考虑基质吸力影响的非饱和路堤三维稳定性上限分析

采用极限上限分析定理构建了路堤失稳的三维旋转破坏机构,继而根据Bishop非饱和土抗剪强度理论,考虑非饱路堤内部基质吸力的空间分布及其随地下水位的变化,建立了路堤破坏土体外力功率与内部能量耗散功率的能量守恒方程,并利用遗传算法编写了非饱和路堤最小上限解的高效搜索算法。通过将非饱和土路堤基底破坏模式退化为边坡破坏模式,并与现有非饱和土边坡稳定性计算结果对比,验证了所提上限解的正确性和遗传搜寻算法的准确性。进一步地,对路堤三维稳定性的关键影响因素展开了系统分析,研究了路堤填土孔径分布、基质吸力、进气值倒数、路堤倾角以及有效内摩擦角等因素对路堤三维稳定性的影响规律。研究表明,非饱和土质路堤的稳定性不仅取决于路堤填土性质,而且依赖于影响土体吸力大小与分布的填土孔径参数和进气值等因素。地下水位升降引起的基质吸力变化对路堤稳定性存在显著影响。研究结果为路堤稳定性精细化分析提供了重要的理论依据。

应用点安全系数分析基坑边坡三维稳定性

复杂基坑边坡具有明显的三维效应,目前计算方法尚不便准确计算其三维稳定性,不便于确定其空间失稳范围。在三维数值计算结果的基础上,选用Bezier双三次曲面对通过节点的位移等值面进行拟合,以位移等值面作为基坑边坡局部破坏面,据此计算出垂直破坏面的正应力和滑动方向的剪应力,提出新的点安全系数定义为该点抗剪强度与滑动方向上剪应力的比值,整体安全系数为等值面上点安全系数对面积的加权平均值。分析了某师范大学基坑边坡的稳定性,结果表明,点安全系数在剖面分布上呈中部小,内、外高的分布特征,小于1.06的区域从坡脚延伸至坡顶,揭示了滑动面的位置,最危险滑动面为15 mm的位移等值面。通过与刚体极限平衡法比较,验证了特定剖面上二者计算结果的一致性。

层状岩质边坡遍布节理模型的三维稳定性分析

采用遍布节理模型(ubiquitous-joint模型)描述层状岩体的各向异性特征,并探讨ubiquitous-joint准则中安全系数的计算方法,利用FLAC3D分析层理倾角、倾向与边坡稳定性之间的关系,结果表明:(1)对于顺层边坡,当岩层倾向与坡面倾向的夹角α较小时,边坡的安全系数随层理倾角β的增大呈现先减小后增大再减小的趋势;β=20°～30°时,安全系数得到最小值,β=60°时安全系数得到最大值;不同破坏型式导致安全系数变化规律之间的差异;当α较大时,曲线从先减小后增大的趋势转变为不断增大的趋势;根据α的大小将顺层边坡分为两类:当α≤45°时,为严格顺层边坡;当45°<α<90°时,为斜向层状边坡。(2)对于逆层边坡,当α≤45°时,曲线呈现先增大再减小然后又增大的趋势,各曲线随β的变化程度基本相同;但减小过程中,随着α的增大,曲线的斜率逐渐减小,边坡稳定性的各向异性程度减小;当α>45°时,曲线随β的增大呈现非线性单调递增的趋势。(3)安全系数与α之间的关系表明,对于顺层坡,随着α的增大,边坡安全系数逐渐增大;对于逆层坡,当β较小时(β=150°),边坡安全系数随α的增大而逐渐减小;随着β的增大(β=120°),边坡安全系数与α呈现递增关系。

波浪作用下护岸三维稳定试验研究

针对大连某护岸工程平面布置方案,通过波浪三维稳定物理模型试验,分别对工程前设计波浪要素和斜坡护岸稳定性进行了研究。研究结果表明,特定地形条件下近岸处波高会大于深水处波高,值得设计特别注意;采用同样重量的护面块体,在击岸破碎波的作用下,浅水段的护岸稳定性不及深水段,底部块体的失稳会导致上部块体的下滑、坍塌,从而使断面失去防浪功能;在某些情况下,斜向浪对扭王字块护面块体的作用比正向浪偏于危险。因此,工程设计需要特别注意斜向浪和击岸破碎波的影响。

