基于双折减系数法与极限平衡法的顺层滑坡稳定性分析

以四川省布拖县龙潭乡冯家坪滑坡为例,利用FLAC3D软件设计了基于双折减系数法的滑坡稳定性分析程序,应用“GIS-Rhino-FLAC3D”耦合技术建立三维地质体模型。考虑黏聚力和内摩擦角在滑坡失稳过程中衰减速度和弱化程度的不同,以及非饱和土中基质吸力对土体抗剪强度的影响,提出一种以黏聚力和摩擦力的衰减权重定义综合安全系数的双折减系数法,并采用极限平衡法作对比计算,研究分析了顺层滑坡的稳定性。结果表明:设计的抗剪强度参数双折减程序可以得出安全系数云图,直观地反映滑坡安全系数的空间分布特征;与传统强度折减法相比,所提出的双折减系数法计算的滑动面分布范围和综合安全系数更精确,较极限平衡法误差更小,可以准确地反映滑坡的稳定状态。研究结果可为双折减系数法应用于滑坡灾害的防治提供参考。

基于强度折减法的浅埋偏压隧道——边坡联合地层稳定性研究

为了解决当浅埋偏压段的隧道与软弱夹层相交时,边坡与隧道联合地层稳定性安全问题,通过理论分析和FLAC 3D有限差分数值模拟方法研究了在基于抗剪强度折减法的理论基础下,将抗拉强度进行折减,即抗拉剪强度同步折减法,采用该理论对不同软弱夹层倾角和不同软弱夹层与隧道的相对位置下进行模拟,分析边坡与隧道联合地层的安全系数变化规律和塑性区发展过程。结果表明:地层的失稳形式主要分为受隧道稳定性控制和受隧道稳定性和边坡稳定性共同控制两种。且在考虑抗拉剪强度同步折减下,由隧道底部产生的剪切屈服区和地表顶部的张拉屈服区发生贯通相连,边坡逐渐失稳滑移。修正后的M-C准则因考虑了抗拉强度的折减,更符合岩土体破坏类型,结果较M-C准则更为准确。

基于强度折减法的高填方路基边坡稳定性分析

基于有限元强度折减法,考察了某高填方路基不同填筑高度(10.94 m、26.80 m和42.87 m)条件下的位移及边坡稳定性,重点分析了工程比较关心的老填土区对填方路基稳定性的影响。通过计算分析得出,随着填筑高度的不断增加,填方路基水平位移和竖向位移基本呈现线性增加,且水平位移最大值出现在老填土区域,而竖向位移最大值出现在靠近老填土区域;不同填筑高度时路基边坡的安全系数分别为2.500、2.501和1.894,均大于规范规定的1.350,项目整体稳定状态良好,且有一定的安全储备。计算分析结果为工程设计提供了依据,并指导了项目的实际施工,取得了良好的效果。

基于强度折减法下不同失稳判据对边坡稳定性的影响

为了充分了解不同失稳判据准则下强度折减法对分析边坡稳定性的影响,解决有关边坡失稳的问题,利用ABAQUS有限元软件平台开展了不同失稳判据准则下有限元强度折减法对分析均质土坡稳定性影响的研究。详细分析了在不同失稳判断准则下,利用强度折减法所得到的边坡安全系数之间存在差异性;并对不同失稳判据下土体强度参数的变化将对边坡稳定性所产生的影响进行了分析。研究结果显示:不同的失稳判据下利用强度折减法所得的安全系数之间存在一定的差异性,但其影响程度由土体强度参数在一定范围内的变化所决定;与此同时,土体粘聚力、内摩擦角和泊松比等参数的变化对于边坡临界状态时内部的塑性区的发展和滑动面的形状还存在一定的影响。

基于极限平衡法与强度折减法的某高寒高海拔矿山边坡稳定性分析

为验证西部高寒高海拔地区某露天矿山设计边坡稳定性是否满足现行规范要求,并分析露天开采导致的位移变化规律,本文参考矿区终了境界平面图选取具有代表性的典型剖面,结合矿区实际情况、工程地质条件、室内物理力学试验,利用H-B准则等,综合确定矿区边坡的岩土体物理力学参数;采用极限平衡法中的不平衡推力法和M-P法及有限差分强度折减法,以安全系数为指标,验证了设计边坡的稳定性。通过极限平衡与强度折减计算结果的对比,验证了强度折减法计算潜在滑动面形态及安全系数的可靠性。在此基础上,分析强度折减前,在岩体开挖、施加爆破及地震荷载下矿山边坡的位移显现规律。研究结果可为露天矿山设计中的边坡稳定性定量分析提供参考。

