边坡稳定性分析双折减法的几个问题

在强度参数坐标系中,借助强度储备面积的概念,推导出双折减法的边坡安全系数表达式,其具有理论支持,且与已有的关系式相比未产生较大的偏差,意义更明确。在基于折减比K实现的双强度折减法中,相同的K值,采用不同的数学表达式,将产生不同的折减起步方式,由此出现了不同的虚拟初始点。严格意义上讲,两种方式折减路径确有不同,但结果表明,虚拟初始点的不同所导致的2种折减路径,本质上具有统一性,不会对结果产生影响,建议选取较短的路径,可以减少折减次数;双折减法由于在路径上与传统折减法有所区别,而仅与传统强度折减法计算结果进行偏差分析,难免出现结果失真。围绕强度弱化的本质,提出2个判断标准,一是应满足数值精度的要求,另一个则是必须符合客观事实,即强度折减必须体表现出强度弱化的概念。

一种双折减法与经典强度折减法的关系

经典强度折减法的出发点是对强度值进行折减,进而导致对强度(准则)中的参数使用同一个折减系数。使边坡处于整体临界平衡状态的折减系数恰是边坡的强度储备安全系数。一些学者陆续提出了对黏聚力和内摩擦角采用不同折减系数的所谓双折减法,但尚无严格的理论依据。提出双折减法的出发点是对强度(准则)中的参数进行折减,或简称"强度参数折减",这样可自然导致采用不同的折减系数,但此时已无法自动得到基于强度储备的安全系数。为此,提出了定义安全系数的新框架——基于参照边坡的安全系数定义,为双折减法建立了理论基础。将新提出的一种双折减法与经典强度折减法进行了比较,发现可以将经典强度折减法纳入该双折减法的计算过程,并从理论上证明了该双折减法的安全系数几乎总是小于经典强度折减法的安全系数,数值模拟实例也证实了这个结论。这表明,经典强度折减法有可能高估了边坡的安全性,建议的双折减法可作为边坡稳定分析的备选方法之一。

基于真三轴单面卸荷强度双折减法修正D-P准则研究

为了准确地评价巷(隧)道开挖面附近围岩的稳定性,采用真三轴卸荷扰动岩石测试系统对大理岩进行不同主应力加卸载试验,研究大理岩强度参数的演化特征。基于Mohr-Coulomb(M-C)准则与Drucker-Prager(D-P)系列准则匹配关系推导分析,探讨黏聚力c、内摩擦角?和Lode参数值的变化规律,确定最大衰减路径,得出黏聚力c和内摩擦角?的强度双折减系数。研究结果表明:(1)M-C准则和D-P准则计算破坏强度的条件是主应力为对称加卸载,在最小主应力单面卸荷的条件下,其准则计算的破坏强度值偏高;(2)M-C准则通过强度双折减后计算的破坏强度值偏低;(3)基于M-C准则强度双折减法对D-P准则进行修正,计算的破坏强度值更接近实际情况。研究结果对于控制地下工程灾害、保障施工安全具有重要的指导意义。

双强度折减法的配套折减机制

双强度折减法考虑了c、φ的不同折减程度,更符合真实情况.采用单独折减tanφ所确定的折减系数R_1和单独折减c所确定的R_2来定义双折减的配套折减系数K=R_1/R_2.分析发现该种定义符合前人所提出的物理、力学机制,从强度参数空间的角度解释了K=R_1/R_2在稳定系数大于1的黏性土质边坡中的合理性.用参数路径的概念分析双强度折减法的本质——强度参数的劣化,并围绕所提出的两个问题进行解释;结合初始强度参数点、临界状态点、折减路径、临界状态的分析,较为细致地分析了该方法计算过程和结果的意义.将4个算例的计算结果与传统强度折减法结果的对比,发现其结果均偏小,误差在5%以内.