坡顶局部荷载下边坡的二维和三维稳定分析(Ⅰ)——强度折减的有限元法

各种在π平面上等效面积的Drucker-Prager屈服准则如DP4、DP5和DP6等模型,都不同程度地模拟了平面应变条件下土体的破坏强度,这就是为什么等效面积的DP屈服准则在二维土坡稳定分析中被推广应用的原因.结合砂土的真三轴强度破坏实验结果,从量化角度论证了DP4模型求出的土坡安全系数会保守一些,而DP5模型求出的土坡安全系数更真实一些,更好地发挥材料的承载潜力,是评价二维与三维边坡稳定较理想的弹塑性模型.结合DP5模型,探讨了矩形均布荷载不同的长宽比值对边坡二维与三维稳定的影响,指出荷载长宽比值小于4对边坡的安全系数有较显著的提升,并进一步指出剪胀角对长宽比小于2的边坡稳定也有较显著的影响.

近水平煤层露天矿边坡三维稳定性研究

为最大限度回采胜利煤田西二露天矿西端帮边坡下压煤,应用数值模拟与极限平衡法相结合的方法,分析了不同采场工作帮、内排土场追踪距离条件下端帮边坡的三维破坏模式及稳定性变化规律。结果表明:西端帮边坡受到工作帮与内排土场的双重支挡作用,其变形与稳定性具有显著的尺寸效应,减小追踪距离是控制该类边坡变形、提高边坡稳定性的有效途径;边坡滑裂面近似一椭球面,其水平方向的长轴与短轴均随着追踪距离的增大近线性增大;边坡稳定系数随着追踪距离的增大呈负指数规律下降,当追踪距离不超过100 m时,其稳定性可满足安全要求;当追踪距离达到200 m时,边坡稳定性的尺寸效应基本消失。

利用逆向工程技术开展脊柱三维稳定性测试的研究

目的:利用逆向工程技术建立脊柱三维稳定性测试方法,验证其测试精度。方法:人体枕颈段标本(O￣C5)上、下端包埋后在每个椎体处插入标志物,在M TS实验机上施加载荷模拟颈椎屈伸、侧弯及轴旋运动,由激光三维扫描仪采集标志物的运动信息,通过软件计算枕颈段椎骨各方向的运动范围及中性区;并将标志物固定于精度可达0.01m m及0.01°的K O H ZU精密测试平台上,由激光三维扫描仪采集标志物的运动信息,通过软件计算其运动参数,检测激光三维扫描仪的测试精度。结果:激光三维扫描仪采集脊柱标志物加载及卸载时的位置信息,通过软件中注册及变换功能,计算出各运动方向的运动范围及中性区,实现脊柱三维稳定性的测试;通过与K O H ZU精密测试平台的比较,发现利用激光三维扫描仪开展稳定性测试的精度可达到0.1°。结论:利用逆向工程技术可实现脊柱的三维稳定性测试,其精度可满足实验要求。

大型堆积体原位直剪试验研究及三维稳定性分析

通过对一大型堆积体边坡进行原位直剪试验,发现剪切过程中部分位于剪切面上的超粒径颗粒被剪断或棱角处发生破碎,造成剪切位移有"跳跃"和剪切力突变现象;由于含石量的不同,堆积体内部剪切面起伏差大于基-覆界面剪切面起伏差;在堆积体内部直剪试验曲线中,剪应力达到最大值后进入塑性屈服阶段,基-覆界面处直剪试验曲线在达到峰值之后有一定的应力降,表现出一定的应变软化特性;基-覆界面的抗剪强度明显低于堆积体内部的抗剪强度。在对堆积体抗剪强度参数研究的基础上,考虑堆积体边坡的三维空间效应,采用有限差分强度折减法对其在自然状态、正常蓄水位、正常蓄水位+地震等工况下进行了三维稳定性分析评价,并得到了不同工况下堆积体边坡潜在三维滑体的空间轮廓。

