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。

含挖填界面边坡三维稳定性上限分析

针对工程实践中挖填交界面与边坡坡面走向线斜交的高边坡空间三维稳定分析问题,基于极限分析上限定理,构建拓展的三维牛角状破坏机构,通过引入机构参数挖填界面倾角α突出边坡特性,建立与之对应的功能平衡方程,采用序列二次规划优化算法求解强度折减后的边坡安全系数上限解。在此基础上,计算了宁夏黄土丘陵地区妙岭750kV变电站高边坡以及相关文献中极限状态下边坡稳定性系数γH/c工程案例,并将计算结果与有限元极限分析软件模拟值进行对比分析。结果表明:随着挖填界面倾角α的增大,边坡安全系数Fs上限解和模拟值均减小,两种方法的计算结果相对误差在5.9%以内,且拓展的破坏机构与数值模拟的剪切耗散变形模式基本一致;在极限状态下,拓展机构的上限解和数值模拟结果都十分接近于1.0,二者相对误差未超过8.3%。研究工作为此类高边坡空间稳定分析问题提供了一种简便实用的计算方法。

基于网格自适应加密策略的隧道稳定性三维极限分析下限有限元法研究

网格分布形式对三维极限分析下限有限元法的计算精度影响较大,为获取精确下限解,通常需对破坏区域进行密集网格划分,从而极易导致计算规模过大,求解效率低下。针对上述问题,提出一种基于单元应力的三维极限分析下限有限元“后验”网格自适应加密策略。首先,构建基于Mohr-Coulomb(M-C)准则和半定规划技术的三维极限分析下限有限元模型,避免了屈服准则的近似处理。其次,引入基于M-C准则的网格自适应加密策略,通过判断各个单元应力接近屈服的程度,确定加密点的坐标。然后,将加密点与原先节点组合构成新的点集,并重新划分网格,建立新的下限有限元计算模型。最后,利用所提方法研究隧道稳定性问题,表明利用所提网格自适应加密策略能够以较少单元精确模拟破坏区域应力分布,从而获取高精度下限解。

基于松散耦合方法的弃土场边坡三维建模及稳定性分析:以福州市闽清县白樟池埔建筑弃土场为例

近年来大规模的旧房拆迁改造及道路建设导致弃土方量剧增,弃土场已成为城市建设的重要附属工程。由于弃土场边坡结构松散、密实性差,较天然边坡更易发生变形破坏,弃土场的安全管理备受关注。为实现复杂工况下弃土场稳定性的快速分析,通过搭建ArcGIS和GeoStudio的松散耦合方法,构建了一套集可视化建模和模拟计算为一体的技术框架。为改良模型可视化效果,配合虚拟钻孔和空间插值方法改良地层曲面精度,完善了弃土场的三维建模技术。采用Python语言为程序接口完成跨平台模型数据交换,实现全时空全方位的多工况弃土场边坡稳定性快速预测。闽清白樟池埔建筑弃土场的应用实例表明,此方案能够实现弃土场任意断面的高质量识别和复杂工况下稳定性变化规律的快速预测,可见松散耦合方法在弃土场稳定性分析过程中具有显著的适用性和实用价值。

北盘江大桥推荐桥位安龙岸边坡稳定性分析

根据工程地质分析,北盘江大桥推荐桥位安龙岸边坡施加工程荷载后,存在滑动破坏的可能性。为判断安龙岸边坡的稳定性,分别采用Slide.v6007、Phase2 V9.0边坡稳定分析计算软件和FLAC 3D软件对安龙岸边坡进行二维和三维稳定性计算分析。计算分析显示,安龙岸边坡稳定性计算安全系数大于安全系数设计标准,从理论分析来看该边坡处于稳定状态,并且有一定的安全裕度。相对于二维分析的计算安全系数,三维分析的计算安全系数要大。安龙岸边坡稳定性分析结论为北盘江大桥推荐桥位的初步设计提供了较为合理的依据。

