塑性应变能突变判据在重力坝动力抗滑稳定分析中的应用

重力坝在地震作用下的抗滑稳定性较静力工况下的复杂许多,需要合适的判据对其稳定状态进行判别。笔者通过提取地震后的重力坝坝基塑性应变能,建立其与折减系数的关系曲线,以坝基震后塑性应变能突变为失稳判据分析重力坝在地震作用下的抗滑稳定性,并与传统的特征点位移突变、塑性区贯通判据计算结果进行对比。结果表明:采用塑性应变能突变判据与传统判据的计算结果相近,准确性有保证;塑性应变能突变判据通过观测坝基震后整体塑性应变能这一单值变量的变化趋势来判定重力坝抗滑稳定性,得到的结果唯一,是分析重力坝动力抗滑稳定性的较优选择。

塑性应变能判据在含组合软弱结构面岩质边坡动力稳定分析中的应用

由于地质构造作用,一处岩质边坡往往在几个软弱结构面的共同作用下发生失稳,其破坏形式与单一软弱结构面的破坏形式有较大差异,尤其是在地震的往复作用下,其稳定性分析十分复杂,需要合适的判据对其稳定状态进行判别。鉴于塑性应变能具有客观性强,能真实反映岩土体稳定性的特点,本文基于有限元软件ABAQUS使用强度折减法建立某一实际水利工程含组合软弱结构面岩质边坡震后塑性应变能与折减系数的关系曲线,以震后塑性应变能突变为失稳判别准则对边坡在地震作用下的稳定性进行了分析,并将计算结果与常用特征点位移突变、塑性区贯通判据结果进行对比。结果表明:塑性应变能突变判据与特征点位移突变、塑性区贯通判据得到的结果相近,准确性有保证,且不受观测点选取等主观因素影响,得到的结果唯一,是在分析含组合软弱结构面岩质边坡动力稳定性时的较优选择。

塑性应变能判据在边坡动力稳定分析中的应用

目前常用边坡失稳判据主观性较大,而塑性应变能具有数值单一、概念明确、能真实反映结构稳定性的特点。基于有限元软件ABAQUS,以我国某大型水利工程右岸边坡为研究对象,以震后边坡整体塑性应变能突变为失稳判别标准,确定边坡安全系数,并将所得结果与塑性区贯通判据和位移突变判据的结果进行对比。结果表明,基于塑性应变能判据得到边坡在0.2 g地震动作用下的安全系数为1.85,与塑性区贯通和位移突变判据得到的结果接近,该判据在动力工况下的准确性有一定保证。

主余震对边坡抗滑稳定性影响研究

目前在边坡的抗震稳定性分析中,大多仅考虑了主震对边坡稳定性的影响,而忽视了余震的作用。为更深入地了解主余震对边坡抗滑稳定性的影响规律,笔者以我国西南某水电站边坡为研究对象,假定该边坡为均质边坡,建立动力分析模型,基于强度折减法,以塑性应变能突变和塑性区贯通为失稳判据,对该边坡在单主震以及主余震作用下的抗滑稳定性进行了研究分析。结果表明:相比于单主震作用,主余震作用下边坡的塑性应变能更大以及塑性区更深;单主震及主余震作用下的边坡安全系数分别为1.35和1.32,说明仅考虑主震而忽视余震的作用会夸大边坡的安全裕度,在边坡抗震稳定性分析中应加以重视。

基于强度折减法的三维边坡失稳判据

为了寻求基于强度折减法的三维边坡稳定分析的合理判据,依托珍珠坝边坡采用FALC3D对位移突变判据及塑性区贯通判据进行分析,并与ANSYS计算结果和二维极限平衡结果进行比较。结果表明:在采用强度折减法对三维边坡稳定分析时,位移突变判据根据总位移增量和折减系数关系曲线较易识别突变点且特征点选在边坡坡顶滑体上较为合理;针对塑性区贯通判据的不足,提出了以贯通率增量和折减系数曲线上的突变点来判别边坡稳定性。因此,三维边坡失稳判据的合理选用应遵循以下原则:建议在滑带明确的情况下采用塑性区贯通率增量突变判据,在滑带未知的情况下采用位移增量突变判据。

边坡临界失稳状态的判定标准

为了建立边坡临界失稳状态的统一判据,对同一算例分别实施3种判据:塑性区贯通判据、计算不收敛判据、位移突变判据.采用拉格朗日元法对边坡进行弹塑性稳定分析,将3种判据得到的安全系数与Janbu法的结果进行对比.结果表明:塑性区贯通并不一定产生边坡失稳,该判据得到的安全系数偏小;计算不收敛判据得到的安全系数与Janbu法十分接近,但其无法反映边坡的变形过程,且具有一定的人为任意性;位移突变判据确定了边坡稳定形态与折减系数的定量关系,通过双曲线方程拟合可方便地得到安全系数,其求解精度高,物理意义明确.

