基于有限元强度折减法的重力坝深层抗滑稳定安全性能研究

为了提升重力坝深层抗滑稳定安全性能,本文通过介绍工程背景、重力坝失稳破坏类型以及基于有限元强度折减法的最大剪切强度允许相对位移失稳判据等内容,深入分析了重力坝在复杂地质条件下的稳定性问题。文章首先阐述了岩土体抗剪强度定律,并详细推导了任意斜截面上正应力的计算方法,进而探讨了岩土体的极限平衡条件。在此基础上,本文提出了一种新的失稳判据。研究结果表明:合理设置齿墙参数可以显著提高重力坝的抗滑稳定性,为重力坝的设计与加固提供了科学依据。

危岩稳定性分析的三维离散元超载法与强度折减法对比研究

针对危岩结构面复杂、求解稳定性系数不够精确的问题,运用三维离散元3DEC软件探讨超载法与强度折减法对滑移式、坠落式、倾倒式三种典型危岩进行稳定性分析的适用性。通过引入结构面非贯通段,考虑了三维空间特征的影响。通过在不同类型的危岩下对比分析超载法和强度折减法所求出的稳定性系数,得出较为准确的计算方法。结果表明,对于滑移式、坠落式、倾倒式类型的危岩利用三维离散元求解危岩稳定性系数时,超载法的计算结果与刚体极限平衡法更为接近。

有限元强度折减法分析软基边坡稳定性

有限元强度折减法在均质土坡和岩石边坡中已有较多的研究和应用,但应用到强度较低的软基边坡,其模型网格划分和边界条件,与均质边坡有所不同。经对比研究得出软基边坡模型的网格节点密度达到每米2点较为适宜,模型边界应以修正后的坡高H来界定。结合具体工程案例,利用有限元强度折减法复核其稳定,并与极限平衡法进行了对比,结果表明前述网格划分和模型边界设置较为适宜,且有限元强度折减法可以较好的反映边坡应力应变分布。

边坡稳定性分析双折减法的几个问题

在强度参数坐标系中,借助强度储备面积的概念,推导出双折减法的边坡安全系数表达式,其具有理论支持,且与已有的关系式相比未产生较大的偏差,意义更明确。在基于折减比K实现的双强度折减法中,相同的K值,采用不同的数学表达式,将产生不同的折减起步方式,由此出现了不同的虚拟初始点。严格意义上讲,两种方式折减路径确有不同,但结果表明,虚拟初始点的不同所导致的2种折减路径,本质上具有统一性,不会对结果产生影响,建议选取较短的路径,可以减少折减次数;双折减法由于在路径上与传统折减法有所区别,而仅与传统强度折减法计算结果进行偏差分析,难免出现结果失真。围绕强度弱化的本质,提出2个判断标准,一是应满足数值精度的要求,另一个则是必须符合客观事实,即强度折减必须体表现出强度弱化的概念。

基于强度折减法的河漫滩软土浅埋偏压连拱隧道洞口边坡稳定性研究

以南京市乌龙山大跨浅埋偏压连拱隧道为背景,基于有限元强度折减法分析了隧道施工过程中洞口边坡的安全系数和塑性区分布特征,探明了不同坡角和隧道埋深下边坡稳定性情况与破坏模式发展规律,并提出相应施工建议。结果表明:边坡角度越大、隧道埋深越小时,隧道开挖过程中上覆边坡的安全系数越低。及时施作隧道衬砌能大幅度提高坡体稳定性,但当隧洞顶部埋深超过洞高的1.5倍后,衬砌加固效果相对有限;当边坡角度为60°时,坡体潜在滑动面将沿隧道浅埋侧拱顶附近产生,当隧道洞顶埋深达1.5倍洞高时,边坡破坏面不再经过隧道,而是分布于拱顶上方;针对隧道洞口段安全性较差问题,建议根据不同隧道埋深和边坡角度采用不同范围的坡表注浆加固方案。当隧道埋深>1.5倍洞高时,无须坡表注浆;当隧道埋深<1.5倍洞高且边坡角度<60°时,应在隧道浅埋侧施工前对坡脚至中隔墙区域进行注浆,且加固深度不应小于隧道拱腰埋深;当边坡角度达60°时,深埋和浅埋侧隧道施工前均需进行坡表注浆。