基于因子权重反分析的新近失稳土质边坡稳定性评价云模型

在强降雨等因素影响下,新近失稳土质边坡易再次发生滑动,并对现场救援人员的安全构成威胁。如何对该类边坡的稳定性进行快速、准确地评价,亟须解决。由于古滑坡的滑动面处土体的抗剪强度随着时间的推移有所提高,故无法直接套用古滑坡复活的评价方法。常用的极限平衡条分法或有限元等数值分析法又需要事先进行现场勘察,耗时较长影响救援进度。因云模型评价方法对评价因子的精度要求较低,可弥补上述方法的不足之处。但目前对云模型评价因子权重的研究,仍存在一些不足之处,故提出采用反分析法来计算各评价因子的权重。选取坡高等9个易于获取且是决定边坡稳定性的主要因素为评价因子,参照《地质灾害调查技术要求》和前人的研究成果对各评价因子的稳定分级区间进行划分,利用MATLAB程序语言平台生成相应的综合云模型。根据滑坡前各评价因子的数值反分析其权重的云模型特征参数,建立可方便快捷地对新近失稳边坡进行稳定性评价的云模型,使用Python语言和Qt Designer工具进行应用程序的开发。使用该应用程序对福建省永春县冷水村一新近失稳边坡2016年11月3—8日的稳定性进行评价,得到的结果与现场情况基本吻合,初步验证了该方法准确性。该程序的运行过程耗时较短,也验证了该方法的快速性。

基于岩体结构面识别技术的边坡稳定性分析

结构面是影响岩体边坡稳定性的最重要因素。利用无人机倾斜摄影技术获取某露天采场边坡的三维实景模型,结合边坡岩体结构三维识别系统(RMV~(3D)),对岩体结构面进行快速准确地识别。通过对边坡的结构面统计分析,识别出3组优势结构面,其中以J1和J2为主。基于结构面分析结果,建立了边坡岩体结构面二维网络模型。结合有限元模拟,探讨了不同结构面组合模式对边坡稳定性的影响。结果表明,结构面的存在导致边坡底部水平应力增大,位移明显增加,对边坡稳定性有不利影响,顺层结构面的存在更易引起滑移变形;2种结构面组合模式下,边坡应力应变特性与单一顺层结构面边坡基本一致。

滑坡稳定性分析及防治设计研究

针对土体强度参数的不确定性,文中提出了一种理论加数值的滑坡稳定性分析方法,结合可靠性法结果和定量法,并采用原位地质试验,综合确定土体强度参数的合理值。为了评估边坡稳定性,分别采用上限法和强度折减法进行极限分析和有限元模拟。研究表明,应力和应变主要集中在边坡的坡趾和顶部,为此提出了采用格构式锚杆挡墙、滑坡桩和裂缝填充等对策,以降低滑坡破坏的风险,基于有限元分析结果,验证了建议的可行性和有效性。

结构设计对三维打印树脂牙列模型尺寸稳定性的影响

目的 研究结构设计对三维打印上颌树脂牙列模型远期尺寸稳定性的影响。方法 使用模型扫描仪扫描上颌标准石膏牙列模型,导入3Shape软件中设计两组不同结构设计的牙列模型,分别为马蹄形实心模型和马蹄形空心模型。使用三维打印机每组打印5个树脂牙列模型。在打印完成后第1、2、3、5、7、14、21、28天,使用模型扫描仪对其进行扫描,并将扫描文件保存为“.stl”文件格式,导入Geomagic软件中与相应的模型设计文件进行偏差分析。结果 马蹄实心设计的打印模型组28 d内的偏差范围为(31.41±4.29)μm到(36.38±3.99)μm,马蹄空心组28 d内的偏差范围为(57.36±7.66)μm到(97.64±27.14)μm。两种结构设计的三维打印牙列树脂模型偏差均小于100μm。马蹄实心组打印完成28 d内的精度与第1天对比均无统计学差异(P>0.05);马蹄空心组打印后第7天开始,精度与第1天对比存在统计学差异(P<0.05),随着存储时间的延长牙列模型的形变变得明显。结论 马蹄实心结构设计的打印树脂模型长期尺寸稳定性良好。马蹄空心结构设计的打印树脂模型7 d内尺寸稳定性良好。

地震作用下反倾岩土复合边坡稳定性分析

基于极限平衡理论,通过顺次传递分析方法,建立了地震作用下反倾岩土复合边坡次生倾倒破坏的物理力学模型,推导了反倾岩土复合边坡在坡顶荷载、地震等作用下的稳定安全系数理论计算方法,并运用MATLAB软件编写了相应的计算程序,分析了地震荷载作用对反倾岩土复合边坡的整体稳定性和坡体破坏模式的影响规律。研究结果表明:当地震影响系数不断提高时,边坡安全系数迅速减小,坡脚剩余下滑力增加,坡体中滑动岩层和倾倒岩层数量均增加,稳定岩层数量减小,坡体岩层失稳破坏;岩层倾角、坡面倾角和岩层厚度的值越小,地震作用对边坡稳定性的影响越滞后;不同岩层横截面岩石强度参数和坡顶荷载作用下,地震作用对边坡整体稳定性的影响规律基本一致,坡体安全系数在k=0.2~0.3时出现拐点。