锦屏二级水电站深埋引水隧洞群允许最小间距研究

锦屏二级水电站引水隧洞群最大的特点是埋藏深、地应力高、外水压力大。这一极端复杂的赋存环境给4条引水隧洞的中心线间距确定带来了很大的挑战。为此,首先通过流-固耦合的数值计算方法,对洞间岩体塑性区贯通与否、隧洞壁面关键点位移曲线拐点、收敛位移是否超出相关规范共3种判别标准进行分析后,得到引水隧洞群最小理论间距值为50m。进而在类比与引水隧洞本身相邻的辅助洞和国内外几个典型深埋隧洞的洞径、埋深和间距的基础上,综合确定深埋引水隧洞群的最小允许中心线间距为52m,为当前设计采用60m洞间距提供了有力的理论支持。

某混凝土重力坝极限抗震安全评价

针对某重力坝典型非溢流坝段抗震问题,运用ADINA软件建立了反映坝体混凝土与地基岩体材料非线性的重力坝抗震分析模型,采用地震动超载的方法对重力坝的极限抗震能力进行了分析,并探讨了分别以坝体混凝土开裂区贯穿和地基塑性区贯通作为大坝和地基动力稳定判别标准的抗震安全评价方法。结果表明,该重力坝典型坝段能承受峰值加速度约为0.826g的地震。

支盘桩的非线性有限元分析

为了分析支盘桩在不同工作条件下的工作性能及桩土相互作用机理,采用ANSYS软件,借助不同的土体力学参数,对支盘桩进行了非线性有限元数值模拟研究.计算表明,支盘分担了大量上部荷载,并且其分担的比例跟所施加的荷载及土体的弹性模量有关;支盘桩塑性区的贯通是由下向上发展的;桩顶土体水平位移向轴,从桩体第一个支盘附近起,桩周土水平位移背轴;荷载达到一定值时,支盘会与其上部土体发生脱离.

有限元荷载增量法在判定桩基础极限荷载的应用

针对桩基础极限承载力数值模拟的差异性,以及判定极限荷载时的明显差异,开展了有限元数值极限分析方法的研究。运用荷载增量法对桩基础极限荷载进行数值模拟,得到了3种通过荷载增量法判定极限荷载的方法:P-s曲线判定法,曲线有明显第二个拐点,其后近似平行于s轴,第二拐点对应荷载为极限荷载;数值计算不收敛判定法,即计算刚不收敛时的前一点对应荷载为极限荷载;塑性区贯通判定法,该法只适用于判断计算的正确性。研究表明,遵循判定规则,提高数值极限分析计算精度,可以准确判定极限荷载;并提出临近桩基破坏时减小加载量,在P-s曲线中可以找到陡降的破坏点。

富水岩溶隧道掌子面安全岩柱厚度研究

富水岩溶隧道施工时掌子面前方的安全岩柱对保障隧道的安全施工至关重要。为了计算出较为合理的隧道掌子面安全岩柱厚度,以华丽高速营盘山隧道为依托,基于塑性区贯通准则及位移突变准则,建立三维流固耦合数值模型,分别对不同埋深、溶洞内水压力及开挖方法下的掌子面安全岩柱厚度进行了研究,并给出掌子面安全岩柱厚度的区间。结果表明:隧道安全岩柱厚度随隧道埋深及掌子面前方溶洞内水压增加而增大;隧道一次开挖洞径越小,支护越及时,安全岩柱厚度越小;最小安全岩柱厚度区间随隧道埋深增加而增大,但随掌子面前方溶洞内水压增大而减小。采用交叉中隔壁法开挖时,掌子面安全岩柱厚度及安全岩柱厚度区间均最小,对岩溶隧道掌子面的稳定性也最好。

基于强度折减法的尾矿坝稳定性数值模拟分析

采用ANSYS有限元软件建立某尾矿库坝体的三维有限元模型,然后将该模型导入FLAC3D进行尾矿坝稳定性分析.选取Mohr-Coulomb理想弹塑体本构模型,采用强度折减法并以塑性区贯通为失稳判据计算尾矿坝安全系数.该方法最终得出的尾矿坝安全系数为1.93,与瑞典圆弧法计算结果(1.90)基本一致.