基于双折减系数法的重力坝抗滑稳定性研究

鉴于岩土体失稳破坏过程中粘聚力和内摩擦角发挥的作用并不相同,采用同一折减系数并不能真实反映出重力坝滑动直至失稳的破坏过程。以我国西南某重力坝为研究对象建立坝体-地基三维仿真模型,基于对粘聚力和内摩擦角采用不同折减系数的双折减系数法研究该重力坝在设计地震作用下的抗滑稳定性问题。结果表明:等比例强度折减法计算结果夸大了重力坝的抗滑安全裕度;采用双折减系数法分析重力坝在地震作用下的抗滑稳定性是可行的,且能更加真实地反映出重力坝在滑动失稳过程中粘聚力和内摩擦角各自的安全储备。

基于强度折减法的河岸边坡稳定性分析

某市河道边坡因常年缺失治理,边坡存在失稳隐患,为防止损害人民的生命财产安全,对河岸的边坡进行支护治理。采用挡土墙与木桩结合的支护方案对边坡进行支护,木桩紧密排列,截面为实心圆形。通过采用Midas对支护的边坡进行稳定性分析,利用GeoStudio软件采用强度折减法计算了支护边坡的安全系数,对比两种支护方案的稳定性与造价。虽然两个方案都满足要求,但木桩在挡土墙右侧2.6m处进行支护的方案,边坡支护更具稳定性,造价也比较低,且满足规范要求。因此选择的方案来进行支护河道的边坡。

基于有限元强度折减法的Midas/GTS三维模型露天矿边坡稳定性研究

矿产资源作为世界社会和经济发展的重要物质基础,在各个领域都具有重要的作用。目前,矿石的开采主要分为露天开采和地下开采,露天开采具有安全性高、生产成本低等特点,是许多矿山首先的开采方式。然而随着矿石资源不断向深处开采,深凹露天矿逐渐成为世界上露天矿山的一种发展趋势,在这个过程中出现了大量的高陡边坡,对矿山的安全生产造成了影响。因此,针对露天矿山边坡进行稳定性分析,对于保证矿山安全生产具有重要理论与实际意义。

基于PFC模拟的饱和粉砂强度折减范围研究

为验证基于颗粒流程序(particle flow code,PFC)模拟的饱和粉砂土体变形和破坏状态下土力学参数与孔隙度的关系,以呼和浩特市地铁2号线公主府站至呼和浩特站盾构区间前期钻探土样为研究基础,对饱和粉砂进行一系列密度梯度的三轴不固结不排水室内试验,根据换算公式将密度指标转化为孔隙度指标,对孔隙度与内摩擦角之间的关系式以及孔隙度、围压与变形模量之间的定量关系式进行拟合。通过离散元法进行三轴数值模拟试验,监测试件在压剪过程中孔隙度随试件变形的变化规律,从而确定饱和粉砂在弹塑性变形阶段和破坏阶段土体孔隙度与变形模量及内摩擦角之间的关系。结果表明,土体强度随密度的增加而增加,基本呈现线性增加的规律。将孔隙度随土体应变变化的曲线对应到内摩擦角随孔隙度变化的拟合曲线中,可以得到饱和粉砂不同阶段土力学参数的取值范围,明确土体强度折减范围。通过PFC模拟曲线确定不同阶段对应的区段,为完善饱和粉砂强度折减规律分析提供了新的方法。

一种双折减系数的强度折减法研究

传统的强度折减法采用相同的折减系数对黏聚力和内摩擦角进行折减,边坡达到临界状态时的折减系数就是边坡的安全系数,此单一折减系数的折减方法被定义为等比例折减。对于一个边坡几何构型和岩体重度确定的边坡而言,使边坡处于临界状态的黏聚力和摩擦系数组合并不惟一,等比例强度折减法所得到边坡临界状态的黏聚力和摩擦系数只是其中可能的一种潜在组合,因此,其只是众多寻找临界状态方法中的一种折减形式,并不一定就是最优的折减方式。基于以上认识,首先建立不同边坡形状、不同岩体重度条件下临界状态边坡的c-tanφ曲线,假设岩体的黏聚力和内摩擦角在衰减破坏的过程中应沿着距离c-tanφ临界曲线最短的路径折减,进而建立黏聚力和内摩擦角的配套折减原则,提出了一种双参数强度折减法。最后,通过3个算例比较了等比例强度折减法与双参数强度折减法的差异,结果表明,等比例强度折减法和双参数强度折减法得到的边坡临界状态并不相同,后者得到的临界滑动面范围要比前者得到的滑动面范围大。

