基于非线性随机有限元的堤坝边坡可靠度分析

针对边坡稳定性分析中土体力学参数存在空间变异性的问题,提出了计算堤坝边坡安全系数分布的随机有限元方法,以及求解边坡可靠度的蒙特卡罗(MC)强度折减联合法与MC直接法。以各向同性二维边坡为例,首先抽样得到相应的材料特性随机场,随后求得边坡位移、应力及塑性区;然后在对随机场进行NMC次抽样的基础上采用以下方法得到边坡的失效概率并对可靠度指标进行求解分析:(1)联合法(M1),通过强度折减法得到各样本条件下的折减系数及其分布;(2)MC直接法(M2),利用黏塑性方法直接求解并判断边坡的失稳情况,对所有样本条件下的失稳情况进行统计。结果表明:考虑材料特性随机场的边坡稳定分析,通过边坡安全系数的均值、方差、分布及可靠度指标对边坡安全进行综合评价,能够得到可靠的边坡稳定分析结果。

基于Hoek-Brown准则的岩质边坡稳定性分析

无论是传统极限平衡法还是数值模拟方法,强度准则和力学参数的选取对边坡稳定分析具有关键作用。基于非线性强度准则——Hoek-Brown强度准则,利用Slide软件,选取地质力学指标GSI、岩石材料参数mi、应力扰动系数D、边坡高度H及坡角β作为影响边坡稳定性的主要因素进行分析。分析结果表明:随地质力学指标GSI的增大,边坡稳定系数呈现出递增趋势,总体呈指数形式发展;GSI不同范围内,随着岩石材料参数mi的增大,边坡稳定系数F呈现出递增和递减2种截然不同的形式;随着应力扰动系数D的增加,稳定系数F呈直线形式递减;随着坡高H的增大,稳定系数逐渐减少,呈负指数形式发展。随坡角β的增大,稳定系数F逐渐减小,呈多段线形式发展,而β不同范围内斜率不同。根据E.Hoek等所提出的岩体分级标准中岩石单轴抗压强度界限值,对岩质边坡稳定系数进行分析,得到边坡稳定系数分布图。最后将稳定系数分布图应用于工程实例中,结果表明利用稳定系数分布图能很好地估算边坡稳定系数范围,与边坡稳定性定量分析结果具有较好的一致性。

三峡工程中陡高边坡圆弧坡面开挖模型

研究了三峡工程中永久船闸陡高边坡的开挖方案及山体的稳定性问题,利用刚体平衡法、瑞典条分法对滑体进行受力分析,通过设置多个参变量来搜索山体中可能存在的危险滑动面,提出了使开挖加固总费用达到最小的最优斜面开挖角的优化模型;基于斜面边坡的最优开挖角,建立了圆弧边坡的优化开挖模型;最后在总费用一定的条件下,比较并分析了前后2种边坡安全系数及其分布情况,揭示了圆弧边坡具有更为良好的稳定性.数值结果表明: 圆弧边坡的安全系数分布更为合理, 其边坡的整体稳定性优于斜面边坡.

路缘石滑模机的车架建模及静态分析

针对国外某种技术成熟的路缘石滑模机,运用Solidworks软件进行车架建模及其在最不利工况下的静态分析,得到了应力分布图、变形分布图及安全系数分布图。从结果可知,车架的结构满足刚强度,符合设计的要求,为路缘石滑模机车架的自主设计提供一定的理论依据。