限制应对滑面进行处理使它满足使用条件或采用其他的分析方法。针对Sarma法所给条间剪力方程存在的问题,给出了一个新的条间剪力方程。新的条间剪力方程不但符合边坡稳定性问题的合理性要求,且能正确表示任意条块的条间剪力。基于新的条间剪力方程对Sarma法进行了改进。改进后的Sarma法认为条块界面和滑动面上的剪切强度具有不同折减系数。算例分析表明,改进后的Sarma法优于Sarma法,应用它能够得到更合理的安全系数值,即使条块形状是变化的,也能够给出一致的安全系数值,而且能够保证迭代过程稳定收敛。

Sarma法在四川云阳鸡扒子滑坡稳定性评价中的应用

云阳宝塔滑坡区先后发生了多次滑坡 ,其中鸡扒子滑坡是最近的 1次 ,新滑坡是在旧滑坡的基础上沿旧滑坡面的部分复活。根据对该滑坡体几何形态、物质成分与结构特征及水文地质特征的考察 ,初步认为 ,降水入渗与排水不畅引起的滑坡体内孔隙水压力上升是导致鸡扒子滑坡破坏的主导因素。文中根据极限平衡理论 ,运用VC + +语言编制了Sarma法的计算程序 ,对三峡水库蓄水后鸡扒子滑坡是否可能再次发生滑坡进行了评价 ,指出在滑坡体排水率为 5 0 %与三峡水库水位达 14 5m时为滑坡稳定与否的临界值。通过调整影响滑坡稳定性的主要参数的取值 ,对影响滑坡稳定性的因素进行了动态敏感性分析 ,指出降水入渗、长江水位、滑坡体的排水状况是影响滑坡稳定性的决定因素 ,三峡水库蓄水前应针对此采取相应的工程防治措施 ,才能保证水库蓄水后鸡扒子滑坡不再发生滑动。

关于Sarma法改进算法的补充

对作者提出的Sarma法改进算法做进一步的补充,给出保证安全系数稳定收敛的迭代程式,通过算例说明方法的有效性。

牛顿法计算Sarma法边坡安全系数

根据Sarma法的基本假定即条块侧面与底面抗剪强度按同一比例调用，将斜条块侧面的推力分解为分别与摩擦力和凝聚力有关的2个分量，由条块力的平衡条件，推导出更为简洁的隐含安全系数的条块推力递推方程。为了加速收敛，采用牛顿法迭代法计算安全系数，并推导出计算中所需有关导数的解析表达式。同时，利用所得推力递推方程重新推导出了临界地震加速度系数Ke的显式表达式，该式与原始的Sarma法等效，但形式上更为简明且便于应用。算例表明，本文的改进的Sarma法算法收敛迅速，迭代3～5步即可达到工程所需精度，计算结果与经典算例Sarma法解答及塑性力学理论解均非常接近。

Sarma法在石宝铁矿边坡稳定性分析中的应用

本文通过对石宝露天铁矿边坡的地质情况和现状进行认真剖析,详细阐述了极限平衡法中的Sarma法的工作原理,并采用Sarma法对石宝露天铁矿中的F区的边坡稳定性进行认真计算,通过计算求出滑动安全系数FJ与标准安全系数Fb比较,判断出边坡的稳定性,并提出安全防范措施,确保安全生产。

Sarma法在白云鄂博铁矿边坡稳定性分析中的应用

对极限平衡法中的Sarma法的工作原理进行阐述,运用Sarma法对白云鄂博铁矿主矿北东端C区的边坡稳定性进行分析,计算出滑动安全系数来判断边坡的稳定性,并提出合理的安全防范措施,为安全生产提供科学保证。

基于随机响应面法和Sarma法的边坡可靠度分析

研究目的:提出基于线性无关原则概率配点法的随机响应面法,并采用于C#语言的计算程序WHUSRSM。将随机响应面法和边坡稳定分析的Sarma法相结合,能够有效地分析极限状态方程为隐式的边坡稳定可靠度问题。研究结论:本文采用公路边坡工程算例证明了随机响应面法的有效性,并与传统响应面法及蒙特卡罗模拟方法的计算结果进行了比较。结果表明,随机响应面法的计算精度和计算效率均优于传统响应面法,且计算效率远远高于蒙特卡罗模拟方法。基于线性无关原则的概率配点法求解Hermite多项式展开的待定系数时,不仅可以消除系数矩阵的奇异性问题,而且大大地提高了计算效率;潜在滑体的可靠指标随着黏聚力和内摩擦角间负相关性增加而增大,不考虑这种负相关性得出的结果偏于保守。