加固条件下地下连续墙槽壁稳定性三维分析

采用水泥搅拌桩对地连墙成槽槽壁进行加固是提高槽壁稳定性的重要方式。为了更好的实现对加固条件下地连墙槽壁稳定特性的分析和加固设计,提出了加固槽壁稳定性的三维分析模型。该模型采用半圆柱滑裂体假定,考虑搅拌桩对土体的支护作用,分析了加固后槽壁土体的受力特性,并根据加固搅拌桩剪切强度定义加固槽壁稳定性的安全系数。实例和有限元分析表明该方法能够实现对加固槽壁的合理分析,增加加固深度和提高加固体剪切强度都能有效提高槽壁稳定性,槽段开挖长度越长,加固强度越高,滑裂体最危险滑面对应的滑裂体深度也越深;滑体高度应基于最小安全系数搜索的方式确定。该方法为搅拌桩加固条件下槽壁稳定性分析和加固指标选取提供参考。

模块化组合式直流变压器的反下垂控制及其级联系统稳定性分析

直流变压器是将不同电压等级直流电网之间互联的重要设备,然而,源子系统与负荷子系统间阻抗不匹配,将不利于系统的稳定。针对基于多模块串并联组合式直流变压器的级联系统,分别对前后两级子系统提出与之相应的反下垂控制策略,来实现子模块间功率均分。为分析级联系统稳定性,通过建立系统小信号模型,推导出对应系统的阻抗与导纳模型,并运用MATLAB对所推导的阻抗与导纳模型结果进行了验证;然后通过阻抗稳定判据来分析系统参数对级联系统稳定性的影响,最后仿真验证了所提出反下垂控制策略有较好的应用效果。

基于强度折减概念的滑坡稳定性三维分析方法(I):滑带土抗剪强度参数反演分析

滑带土抗剪强度是滑坡稳定性分析和防治工程设计中十分重要而又难于确定的参数之一。因此,基于临界状态假定的二维反分析方法得到了广泛应用。但是,自然界发生的滑坡基本上呈三维形态,其主滑方向有时变化也较大,使得有必要研究一种滑带土抗剪强度的三维反分析方法和滑坡稳定性的三维评价方法。笔者建议了一种基于强度折减概念的滑带土抗剪强度反分析方法,即通过逐步折减滑动面的强度参数,使滑动面的塑性区完全贯通,此时,塌滑体处于极限状态,所用强度参数即为滑带土的平均抗剪强度参数。从洪家渡水电站1#塌滑体计算成果来看,反演的滑带土摩擦角较二维反演值低4.1,反映了滑坡体的三维效应,验证了所建议方法的可行性。

基于三维激光扫描空区精细化稳定性分析

地下回采空区探查与稳定性评价是目前众多矿山亟待解决的安全难题之一。以某旅游平硐为工程案例,采用BLSF移动式三维激光扫描测量系统现场探测并构建了平硐与空区三维点云模型,并据此建立了三维精细化数值分析模型,评估了基于真实形态的空区稳定性。研究结果表明,基于三维激光扫描的精细化数值模拟方法,能够更加准确地刻画空区形态,更加真实地反映空区稳定性特征。典型工程隔离矿柱稳定性良好,但平硐局部区域存在安全隐患。研究为同类矿山的空区稳定性安全评价提供了有益借鉴。