基于正交试验的含弱层顺倾软岩边坡三维稳定性分析

为揭示空间形态参数及弱层抗剪强度参数等因素对横采内排条件下含弱层顺倾软岩边坡三维稳定性的影响程度,以典型的含弱层顺倾软岩露天煤矿为工程背景,基于正交试验法,应用FLAC^(3D)软件对边坡三维稳定性影响因素的敏感性进行分析。结果表明:各因素对横采内排条件下含弱层顺倾软岩边坡三维稳定性影响程度从大到小依次为弱层暴露长度、弱层内摩擦角、弱层黏聚力、开挖位置、平盘宽度;含弱层顺倾软岩边坡滑坡模式为以圆弧为侧界面、以弱层为底界面的切层-顺层滑动,按力学性质分类为牵引式滑坡;该露天煤矿实现资源回采最大化的边坡形态参数为弱层暴露长度50 m、平盘宽度及开挖位置均10 m。

复杂岩质高边坡半确定性块体三维稳定性研究

通过工程地质学中的赤平投影原理对各个结构面产状进行统计分析,找出优势结构面组合,再对非确定位置的结构面按一定间距进行搜索,利用运动学分析方法对各个块体进行分析,确定出可能从坡体上滑出的块体。结合三维刚体极限平衡法,计算出各个可能块体组合在不同工况下的稳定系数,找出最危险滑块,进而对边坡进行稳定性评价,通过具体的工程实例进行了验证。结果表明,将工程地质学方法、运动学分析方法与刚体极限平衡法结合起来分析复杂岩质边坡可以提高边坡稳定性评价的准确性,对工程具有很好的指导意义。

西部某机场高填边坡三维稳定性分析

对高填边坡的三维稳定性进行了分析研究。结果表明:三维稳定性分析能较好地评价边坡整体稳定性,克服了由于地形和地貌及其它地质条件的差异,造成各个计算剖面的二维评价结果不协调,不能为工程设计提供强有力支撑的缺点。这一结果有利于正确认识高填边坡的二维稳定性分析和三维稳定性分析结果的相互关系,合理评价该类高填边坡稳定性。

石门坎拱坝坝肩三维稳定分析

石门坎水电站位于云南省思茅市墨江哈尼族自治县与普洱哈尼族彝族自治县的界河——把边江上．坝址位于石门坎下游157m处．拱坝坝顶高程758m，坝底高程647m，最大坝高111m。

土钉墙(喷锚网支护)三维稳定极限分析

本文介绍了将上限理论应用于土钉墙稳定分析的原理和方法 ,建立了三维稳定分析模型。该模型应用于已竣工的一土钉墙实例稳定计算 。

边坡三维稳定分析的数学规划法

在有限元法求解应力的基础上 ,采用数学规划法分析边坡稳定的问题。通过数学规划法与有限元法的结合 ,不但满足边坡力的平衡条件 ,而且考虑了材料的应力—应变关系 ,计算时不需做任何假定 ,使得计算结果更加精确合理。给出了计算例题及工程实例 ,计算结果较理想 ,表明用该方法解决三维边坡稳定分析问题是可行的。

边坡三维稳定分析的数学规划法

在有限元法求解应力的基础上,采用数学规划法分析边坡稳定的问题。通过数学规划法与有限元法的结合,不但满足边坡力的平衡条件,而且考虑了材料的应力与应变关系,计算时不需做任何假定,使得计算结果更加精确合理。文中列举了计算例题及工程实例,计算结果表明用该方法解决三维边坡稳定分析问题是可行的。

降雨条件下类土质边坡三维稳定性计算方法探讨

类土质边坡由于其性质的特殊性,经常失稳形成滑坡造成灾害。文章总结分析了当前降雨条件下类土质边坡稳定性研究的进展,类土质边坡表层非常松软,雨水冲刷下容易造成水土流失,在深层亦容易发生多种形式的破坏。对于边坡稳定性的计算和分析主要有极限平衡分析、数值模拟和实验方法。降雨对边坡稳定性的影响非常大,降雨强度和降雨时间是影响边坡稳定性最为关键的因素。