双强度折减法的量化分析

双强度折减法(DRM)采用黏聚力和内摩擦角的非等比例的折减策略,更加符合真实情况,但对于该方法本身的研究仍然缺乏定量的分析与合理的阐述;通过安全系数的定义、折减路径以及临界状态这几个概念,在强度参数坐标系中,对双折减法和传统强度折减法(SRM)进行量化分析与对比,两种方法具有统一性,表现为DRM相当于从虚拟初始强度点开始折减的SRM.边坡失稳的渐进过程本质上为强度衰减的过程,其中c、tanφ遵循正比例函数关系;同时,强度储备的意义反映为初始强度面积S向临界强度面积S'逐步地逼近的过程,从而得到安全系数表达式;强度折减法的研究应围绕强度来进行,对于强度参数的折减只是强度弱化的实现形式,通过安全系数定义的分析以及算例结果数据的回归分析,表明临界状态是边坡的固有属性,一旦边坡的几何尺寸给定,它将是一个与初始强度参数无关的量.SRM和DRM的结果的异同分析对比,实际上是对临界点的分析.

双强度折减法在高边坡稳定性分析中的应用

有限元强度折减法主要用于边坡的二维稳定性分析,两个强度指标c、采用了同一折减系数,但传统的单一折减系数不能完全反映两个强度参数各自的安全储备特点。本文在前人研究的基础上,分析了双强度折减法的原理,并通过工程实例运用传统的单一强度折减法、内摩擦角不折减只对内聚力折减、内聚力不折减只对内摩擦角折减以及内聚力和内摩擦角以不同折减系数同时折减4种方法进行了有限元数值模拟,同时对该实例中荷载作用下的高陡边坡稳定性进行了计算与对比分析。结果表明:在高陡均质岩坡中,滑面的摩阻力(即内摩擦角)在边坡的稳定性中起主要作用,且在进行强度折减分析时内摩擦角的折减系数应小于内聚力c的折减系数。

基于双强度折减法的顺层岩质边坡稳定性分析

利用极限平衡法,对顺层岩质边坡进行双强度系数折减分析,提出了折减系数增幅比,根据增幅比确定抗剪强度折减原则,当坡体达到极限状态时确定其极限折减系数。分别以坡体的张拉裂缝深度和充水深度为单一变量,对比分析坡体稳定性发生变化时内摩擦角和黏聚力对其影响程度,最后根据双强度折减分析中极限折减系数定义坡体权重安全系数。研究表明:双强度折减法能够考虑内摩擦角和黏聚力对坡体的影响程度,对顺层岩质坡体进行双参数折减分析,最终定义双参数折减中内摩擦角的折减系数值为坡体安全系数,该结果更符合实际工程,能够为同类问题提供参考。

双强度折减法分析岩质边坡稳定性

利用离散元软件UDEC,采用双强度折减法、传统强度折减法对结构面强度参数黏聚力c、内摩擦角φ进行不同程度的折减,对比分析单直线型结构面、一组平行节理面和两组平行节理面3种典型类型结构面岩质边坡的稳定性。结果表明:对比传统强度折减法,采用双强度折减法对岩质边坡进行稳定性计算,分析得到的结果可以更真实地反映结构面强度参数c、φ各自的安全储备;对于含两组复杂节理的岩质边坡,折减至极限平衡状态时,两种方法得到的滑面位置不同。

基于双强度折减法的滑坡数值模拟研究

笔者基于西安市长安区航天基地消纳滑坡,使用ANSYS模拟软件建立模型并运用双强度折减法分析其稳定性。研究表明:只折减粘聚力时,随折减系数的增大,塑形应变区紧挨坡面成带状分布。安全系数为9.85;只折减内摩擦角时,坡体内部出现大面积的应力变化。随折减系数的增大,塑形应变区逐渐收缩为圆弧状。安全系数为5.33;航天基地垃圾消纳场滑坡安全系数为2.73,滑坡稳定。

考虑拉破坏的离散元双强度折减法的岩质边坡稳定性分析

岩质边坡在发生破坏时往往同时存在张拉破坏和剪切破坏。在考虑拉破坏的同时,结合双强度非等比例相关联折减法和强度折减的最短路径理论,改进了传统的双强度折减法,避免了以往双强度折减时选择比例系数的盲目性,所得的边坡稳定性系数更符合最小值理论。综合以上方法提出考虑拉破坏的离散元双强度折减法,并利用离散元软件udec对一顺层岩质边坡进行模拟。结果表明,该方法能够较好地反映边坡破坏过程中粘聚力与内摩擦角的发挥程度,所得稳定性系数与MP法所得结果更为接近,并且小于不考虑拉破坏时所得值。