三维超声血管斑块定量分析技术对颈动脉粥样硬化斑块稳定性的评估效果分析

目的:分析三维超声血管斑块定量分析技术对颈动脉粥样硬化斑块稳定性的评估效果。方法:选取2020年5月至2022年5月收治的脑血管疾病颈动脉粥样斑块硬化患者78例,均行三维超声和CT血管造影(CTA)检查。三维超声检查患者颈动脉狭窄程度、动脉内膜-中膜厚度(IMT)、灰阶中位数(GSM)和斑块总体积、表面积、回声类型、均质性及新生血管,并以CTA检查为金标准,对比三维超声和CTA检查结果。结果:经CTA检查,78例患者中47例的颈动脉粥样硬化斑块稳定,31例不稳定。经三维超声检查,78例中42例的颈动脉粥样硬化斑块稳定,36例不稳定。三维超声检查的准确率为85.90%(67/78),敏感性为82.98%(39/47),特异性为90.32%(28/31),阳性预测值为92.86%(39/42),阴性预测值为77.78%(28/36),kappa=0.713,一致性优。稳定与不稳定患者间的三维超声影像学特征存在明显差异,不稳定患者的颈动脉狭窄程度、IMT、斑块总体积均大于稳定患者;GSM低于稳定患者;斑块回声不连续、斑内低回声、新生血管、形态不规则的检出率高于稳定患者(P<0.05)。稳定与不稳定患者的斑块面积相比差异无统计学意义(P>0.05)。结论:三维超声评估颈动脉粥样硬化斑块稳定性的准确率高,操作简单,可重复性高,是颈动脉粥样硬化斑块稳定性筛查较佳的检查方法,对制定患者治疗方案以及预后有重要参考意义。

基于三维激光扫描的尾矿库变化监测及稳定性分析

本文以金属非金属矿山可视化安全监测专项为依托,利用三维激光扫描技术对米易万年沟尾矿库进行安全监测,对2021年1月到2022年12月的库区进行了扫描监测。结果表明:现状干滩长度524.555 m,万年沟尾矿库万年沟库区面积增加14.5万m^(2),堆积坝高由1579.249 m增加至1589.09 m共增加9.841 m,筑坝速率为4.9205 m/a;新增堆排尾砂约1265.7万m^(3),堆排速率为660.365万m^(3)/a;尾矿库总库容较大,筑坝速率、堆排速率较快,为防止溃坝带来的严重后果,运用了三种极限平衡法,其计算结果表明尾矿库目前处于稳定状态。

露天矿反倾边坡稳定性分析及加陡可行性研究

以研山铁矿西帮反倾边坡为工程背景,探究其最终境界加陡的可行性。通过现场地质调查,掌握了影响边坡稳定性的关键因素,针对西帮反倾边坡破坏模式,开展了原设计境界边坡稳定性研究工作;结合国内外矿山工程类比,对研山西帮反倾边坡加陡范围进行了初步分析,对不同加陡角度安全系数进行验算。结果表明,原设计境界反倾边坡满足安全要求,具有加陡1°~2°的可行性;从安全方面考虑,加陡1°更加稳妥。

三维地质建模技术在边坡稳定性分析中的应用——以涔天河水库2#泄洪洞进口边坡为例

近年来,随着数字技术迅速发展,国家多次提出要推动水利行业的数字化应用水平,在BIM技术的推动下,三维地质建模技术正在成为水利水电工程地质工作的热点。在对涔天河坝址区进行地质调绘的基础上,应用GeoStation对右岸2#泄洪洞进口边坡实现三维地质建模,通过模型分析结构面切割组合关系对边坡稳定性的不利影响,利用迈达斯岩土对边坡稳定性进行计算,对该边坡进行支护的必要性及防护工程的有效性、经济性、合理性、适用性进行科学的论证起到辅助作用,助力提出具有针对性的支护方案。

边坡稳定性的三维极限平衡分析方法及应用

边坡稳定性评价，特别是对于具有复杂几何特征的问题，应作为三维问题来处理。文中提出了一种评价边坡稳定性的三维极限平衡方法。该方法中滑面可采用４ 种类型：天然不连续面，剪切作用形成的球面，剪切作用形成的旋转椭球面和组合面。程序使用者可结合工程经验方便地确定可能的滑面，对工程上可能的多个滑动方向进行计算。同时可考虑地下水作用、地震等因素。水库库岸滑坡区分析算例表明，该方法及ＳＳＡ３Ｄ 程序适合处理三维边坡稳定性评价问题。

基于强度折减法的边坡稳定性三维有限元分析

将强度折减法应用于边坡稳定性分析中,折减土体强度,代入有限元程序进行计算,直至计算不收敛,此时的折减系数即为安全系数。将强度折减法应用于边坡稳定性的三维分析,结合工程实例,基于强度折减法的边坡稳定性有限元法和传统极限平衡法的计算结果,对边坡稳定性二维分析和三维分析的结果进行了对比,表明基于强度折减法的边坡稳定性三维有限元分析是可行的。在边坡稳定性分析中,为得到更符合实际情况的结果,在有条件的前提下宜补充进行边坡稳定性三维分析。