夏呀河多级滑坡三维稳定性模拟分析研究

研究目的:为了再现夏呀河滑坡滑动过程及其形成,对夏呀河滑坡进行三维地质模拟计算分析并与采用基于蒙特卡罗法的多级黄土滑坡可靠性分析结果进行对比研究。研究结论:研究结果表明:天然状态下,模拟计算的1、2、3、4级滑面的安全系数分别为1.27、1.30、1.56和1.73,说明在给定的滑动面空间形态和天然状态各岩土力学参数条件下,4个滑面都不会出现失稳现象;当岩土参数按照饱和状态参数模拟计算的1、2、3、4级滑面的安全系数分别为0.96、1.15、1.48和1.60,若将安全系数fs=1.2作为临界值,则在饱和状态下,1级滑面出现明显的失稳现象,2级滑面安全系数为1.15,处在失稳的边缘,3、4级滑面安全系数大于1.2,处于稳定状态。与采用基于蒙特卡罗法的多级黄土滑坡可靠性分析的结果基本一致。

黏土地层浅埋盾构隧道开挖面三维稳定性上限分析

基于隧道开挖工程实际的破坏形态,提出了更接近于实际的开挖面三维失稳破坏模式,由开挖面前椭圆对数螺旋体和拱顶上部半椭圆球体组成土体松动区,为方便计算将前者划分为多个椭圆锥体滑块,利用极限分析上限法推求出隧道开挖面上极限支护压力的目标函数,并通过与已有文献结果对比验证了方法的正确性。研究结果显示,土体内摩擦角对松动破坏区有显著影响,内摩擦角的增加会导致松动区明显缩小。对于整体失稳和局部失稳两种情况,极限支护压力随埋深比C/D、地层容重和地面超载均呈线性增加关系,而地表超载的影响相对较小;但局部失稳时,当埋深比超过一定值时,极限支护压力不再受埋深比C/D的影响;两种破坏模式计算所得极限支护压力随黏聚力和内摩擦角的增加均分别呈线性减小和指数衰减的趋势;当内摩擦角介于5°~30°之间时,整体和局部失稳两种模式结果差距较大,且埋深比C/D越大差距越大;相比土体的黏聚力和容重,内摩擦角对开挖面支护压力的影响更为显著。研究成果进一步完善了开挖面稳定性的评价体系,可为浅埋盾构隧道施工中开挖面支护压力的设计提供借鉴。

三维稳定试验对港工设计安全的影响

现行防波堤设计与施工规范明确指出,防波堤结构应进行波浪模型试验验证.在工程实践中,由于地形地势、波浪条件、结构形式千差万别,规范没有明确具体采用何种模型试验对结构安全进行验证,需要根据工程具体情况具体分析.规范中考虑堤头和波浪破碎两大因素,块体重量为公式计算结果的 1.6 倍左右;通过三维稳定试验确定的非标准段块体稳定重量,达到最初设计的 2-2.3 倍.说明当波浪和地形条件比较复杂时,通过三维稳定试验验证护岸的稳定性是非常必要的,能够提前识别设计风险,保证工程安全.

基于有限元法的尾矿坝边坡三维稳定分析

以某尾矿坝实例为研究背景,分别采用三维有限元极限平衡法和有限元强度折减法对上游法筑坝的尾矿坝稳定进行分析。有限元极限平衡法基于有限元应力场结果与极限平衡分析方法计算边坡整体安全系数,采用粒子群算法搜索最小安全系数和对应的最危险滑动面。分析表明:三维有限元极限平衡法和有限元强度折减法呈现的边坡破坏形式一致,且有限元极限平衡法安全系数不受收敛判据影响,能获得准确的三维最危险滑动面和安全系数,还能提供滑动面上局部安全系数分布,提高了尾矿坝三维稳定分析的准确性。