基于最短折减路径法的边坡安全系数研究

使用双参数折减方法分析边坡稳定性的研究较多,如何把两个折减系数定义为单一的综合安全系数是目前研究的一项重要内容。Isakov提出的最短折减路径法能够保证在不同工况下得到最小安全系数,但是该方法的缺点在于计算复杂,不适合工程应用。通过有限元数值模拟,利用最短折减路径方法计算不同强度黏土构成的不同坡度均质土坡的最小安全系数和对应的折减系数,探索了最小安全系数与土的初始黏聚力、内摩擦角以及边坡坡度的关系,分析了初始强度对折减系数的影响。结果表明,相同坡度下不同强度的黏土边坡在失稳时,最小安全系数对应的临界破坏强度相同。临界破坏强度与坡度近似成线性正相关关系。由此基于最短折减路径法提出了一种新的计算最小安全系数的方法,该方法得到的安全系数与目前常用的极限平衡方法所得结果相近,并且计算简单,因此可以用于边坡稳定性分析。

双强度折减法的配套折减机制

双强度折减法考虑了c、φ的不同折减程度,更符合真实情况.采用单独折减tanφ所确定的折减系数R_1和单独折减c所确定的R_2来定义双折减的配套折减系数K=R_1/R_2.分析发现该种定义符合前人所提出的物理、力学机制,从强度参数空间的角度解释了K=R_1/R_2在稳定系数大于1的黏性土质边坡中的合理性.用参数路径的概念分析双强度折减法的本质——强度参数的劣化,并围绕所提出的两个问题进行解释;结合初始强度参数点、临界状态点、折减路径、临界状态的分析,较为细致地分析了该方法计算过程和结果的意义.将4个算例的计算结果与传统强度折减法结果的对比,发现其结果均偏小,误差在5%以内.

双强度折减法的量化分析

双强度折减法(DRM)采用黏聚力和内摩擦角的非等比例的折减策略,更加符合真实情况,但对于该方法本身的研究仍然缺乏定量的分析与合理的阐述;通过安全系数的定义、折减路径以及临界状态这几个概念,在强度参数坐标系中,对双折减法和传统强度折减法(SRM)进行量化分析与对比,两种方法具有统一性,表现为DRM相当于从虚拟初始强度点开始折减的SRM.边坡失稳的渐进过程本质上为强度衰减的过程,其中c、tanφ遵循正比例函数关系;同时,强度储备的意义反映为初始强度面积S向临界强度面积S'逐步地逼近的过程,从而得到安全系数表达式;强度折减法的研究应围绕强度来进行,对于强度参数的折减只是强度弱化的实现形式,通过安全系数定义的分析以及算例结果数据的回归分析,表明临界状态是边坡的固有属性,一旦边坡的几何尺寸给定,它将是一个与初始强度参数无关的量.SRM和DRM的结果的异同分析对比,实际上是对临界点的分析.

基于能量演化理论的多参数非等比例折减的安全系数求解方法

边坡的破坏是一个渐进的过程,在失稳过程中,不同力学参数或不同材料对维持边坡稳定性发挥的贡献是不同且动态变化的,对综合安全系数的贡献也不同。因此,研究不同力学参数间或不同材料间非等比例折减的安全系数求解方法具有重要意义。首先基于能量演化理论,分析了边坡破坏过程中的能量演化机制。然后在参照边坡的安全系数定义框架下,以力学参数在折减过程中对耗散能演化的贡献为权重,提出了一种考虑参数折减过程相关性的多参数非等比例折减的安全系数求解方法。此方法可以求解安全系数随折减路径的全过程演化规律,并具有明确的物理意义。随后通过算例分析了求解方法的合理性。最后讨论了采用该方法进行安全系数计算时,折减步长和折减路径对计算结果的影响。

双参数强度折减法研究中存在的问题分析

针对目前双参数强度折减法研究中的问题,在分析传统强度折减法原理的基础上,总结双参数强度折减法存在的问题。通过对强度折减本质的讨论,分析目前双参数强度折减法研究中折减路径、综合稳定性系数、结果验证三方面的问题。分析表明:基于强度储备的强度折减法,强度折减法的本质是对抗剪强度τf进行折减;双参数强度折减法对折减路径的选择上不具有普遍适用性,且改变了边坡原有抗剪强度参数;综合稳定性系数的确定缺乏理论证明,无明确的物理意义,且其结果不适用于非均质边坡;双参数强度折减法的计算偏离了边坡稳定性分析的实质,使得数值计算的结果失真。

基于双折减策略的边坡稳定性分析

传统强度折减法采用单一系数折减黏聚力和内摩擦系数,其不符合边坡介质的真实力学行为.为此,本文考虑一种基于双折减策略的边坡稳定性分析方法,即黏聚力和内摩擦系数分别采用不同的折减系数.通过构建一套逐步折减方案,开展双折减数值试验,以探讨不同安全系数定义的合理性.数值试验结果表明:关于边坡临界强度线的假设是合理的;并建议采用极限平衡法方案定义其安全系数,以便于和现有规范等比较.此外,该方法计算的安全系数最小值及其临界滑面与传统强度折减法差异较小.

缓倾岩层隧道塌方机理及围岩稳定性分析

通过地质分析的手段,对某缓倾岩层隧道塌方机理进行了详细分析,并总结了缓倾层状岩体和块状岩体两种类型塌方的地质力学模型。在此基础上,运用离散元强度折减法,探讨了强度折减路径与围岩稳定性判定指标的适用性,并得到了两种情况下隧道的整体安全系数。