Sarma法中稳定性检验的分析及改进

边坡稳定分析Sarma法,先计算力的平衡,再通过每个分条力矩的平衡来检验所求稳定系数的正确性。但现有的电算程序,有的未进行力矩平衡检验,有的检验过程中li和Zi组合不全,从而影响计算结果的正确性。本文对此进行了分析,并以具体块段为实例剖析了现有验算方法的不足,综合全面地考虑了块体平衡的所有可能情况,提出了改进方法,弥补了原方法中的不足。

边坡稳定性分析的Sarma模式及其可靠度计算方法

推导了边坡Sarma力学模式稳定性分析的有关公式,揭示了其稳定性系数是隐式函数的特点,研究了该隐式稳定性系数的迭代计算方法。针对Sarma模式和经典响应面法的特点,将响应面中的有限元数值模拟以Sarma模式中隐含稳定性系数的迭代方法代替,而隐含稳定性系数迭代计算过程中随机变量的抽样则遵从响应面中的规则,将传统的响应面思路与Sarma模式结合起来,形成了一种新的边坡稳定可靠性响应面分析方法。最后采用此方法分析了某一边坡工程的稳定可靠性,并把分析过程与结果与蒙特卡洛模拟法计算结果进行对照,表明该方法计算效率较高,原理简单,精度满足要求。

考虑边坡开挖中地应力释放的改进Sarma法

边坡的开挖通常伴随着原始地应力的释放,对高地应力区的人工开挖边坡而言,地应力的释放强度高、速度快,对边坡稳定性的影响往往是不利的。但是目前用于分析岩质边坡稳定性的Sarma法却没有很好地考虑岩质边坡开挖过程中地应力释放对边坡稳定性的影响,这是偏于不安全的。在传统的Sarma法的基础上,引入了地应力释放荷载,对Sarma法进行了改进,考虑了边坡开挖过程中地应力释放对边坡稳定性的影响,并用算例进行了说明。该改进的Sarma法能够较好地应用于高地应力地区人工开挖岩质边坡的稳定性分析。

改进Sarma法在岩质高边坡开挖稳定分析中的应用

针对采用极限平衡分析法计算边坡稳定时,由于没有考虑条块间力,不能满足所有静力条件,计算安全系数较之其他较严格的方法偏低的问题,提出了考虑高边坡开挖过程引起的地应力释放荷载的改进Sarma法稳定分析方法,利用改进的Sarma法对某水电站高边坡进行了稳定分析,为分析岩质高边坡在开挖过程中的稳定安全提供了较切合实际的理论依据。

赤平投影法与Sarma法相结合在高陡岩质边坡稳定性评价中的应用

本文以万山地质文化产业园基岩边坡为例,采用赤平极射投影法、Sarma法相结合,定量计算和评价了边坡的稳定性,得出了完全一致的计算和评价结论:该高陡岩质边坡目前处于不稳定状态。文中采用两种方法计算并相互印证,对下一阶段该边坡的设计、施工等提供了重要依据,对类似工程有很好的参考和借鉴作用。

结合Morgenstern-Price法与Sarma法计算岩质-土质混合边坡稳定性

在Morgenstern-Price法及Sarma法理论假设的基础上,通过对岩质—土质混合边坡岩土分界面受力的推导,并假设不平衡力矩Mc,结合水平地震作用系数kc,建立了岩质—土质混合边坡稳定性的迭代求解方法;同时,通过对岩质—土质混合边坡算例的计算分析,验证了上述方法的合理性及可靠性,从而为岩质—土质混合边坡稳定性计算的理论研究提供了一种新的思路。