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。

基于极限平衡法和强度折减法的危岩稳定性分析

为了分析评价陡倾结构面相互组合切割形成的危岩体的稳定性,本文以龙寺CIV-1边坡危岩体为例,根据地质调查数据,建立了危岩体的简化地质模型、失稳概化理论模型以及在冻胀、地震、水力等因素影响下的力学分析模型,利用极限平衡理论推导出了危岩体的滑移稳定性系数和倾覆稳定性系数的无量纲表达式,重点分析了不同工况下危岩体的稳定性,并借助UDEC强度折减法对危岩体的形成、破坏机理进行分析研究。结果表明:不同工况下的危岩稳定性为天然工况>地震工况>暴雨工况>组合工况;层面与陡倾结构面的组合关系以及陡倾结构面的贯通程度直接控制着危岩体的稳定性和破坏模式。通过极限平衡法和UDEC强度折减法相结合的危岩体稳定性评价方法,不仅可以通过简单的数学公式高效地获取危岩体的稳定性,还可以通过力与变形的信息,直观的辨别出危岩体易失稳的部位,为陡倾结构面切割形成的危岩提供防治参考。

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。

极限平衡法与强度折减法在边坡稳定分析中的问题讨论

为比较极限平衡法与强度折减法在边坡稳定分析中的区别,通过具体算例,将瑞典条分法、简化Bishop法、Janbu法等不同的极限平衡方法和有限元软件中强度折减法(SRM)应用于工程实践中,通过多种计算方法求解边坡安全系数,并对两种均质土坡稳定性结果进行分析。结果显示瑞典条分法可信度较低,安全系数仅为0.89。采用正交试验探讨了网格疏密对安全系数的影响,Abaqus所得等值线最深。此外,通过比较不同方法所得安全系数和临界滑动面,进一步探讨边坡失稳和滑动面搜索等问题。研究结果可对极限平衡法与强度折减法在工程中的应用提供一定的参考。

基于强度折减法的地铁深基坑坑底注浆技术数值模拟

针对地铁深基坑开挖时土体滑坡这一工程现象,进行坑底压力注浆的相关参数研究。根据工程实际赋予土体、混凝土与水泥材料弹塑性参数,利用强度折减法计算基坑土体在各种注浆状态下的安全系数作为安全性评价指标,采用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,定量评价了注浆后基坑的安全状态。结果表明,当坑底柱形注浆体直径为0.5 m时,安全系数为4.756;柱形注浆体直径为0.6 m时,安全系数为4.692,相较于无注浆时的安全系数4.435均有所提升。

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。

基于强度折减法深基坑稳定性分析

为了研究深基坑整体安全性与稳定性,基于强度折减法理论,应用FLAC3D有限差分软件,结合沈阳地铁三号线方家栏车站基坑实例,计算基坑安全系数随开挖深度的变化情况,并重点分析基坑围护结构入土深度对基坑安全稳定性的影响。结果表明:①随着基坑开挖深度逐步加大,基坑安全系数先是迅速降低,而后变化缓慢,逐渐趋于稳定,最终的基坑安全系数为2.53。②围护结构深度较小时,合理地增加围护结构的深度能够有效提升基坑的安全系数。

基于有限元强度折减法的多地层边坡支护模拟研究

为探究不同支护形式对多地层边坡开挖破坏的影响规律,依托贵州某复杂多地层溢洪道边坡工程,基于有限元强度折减理论,开展喷锚+预应力锚索以及锚杆+抗滑桩支护下的多地层边坡开挖模拟,对比模拟与现场监测结果。结果表明:采用锚杆+抗滑桩支护方案优于喷锚+预应力锚索支护方案,稳定安全系数由1.20提升至1.45;锚杆+抗滑桩支护后边坡整体位移从坡顶到坡脚逐渐减小;抗滑桩弯矩值和剪力值的最大值处均位于岩土体结构面或交界面处,锚杆的轴向力从坡顶到坡脚呈现先减小后增大趋势,最大轴向拉力约57.4 kN;采用锚杆+抗滑桩支护后,边坡现场位移监测数据变化速率逐渐减小,现场监测点的最大位移与数值模拟最大位移值基本吻合,证明数值模拟结果的可靠性。

基于剪切位移折减法的深厚软土基坑支护桩墙沉降研究

以香港科技大学(广州)基坑支护工程为背景,考虑桩侧泥皮和桩底沉渣的影响,初步建立了剪切位移折减法的沉降估算模型。同时,详细分析了在小荷载作用下,深厚软土基坑中的支护桩墙的竖向受力变形特征。采用了剪切位移折减法,对未固结、欠固结及高灵敏度软土的工程实例和正常固结及微超固结软土的工程实例进行支护桩墙沉降估算,结果表明:剪切位移折减法较为简单实用,该法对未固结、欠固结和高灵敏度软土较为合适;对正常固结与微超固结软土,仅可作研究估算和定性判断使用。