桩基础双折减系数有限元强度折减法极限分析

现行桩基础安全系数是对桩-土系统安全的总体性评价,尚不能明确桩侧剪移摩阻力、桩端阻力的发挥程度,模糊了基桩的力学特性。为此,基于不同的端阻力、桩侧阻力的发生机制以及占总承载力的比例不同,建立了桩端、桩侧地基两种安全储备系数(F1、F2),通过强度折减法非线性有限元极限分析实现了客观评价桩端、桩侧阻力的安全性问题。建议了桩端安全储备系数—位移曲线(F1-s曲线)和桩侧安全储备系数—位移曲线(F2-s曲线)的拐点、桩端安全储备系数—桩端阻力曲线(F1-Qu)和桩侧安全储备系数—桩侧阻力曲线(F2-Qs曲线)的拐点V型尖点的前一折减系数分别为当前桩顶荷载条件下基桩的桩端阻力安全储备系数F1和桩侧阻力安全储备系数F2。分析表明,地基材料的强度参数(c、)接近于实际情况时,双折减系数强度折减法计算结果接近于静载荷试验、荷载增量法和单折减系数法的计算结果,且F1-s曲线拐点、F2-s曲线拐点、F1-Qu曲线V型尖点、F2-Qs曲线V型尖点等物理意义较明确,计算的桩-土系统安全储备系数F接近于单一折减系数法确定的安全储备系数,双安全储备系数F1、F2具有一定实用性。

考虑岩土体力学特性自然劣化规律的双折减系数强度折减法研究

强度折减法为边坡稳定分析提供了较好的思路,在传统的强度折减法中,对边坡岩土体的黏聚力和内摩擦角采用相同的折减系数,但岩土体力学参数在劣化过程中有其自然规律,不一定是同步折减的,也就是说同步折减的思路不一定满足岩土体参数本身的劣化规律。基于此,以黏性土边坡为研究对象,以含水率变化导致其力学参数劣化规律为例,收集整理了大量试验资料,分析得到了含水率变化情况下黏性土的黏聚力和内摩擦角劣化统计规律,并基于此提出了一种考虑岩土体力学参数自然劣化规律的双折减系数强度折减法和综合安全系数计算方法。标准边坡和实例边坡的计算结果表明,所提出的双折减系数强度折减法可以较好地反映边坡的实际安全稳定情况。

双安全系数动态局部强度折减法在边坡稳定分析中的应用

针对传统的强度折减法未考虑到边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差异及边坡所有单元的强度参数均折减的问题,对边坡材料强度参数粘聚力和内摩擦角分别采用不同的折减系数,并根据屈服接近度判别标准,逐步调整折减区域,提出了边坡稳定分析的双安全系数动态局部强度折减法。实例应用结果表明,该方法能够较好地反映边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差别,可模拟边坡失稳演变过程,得到的安全系数一般小于传统强度折减法和动态局部强度折减法。

基于有限元强度折减法的支护结构边坡安全系数计算方法研究

为得到合理的支挡结构边坡安全系数,将支挡结构极限承载力和极限变形量作为额外的有限元强度折减法收敛条件即可得到较为准确的边坡安全系数。论文介绍有限元强度折减法的基本原理,阐述有限元强度折减法中安全系数的计算流程,通过实际工程案例,详细分析有限元强度折减法在支挡结构边坡中的应用。

基于强度折减法的坑中坑整体稳定性数值模拟分析

近年来国内外发生了多起因设计计算过程中忽略了内外坑的影响而造成坑中坑基坑失稳的重大事故,因此坑中坑的整体稳定性分析问题亟待解决。为解决此类问题,文章借助ABAQUS建立三维坑中坑有限元模型,采用强度折减法分析坑中坑基坑内外坑相互影响规律及坑中坑基坑破坏形式,并与传统理论计算方法进行对比。结果表明:主动区塑性区范围及滑裂面位置主要受外围护结构深度影响;坑中坑基坑内外坑间距增加,基坑安全系数不断逼近极限值。