双强度折减法在加筋土边坡稳定分析应用的研究

有限元强度折减法在加筋土边坡的稳定分析中被广泛应用,但因加筋材料和土体是2种性质迥异的材料,因此针对土体强度和加筋材料界面强度采用相同的强度折减系数是否合理值得进一步研究。通过建立加筋材料(土工格栅)界面直剪摩擦特性的三维数值模型,研究了土体强度和土工格栅界面强度的折减规律。结果表明,强度折减过程中土体强度和土工格栅界面强度的折减系数并不一致。为此,提出了土工格栅加筋土边坡稳定分析的双强度折减法,该方法能充分体现土工格栅的加筋作用,使稳定分析结果更合理。

基于双强度折减法对边坡稳定性的分析

均质边坡的二维稳定性分析常使用强度折减法,方法中2个强度指标c,φ采用同一个折减系数,但是c,φ各自的安全储备不同,单一的折减系数不能反映它们的衰减特性。文中针对工程实例中的某一均质边坡先后采用折减c,φ的方法定量分析其稳定性,旨在得到更加符合实际的折减系数和更能准确地反映c,φ各自的安全储备。

双强度折减法在矿山地质边坡稳定性分析中的应用研究

我国当下经济水平不断发展,各地随着矿山工程施工水平的提高都在不断地进行着大量基础建设项目。在当地的地质土壤情况较为复杂较难检测的省份开展基础的建设时,勘探从业者必须要对地质情况进行思考,尤其要考量地质边坡的稳定性对矿山工程项目建设运转的影响。而作为水工环地质工程师,要坚持“先勘察,后设计,再施工”的工作原则,将工程勘察的作用发挥出来,从而在最大程度上为之后的设计工作提供更为详细精准的地质工程资料,最终为工程建设做出贡献。鉴于此,本次研究通过在之前相关学者的研究成果上对双强度折减分析法的原理进行阐述,对双强度折减法应用于矿山地质边坡稳定性分析工作上的作用进行了研究阐述。

基于双折减系数法的岩质边坡平面滑动分析

离散元强度折减法是在众多的结构面组合中通过不断地等比例折减结构面强度参数c、tanф来寻找最先造成边坡失稳的滑动面。事实上,边坡在渐进破坏的过程中,无论是岩体或是结构面的强度参数并不是同等程度地衰减,如何选择合适的衰减路径是强度折减法首要考虑的问题。基于以上认识,首先建立不同几何构型的岩质边坡模型,分析单平面滑动和双平面滑动两种情况下的结构面c-tanф曲线变化规律,发现其中仅有在双平面滑动破坏模式下不同的临界状态点会对应不同的临界滑动面,然后通过算例以η=R_1/R_2(R_1为单独折减c所得,R_2为单独折减tanф所得)作为配套折减比例,寻求边坡双平面滑动临界失稳状态,比较两种折减方法的差异,发现双强度折减法得出的滑动面范围更小,传统强度折减法偏向保守。

含水率影响下煤系土边坡稳定性双折减分析

煤系土黏聚力和内摩擦角均受含水率的影响,但两者的变化趋势相差较大,不适于采用传统的单折减系数的强度折减法进行边坡稳定性分析。通过室内试验,得到了不同含水率情况下,煤系土黏聚力和内摩擦角之间的关系,并基于这种关系编写了双折减法程序,对煤系土边坡进行了稳定性分析,为同类型边坡的稳定性监测与控制提供一定的参考。

基于SLFT边坡双折减系数强度失稳判据

基于滑移线场理论(SLFT),提出了一种边坡双折减系数强度折减法失稳判据:当由滑移线场理论计算得到的极限状态下的边坡坡面(简称“极限稳定坡面”)与原坡面相交于坡脚时,判断边坡处于极限状态。基于提出的失稳判据构建了双折减系数倒数空间的临界曲线,并推导了整体安全系数计算公式。边坡算例计算结果表明:初始点和临界曲线的3种相对位置关系(点在曲线上方,点属于曲线,点在曲线下方)对应3类边坡整体安全系数(FS>1,FS=1,FS<1),整体安全系数计算结果与边坡状态相符合,确定的临界滑裂面形状以及在边坡中的位置都与已有结论一致。提出的失稳判据适用于计算配套系数和整体安全系数,实现了失稳判据的客观标准定量化。