一种双折减法与经典强度折减法的关系

经典强度折减法的出发点是对强度值进行折减,进而导致对强度(准则)中的参数使用同一个折减系数。使边坡处于整体临界平衡状态的折减系数恰是边坡的强度储备安全系数。一些学者陆续提出了对黏聚力和内摩擦角采用不同折减系数的所谓双折减法,但尚无严格的理论依据。提出双折减法的出发点是对强度(准则)中的参数进行折减,或简称"强度参数折减",这样可自然导致采用不同的折减系数,但此时已无法自动得到基于强度储备的安全系数。为此,提出了定义安全系数的新框架——基于参照边坡的安全系数定义,为双折减法建立了理论基础。将新提出的一种双折减法与经典强度折减法进行了比较,发现可以将经典强度折减法纳入该双折减法的计算过程,并从理论上证明了该双折减法的安全系数几乎总是小于经典强度折减法的安全系数,数值模拟实例也证实了这个结论。这表明,经典强度折减法有可能高估了边坡的安全性,建议的双折减法可作为边坡稳定分析的备选方法之一。

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。

非均质边坡强度折减法折减范围研究

目前强度折减法分析边坡稳定的研究多针对均质简单边坡,而当涉及到非均质边坡时,就存在选择局部区域还是选择所有区域进行强度折减的问题。以FLAC3D为平台,基于计算收敛性准则利用内嵌FISH语言二次开发了能够自动搜索安全系数的整体强度折减代码和局部强度折减代码;结合特征点位移突变准则利用内嵌FISH语言二次开发了依据位移–折减系数曲线判定边坡安全系数的整体强度折减代码和局部强度折减代码;通过有关算例,验证了自编程序的有效性。在此基础上,针对一个非均质边坡分别按照整体强度折减与局部强度折减进行稳定性数值分析,研究表明,两者所得安全系数并不总是一致,整体强度折减法计算所得安全系数与极限平衡法计算结果较为一致,而局部强度折减法若不能合理选择折减区域则不能正确评价边坡的稳定性。因此,采用强度折减法对非均质边坡进行稳定性分析时,建议对整个模型都进行折减。

基于支护构件强度折减法的超期深基坑加固设计研究

随着城市化快速发展和土地资源的日益紧张,城市建设中深基坑工程日渐增多。而工程延期、方案变更和施工困难等导致的基坑超期服役问题也伴随出现,这不仅增加建设成本,还带来环境与安全风险。因此,实施有效的二次加固设计至关重要。依托西安某超期深基坑工程实例,采用支护构件强度折减法对锚拉桩、复合土钉墙及悬臂桩三个支护形式的断面进行加固设计,建立深基坑的有限元模型,模拟分析该深基坑加固前后的稳定性及位移。结果表明:采用支护构件强度折减法进行基坑加固设计后,数值模拟结果与实测值吻合较好,基坑的整体稳定性、水平变形及竖向变形均符合规范要求。支护构件强度折减法加固超期地基合理有效。

基于强度折减法的节理岩质边坡稳定性分析

边坡稳定性直接关系到露天金属矿山的安全开采,鹿鸣露天矿采区北帮、东北帮边坡节理裂隙发育,一直处于缓慢变形的状态,为分析该采区稳定性,本文根据工程地质条件、边坡几何形状和边坡面倾向等要素,进行了采场边坡分区。采用FLAC 3D软件在研究区域选取2个典型剖面进行了边坡稳定强度折减法分析。结果表明:北区节理岩质边坡剖面处于极限平衡状态,风化岩层的赋存状态及边坡高度对边坡的安全有较大影响,需重点关注风化岩层及局部破碎岩体,塑性应变区主要集中在顶部风化二长花岗岩层,范围较为集中,使边坡发生局部性破坏。东北区剖面处整体稳定性相较北区高,塑性应变区主要集中在碎裂状二长花岗岩层与块状二长花岗岩层,且贯通为连续塑性滑移带,使边坡发生整体性破坏。

基于强度折减法探究地下水作用下边坡形态对露天矿山稳定性的影响

露天矿山因其独特的开采方式,形成各种高陡边坡,威胁生产安全。尽管已有许多关于边坡形态对稳定性影响的研究,但地下水作用导致的坡体内应力变化仍可能引发边坡失稳和矿山滑坡。因此,研究地下水作用下边坡形态对露天矿山稳定性的影响尤为重要。文章基于FLAC3D手册中的模型,利用FLAC3D软件和Mohr-Coulomb准则,分析了地下水作用下不同坡度、坡高和台阶长度对复合形态边坡稳定性的影响。结果表明,地下水作用下边坡稳定系数更低,可能的滑动范围更大,并且凹坡部分的稳定性优于直坡。在此基础上,进一步探究了凹坡形态与其稳定性之间的关系:随坡度、坡高和台阶长度增大,三者与稳定系数的关系曲线呈现先减小后趋于稳定的趋势。该研究可为露天矿山的开采设计、综合治理等提供理论支持,对实现露天开采的经济合理性,确保矿山的长期稳定和可持续发展具有指导意义。