舰船板格的许用应力折减系数研究

共同规范通过控制板格中心塑性变形,建立了AC-S和AC-SD工况的失效衡准,给出了考虑总纵应力影响的板格局部强度校核公式。但规范背景文件没有提供校核公式中许用应力折减系数的推导过程,分析对象仅限于油船和散货船的典型板架结构,对其他船型适用性有待探讨。本文采用非线性有限元方法,计算板格中心在总纵面内应力和侧向压力联合作用下的塑性变形,分析了折减系数的拟合方法,拟合得到的折减曲线与共同规范校核公式的折减曲线对比验证,变化趋势吻合良好。再考虑基本尺寸和材料的差异性,针对舰船上典型高强度、小间距的薄板结构形式进行了总纵应力折减方法研究,可以为舰船纵骨架式的板格局部强度评估提供参考。

强度折减法在不稳定斜坡稳定性评价中的应用性探讨

针对尚处蠕变阶段的不稳定斜坡,传统方法在岩土体参数选取和稳定性评价中存在诸多弊端。有限元强度折减法通过数值模拟,可优化岩土体参数,较精准地查找出一级或多级潜在滑动面,为精确的稳定性评价提供可靠依据。该文结合盘州市上西铺不稳定性斜坡勘察实例,计算出滑体、滑动面岩土体参数,查出多级潜在滑面,并得出符合实际的稳定系数,取得了良好的应用效果。该方法在工程实例中成功运用,说明该方法优越性明显,具有较大的推广意义。

基于强度折减法及雷达探测法的破碎岩质边坡的稳定性研究

露天矿山断层破碎带附近的终了边坡的稳定性是矿山开采过程中重点研究对象,也是近年来国内外学者所研究的重要地质灾害之一。为了研究某矿山岩质破碎终了边坡的稳定性,以强度折减法为计算核心,采用雷达探测法提供基础岩体数据,并通过室内岩石力学试验法和结构面检测法等综合技术手段对该矿山两处破碎带(Ⅰ-Ⅰ剖面和Ⅱ-Ⅱ剖面)的岩体性质及边坡的稳定性分别进行了研究。结果显示:Ⅰ-Ⅰ剖面和Ⅱ-Ⅱ剖面的岩体力学参数均相对较低,但是边坡的整体性相对较好,通过三维数值计算得出两个剖面的最大剪应变的变化均不大,且两剖面最大剪应变的位置均出现在终了边坡的底部,边坡的上部和中部均没有产生大量的应变集中现象;通过对该矿区进行数值计算得出两处破碎带,随着矿区的开采,台阶坡面角设计为60°时,边坡的安全系数分别为1.61和2.41,两个边坡均处于稳定状态。

基于局部强度折减法的地下洞室群“危险区”破坏判据及其工程应用

为准确评价大型地下洞室群的安全状态,探究基于局部强度折减方法的地下洞室群安全系数求解方法。将屈服接近度(YAI)小于0.1的区域定义为“危险区”,以洞室之间围岩“危险区”贯通作为洞室群整体破坏判据,将“危险区”贯通时对应的折减系数定义为洞室群破坏的安全系数,定量评价洞室群整体稳定性,解析各类洞室群破坏判据计算结果差异。研究结果表明:1)各判据对应的安全系数从大到小依次为等效塑性应变贯通、塑性区贯通、关键点位移突增、“危险区”贯通;2)以关键点位移突增为标准,另3种判据求出的安全系数误差分别为33.7%、13.9%、2.6%;3)基于“危险区”贯通的安全系数计算结果与位移突增判据更为接近,以“危险区”贯通为破坏判据的破坏区与工程实际围岩的破坏特征相符合,计算量更少。

用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数

利用有限单元法 ,通过强度折减来求边坡稳定安全系数。通过强度折减 ,使系统达到不稳定状态时 ,有限元计算将不收敛 ,此时的折减系数就是安全系数。安全系数的大小与所采用的屈服准则有关 ,本文对几种常用的屈服准则进行了比较 ,导出了各种准则互相代换的关系 ,并采用莫尔 -库仑等面积圆屈服准则代替莫尔 -库仑准则 。