基于灰色关联度法和强度折减法的边坡稳定性影响因素敏感性分析

针对强度折减法采用单一折减系数的不足,前人给出了双强度折减法的概念,但c、φ值以及其他参数在具体边坡失稳过程中发挥的作用还不得而知。为了研究不同土体本构参数对强度折减法的影响,本文基于灰色关联分析方法,对土体内摩擦角φ、黏聚力c、弹性模量E、泊松比μ、剪胀角Ф的影响程度进行分析。运用传统强度折减法模拟,分析影响因素与边坡稳定性系数之间的相关程度,剖析有限元中边坡稳定性的敏感要素,为双强度折减法提供参考并提出建议。结果表明,影响因素的敏感性大小按从大到小排列依次是:φ、c、μ、Ф、E;通过不同参数下的边坡滑动面对比,μ、Ф对于边坡的临界状态有较大影响,在强度折减时需要考虑这两者的影响。

考虑应变软化的鸡场镇降雨型滑坡数值分析

降雨入渗改变斜坡渗流场的同时也降低了土体强度,极易诱发滑坡。滑坡过程中,滑带土体常呈现应变软化现象。以应变软化模型为基础的双参数强度折减法的研究,目前处于起步阶段,以往研究及分析滑坡稳定性时均忽略了渗流场的影响。六盘水地区红棕色土保水性强,有明显的应变软化特征,该地曾发生多次大中型滑坡。根据红棕色土特点研究致灾机理,有利于滑坡的防治。针对六盘水鸡场镇周家坡滑坡建立三维地质模型,基于非饱和土流固耦合理论建立了坡体流场与应力场相互作用的数学模型,利用有限元和考虑土体应变软化的双参数强度折减法,对滑坡进行雨水渗流和稳定性模拟。结果表明:在降雨后雨水多在表层土中沿坡面切向和横向流入下缘和冲沟,并非全部垂直入渗。相对上缘其他区域,冲沟底部饱和度上升明显,强度下降最大。随降雨时间的延长,坡体内形成沿冲沟的塑性贯通区,使得滑坡稳定性大幅下降。降雨过程中对比经典折减法和考虑应变软化的双折减法所得稳定系数由偏小转为偏大,但差距均在4%以内。由此可见,红棕色土应变软化对滑坡稳定性负面影响不显著,且随降雨而减弱,建议对此类滑坡的防治重点在降低冲沟土体渗透性。研究结果可为同类滑坡的防治提供一定的理论依据。

边坡稳定性双强度折减法中潜在滑面的研究

依据安全系数的定义,传统有限元强度折减法的安全系数与双强度折减法的没有本质上的区别,都是基于强度储备概念的,都体现出强度弱化的本质,双强度折减法采用了异步的折减策略来实现强度弱化。利用有限元网格节点的等效塑性应变来判断潜在滑面的节点,一系列离散的节点组成了潜在滑面,为了得到连续光滑的滑面曲线,采取了最小二乘拟合的方法,对比了传统强度折减法与双强度折减法的潜在滑面。在确定边坡潜在滑面研究中有一定的参考应用价值。

基于双强度折减幅值加权法的公路边坡稳定性研究

基于双强度折减法(DRM)的研究现状,提出了两个需要进一步深化的问题,一是DRM在多岩土层边坡的应用性如何,二是寻找一种准确且方便快捷的最终边坡稳定系数的确定方法。据此提出了折减幅值加权的双强度折减法,以内蒙古某高等级公路多岩土层深挖路堑高边坡为研究对象进行了研究分析。首先,阐明了双强度折减法在实际工程中的研究思路,推导了DRM边坡最终稳定系数的计算模型。其次,以K2+550-K3+150挖方段典型高边坡为例进行双强度折减法分析,叙述了双强度折减幅值加权法的实现过程,并与极限平衡法以及常用的3种双强度折减法模型计算结果进行了对比。为进一步验证方法的普遍适用性及准确性,采用了澳大利亚ACADS协会的均质边坡算例,采用多种方法对3组不同抗剪强度参数下边坡的稳定性计算结果进行了对比。结果表明:边坡最终稳定系数为1.281,与极限平衡法的计算结果相差2.18%,其他双强度折减法最终边坡稳定系数结果均偏大;折减幅值加权的强度折减法每次计算结果均与实际情况相近,其他双强度折减法确定的最终边坡稳定系数计算结果较离散;折减幅值加权的双强度折减法计算结果更符合实际工程,完全可以运用到实际边坡分析中,并且除稳定系数外还有剪应变增量及位移等综合判据,具有普遍适用性和较高的准确性。