塑性应变能判据在三维边坡稳定性分析中的应用

强度折减法自提出以来,在边坡稳定性分析领域快速发展。安全系数的获得依赖于所选取的失稳判据,但是目前普遍应用的计算不收敛、位移突变和塑性区贯通的判断依据的合理性还存在一定的争议,在工程界不能形成统一的认可,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。结合工程实例,用FLAC3D建立三维边坡数值模型,用塑性应变能判据和尖点突变分析模型确定安全系数。结果表明:塑性区应变能判据能较为一致地反映边坡产生塑性、发生破坏的过程,在三维边坡稳定性分析中的应用是可行的;基于该判据得到的安全系数,与塑性区贯通、位移突变、计算不收敛判据和三维极限平衡法的相对误差均不足10%,安全系数的准确度有一定保证。

基于突变理论的隧道失稳判据研究

近年来,强度折减法开始广泛应用于隧道稳定性研究。在采用双侧壁导坑法和CRD法(中隔壁法)等工法开挖大断面隧道的过程中,应力重分布作用和支护应力作用相互影响,周围岩土体演变为岩土与支护结构相互作用的复杂结构,其稳定性分析较为复杂,考察其稳定性需要合适的判据。鉴于塑性应变能单值和反映稳定性的特性,将其作为稳定性考察量;结合突变分析模型,得到计算模型的安全系数,并与现阶段流行的位移突变、计算不收敛、塑性区贯通等判据对比。结果表明:塑性应变能判据与其他判据的最大相对误差只有4.2%,具有较高的一致性,是准确的失稳判据。塑性应变能判据突变作用更明显,比其它判据更有优势。最后基于塑性应变能判据,绘制出双侧壁导坑法和CRD法开挖隧道的动态安全系数曲线,可为整个实际工程提供参考。

基于强度折减法的隧道洞口段地震稳定性研究

近年来,强度折减法在岩土工程静、动力稳定性分析领域快速发展。基于该方法,相关学者研究了边坡和隧道的动力稳定安全系数。隧道洞口段是围岩、边坡和衬砌结构相互作用的三维复杂结构体,当前对其地震稳定性研究多集中于定性描述,尚不能给出量化的指标。依托振动台试验,建立相应的洞口段三维数值模型,采用强度折减法,引入结合突变理论的塑性区应变能和其他判据,获得洞口段的动力稳定安全系数。结果表明:结合突变理论的塑性区应变能和其他判据得到的安全系数的最大相对误差较小,在洞口段的地震稳定性分析中采用该判据具有简便、量化等优势;计算出的洞口段的动力安全系数与动力加载降低结构稳定性的一般规律相一致;安全系数为1.52说明洞口段有较高的地震稳定性,与振动台试验的实验现象符合。