基于强度折减法的某水利工程边坡静动力稳定性分析

使用大型有限元软件ADINA建立中国某水利工程右岸边坡的二维有限元仿真模型,基于强度折减法,使用塑性区贯通判据和关键点位移突变判据对该边坡在静力及动力工况下的稳定性进行分析。结果表明:边坡在静力工况下的安全系数为2.4,在0.2g地震动作用下的安全系数为1.88,即该边坡在静力及动力工况下均具有较大的安全裕度。

基于FLAC的某工程地震作用下的边坡稳定性分析

地震是一种较为频发的地质现象,在地震发生时,释放大量的能量,导致边坡失稳。文章基于FLAC软件建立了某工程边坡的二维有限元仿真模型,采用强度折减法和地震超载法对边坡的动力稳定性进行分析。数值模拟计算成果表明:采用强度折减法,边坡安全系数为1.90,地震超载法计算安全系数为3.35。当两种方法均达到临界塑性贯通时,采用地震超载法,边坡塑性区范围较强度折减法范围大。

双折减系数法在单双面边坡稳定分析中的应用

传统的强度折减法对粘聚力和内摩擦角采用同一折减系数,但粘聚力和内摩擦角在边坡失稳时发挥的作用不同,采用同一折减系数不能反映粘聚力和内摩擦角各自的安全储备,因此,该文采用双折减系数法对单面和双面边坡的稳定性进行分析。结果表明:在单面边坡中等比例折减和双折减计算出的安全系数分别为1.25和1.286,在双面边坡中两种方法计算出的安全系数分别为1.15和1.17,双折减系数法计算出的滑动体范围和安全系数均稍大于传统等比例折减法计算出的结果,采用双折减系数法进行类似边坡工程的稳定分析是可行且更加合理的。

地震作用下的边坡稳定性分析

以高新沙水库水利工程右岸边坡为研究对象,基于大型有限元软件ADINA建立了该边坡的二维有限元仿真模型。以塑性区贯通为失稳判别标准,分别采用强度折减法和地震超载法对边坡的动力稳定性进行了研究。研究结果表明:当边坡塑性区贯通坡顶时,该边坡的强度折减系数和地震超载倍数分别为1.88和3.2,因此可以判定该边坡的折减安全系数和超载安全系数分别为1.88和3.2;地震超载法计算出的边坡塑性区范围要大于强度折减法计算出的塑性区范围。

露天矿边坡锚固参数地震响应敏感性分析

利用FLAC^3D软件建立了锚固露天矿边坡数值模型,研究了锚固参数对锚杆动力响应、边坡位移响应以及边坡塑性应变贯通长度的影响,并通过权重分析法对锚固参数进行了敏感性分析。研究结果表明:随着锚杆长度和锚孔直径增加,边坡永久水平位移和塑性应变区贯通率都减小,锚杆轴力峰值逐渐增大;随着锚杆竖向间距增大,三者均增大;随着锚固倾角增大,边坡永久水平位移和塑性应变区贯通率先减小后增大,锚杆轴力峰值则先增大后减小;锚固参数对锚杆轴力的影响权重由高到低依次为锚孔直径、锚杆长度、锚杆间距、锚固倾角;对塑性应变区贯通率影响权重由高到低依次为锚杆间距、锚孔直径、锚杆长度、锚固倾角;对边坡位移的影响权重由高到低依次为锚杆间距、锚杆长度、锚孔直径、锚固倾角。

弹塑性有限元强度储备法在渗流应力耦合分析中的应用研究

地下水的存在会使渗流场和应力场相互作用、相互影响。由于渗透静水压力的作用,坝体各应力分量最大值增大,也使坝体的各特征点处的应力集中现象加剧,因此从实际工程情况以及渗流对计算的影响考虑,采用流固耦合方法分析重力坝深层抗滑稳定问题很有必要性。借助有限元分析软件ABAQUS,分别以计算收敛性、位移突变和塑性区贯通作为失稳判据,在考虑渗流-应力耦合理论基础上,采用强度储备法对重力坝深层稳定安全度进行评价,探讨不同重力坝坝基模型情况下各失稳判据的适用性和安全情况。结果表明,在利用强度储备法研究坝基深层滑动时,采用位移突变和塑性区贯通综合确定系统是否达极限平衡状态偏于安全,对于不同的结构面倾角,强度储备系数与等K法安全系数变化趋势基本一致。

抗滑桩加固折线型边坡稳定性的数值分析

基于大型通用有限元分析软件ABAQUS,采用理想弹塑性有限元强度折减法从数值模拟角度探讨抗滑桩对不同形状边坡稳定性的影响,并讨论失稳判据的适宜性。首先,利用ABAQUS建立二维、三维直线型和折线型边坡模型,分别采用传统的3种失稳判据判定其稳定性,结果表明塑性区贯通和位移拐点得出的安全系数具有一致性,而计算不收敛所得结果存在偏差。其次,对比分析直线型和“凹型”以及“凸型”边坡在不同布桩位置下的稳定安全系数。最后,依据上述最优桩位对比分析不同桩长、桩间距、桩截面尺寸对“凹型”和“凸型”边坡的稳定性影响。研究发现:4种影响因素存在相互制约的情况,实践中应综合考虑。