Sarma法中非饱和计算功能的实现探讨及应用评价

在考虑非饱和基质吸力条件下,基于Bishop单值有效应力非饱和土强度理论和Fredlund双应力变量非饱和土强度理论,探讨在传统的Sarma法中实现非饱和边坡的稳定性分析的思路和方法,开发了可考虑基质吸力的Sarma条分法的相关程序,并针对一个非饱和土滑坡进行稳定性分析,结果表明:两种改进的Sarma法在分析非饱和土边坡时基质吸力影响的考虑方式不同,这种差异会对计算结果产生一定影响,但误差是有限的。

SARMA法在吉家河Ⅰ号滑坡稳定性分析中的应用

采用SARMA法,在充分考虑岩土参数、各种特殊结构(断层、层面)、地下水、地震等综合因素的基础上,对吉家河Ⅰ号滑坡进行稳定性分析,得出不同条件下滑坡的安全系数,为工程实际提供参考.

Sarma法的改进及在边坡稳定性研究中的应用

在传统Sarma法的基础上,将水平地震加速度Kc以方位角的形式施加到块体之上,推导改进Sarma法的理论公式.从能量的观点出发,通过标量化和矢量化两种处理手段,研究条分角度、条分数和耗散能对安全系数Fs的影响.结果表明,改进Sarma法可以满足工程评价的需要;当方位角取30°~100°时,计算收敛;耗散能同裂隙角度呈线性关系,不同的裂隙角度组合决定了安全系数Fs的变化曲线.

Sarma法在不同方位地震力下的计算研究

Sarma法是计算边坡和堤坝稳定性分析广泛应用的方法,但在构建平衡方程时假设地震力方向为水平方向,未能考虑不同方位地震力对临界地震系数和边坡稳定系数的影响。为了研究临界地震系数和稳定系数在不同方位地震力下分布规律,本文在原Sarma的基础上,假设地震力非水平方向,在任意角度上尝试给出推导公式,并引入平均值对临界地震系数进行迭代求解。再求出临界地震系数对应的边坡稳定系数值后,可以得到地震力方向与临界地震系数和边坡稳定性系数的关系,临界地震系数最小值所代表的地震力方位作为用于边坡稳定性分析。经分析,临界地震系数极小值所代表的地震力方向不一定是指向坡外的水平方向;修正后临界地震系数极小值代表着边坡所能承受最小地震力的情况;同时求出的边坡稳定系数和原Sarma求出的边坡稳定系数相比误差不大,说明在假设地震力方位时,任意方位都可求解出准确的边坡稳定系数。

基于改进Sarma法的倾倒变形体蓄水稳定性评价

库区强倾倒变形体常在蓄水期以特定模式发生失稳破坏。根据现场强倾倒变形体蓄水失稳特征,分析其破坏模式为"上拉下剪"式破坏,破坏面具有明显分段性。在传统Sarma法基础上,考虑饱和岩体强度降低及所受静水压力,通过调整岩层面强度折减系数改进了Sarma法。以Fortran为平台编写强倾倒变形体稳定性分析程序,通过苗尾水电站工程实例边坡对所提力学模型和分析方法进行验证,并与离散元模拟结果进行对比验证其准确性。最后进行参数分析,研究结果表明边坡自然坡角对倾倒变形体稳定性影响比较大,坡角越陡稳定性越低,同时软岩较多的边坡蓄水后稳定性将大大降低,得出的结论和规律符合工程实际。

条间力分布对Sarma法条间强度参数及安全系数影响分析

Sarma法作为极限平衡法的一种,可以用来评价各种类型滑坡稳定性。通常情况下将各岩土层强度参数的加权平均值作为等效的强度参数,分别根据条块间正应力的分布为三角形、平行四边形、梯形推导出相应的等效条间强度参数。将各自强度参数取值对安全系数的影响进行比较,分析条间力分布对条间强度参数取值和安全系数的影响。结果表明:1)条块间等效内摩擦角与条块间法向压力的分布有关;2)随着岩土强度参数差异的增大,条间力的分布对安全系数有一定影响,条间力三角形分布对安全系数的影响最小;3)与传统的条间强度参数取值相比,三角形分布时的安全系数偏高,四边形分布时的安全系数相等,梯形分布时的安全系数偏低,而取数值平均时的结果相近;4)随着上部岩土层内摩擦角的减小,各种分布得到的安全系数均呈下降趋势,但三角形分布时的结果所受影响最小。