对Janbu普遍条分法计算方法的改进

Janbu普遍条分法(或称严格Janbu法)是第一个基于任意形状滑面且考虑滑体所有平衡条件的边坡稳定性计算方法。该方法存在的严重不收敛问题一直困扰着边坡理论和工程界近半个世纪。本文基于Janbu普遍条分法的基本原理和假设,重新推导出数学上更为简洁的安全系数积分表达式,指出传统计算格式不易收敛性是推力二阶导数的不合理数值误差所致,应用数值平滑技术可减少这个误差,使计算过程稳定收敛。研究表明,改进后的Janbu普遍条分法不失为理论相对严格、工程较为实用的边坡稳定性计算方法。

考虑孔隙水压力的瑞典条分法优化与改进

为提高边坡安全系数的计算精度,降低其计算复杂度并考虑孔隙水压力的影响,对应用较为广泛的极限平衡理论——瑞典条分法进行了优化和改进,即考虑土体孔隙水压力的作用,得到其优化模型,然后转化加法为积分,得到其积分计算模型.在此基础上,通过实例对比验证了考虑孔隙水压力的积分计算模型的优越性和实用性,并导出边坡安全系数计算的通用计算模型.结果表明:积分计算模型是通用计算模型的一个特例,在五个假定的前提下,无需进行土条划分和提前预估滑动面的形式,并考虑了孔隙水压力,解决了边坡安全系数计算精度低且复杂度高的问题;通用计算模型在四个假定的前提下,进一步解决了"异形坡面"边坡的安全系数计算;这些研究内容为边坡稳定性分析提供了一定的参考.

基于垂直条分法改进计算式的库岸滑坡滑速分析

在潘家铮山地滑坡垂直条分法滑速计算式的基础上,考虑库水阻力及受水作用后底摩擦系数减小的影响,推导出适合库岸滑坡滑速分析的垂直条分法改进计算式。利用该式,分析了鹅公带古滑坡失稳工况下的滑动结果,并比较了两种算法的差异。结果表明,鹅公带古滑坡蓄水失稳滑动后的最大水平滑速约8 m/s,两种算法的结果有一定差异。垂直条分法改进计算式考虑了库岸滑坡滑动过程中受库水作用的影响,计算结果更符合实际,能提高库岸滑坡滑速计算精度。

用于边坡稳定分析的改进通用条分法

在极限平衡理论的基础上,考虑外部因素(水、拉裂缝、外荷载)与加固措施(锚杆、锚索、土工织物、土钉)对边坡的作用,推导出能模拟各种极限平衡方法的改进通用条分法(IGLE)理论体系,并编写了相应的计算程序-Rslope。运用改进通用条分法(IGLE)模拟了不平衡推力法,并对不平衡推力法(强度储备法)与不平衡推力法(超载法)的安全系数与剩余下滑力进行了精度分析,给出了使用建议。针对工程人员容易混淆剩余下滑力与条间力的情况,对条间法向力与剩余下滑力的水平分力进行对比分析,结果表面二者没有必然联系或者规律。运用Rslope程序与商品化软件slide、SLOPE/W进行了算例分析,对比了自动搜索圆弧滑面、折线型滑面、加固后的边坡安全系数,结果具有很好的一致性。

失稳状态下土坡稳定分析的改进条分法

圆弧条分法是土坡稳定性分析的常用方法之一,但该法以假定各土条稳定性相等且与整个土坡相等为基础,属于不严密的刚体极限平衡法,存在一定的不合理性。以简单土坡为研究模型,运用改进条分法,研究了土坡失稳且土条间稳定性不等时,各土条间的传力特点、滑动规律及加速度协调条件;推导出了土坡失稳情况下,计算条间力大小及各土条稳定系数的理论公式。算例验证表明,这种方法不仅能准确分析整个土坡的稳定性,而且揭示了土坡内局部土条的稳定状态,对于实际施工具有重要参考价值。

考虑条间力合理性的不平衡推力法改进

不平衡推力法是我国独创的一种边坡稳定性分析方法,因其计算简单,并且可以计算边坡推力而被广泛运用。但传统不平衡推力法的条间力物理意义不明确,是剩余下滑力的简单代替,在特殊工况下可能出现条间剪力超出抗剪强度的不合理现象,无法满足边坡合理性条件,并且安全系数误差较大,偏于不安全。极限平衡条分法模型是一个静不定模型,力的解答有无数种可能,而不平衡推力法只是其中一种。该文在不平衡推力法的基础上提出一种改进方法,该法根据整体性安全系数在边坡任一点都相同的原理,令条间剪力取得条间抗剪强度,并按照滑动面抗滑力相同的折减系数进行强度折减,确保条间力始终满足合理性条件。通过理论分析和人工算例计算表明:改进方法的计算过程物理意义明确,相较于传统不平衡推力法,在多种不同角度变化的滑动面计算结果误差更小,可求得更大的滑坡推力,能够为边坡加固提供更为准确有效的参考。

基于改进极限平衡法的边坡位移分析

传统的极限平衡法,在假定滑面上各点的安全系数一致前提下,进行边坡稳定性分析,而无法进行边坡滑面上各点的位移分析。改进的Janbu条分法首先基于极限平衡理论和邓肯-张的应力-应变模型构建剪应力-剪切位移双曲线模型,提出位移协调方程;其次推导相关公式,并利用Visual Basic语言编程计算,得到滑面上各点与位移有关的信息(如局部应力安全系数、局部位移安全系数、剪切位移及坡顶位移等),从而弥补传统极限平衡法无法进行边坡滑面上各点位移分析的不足。最后,通过算例对坡顶有无堆载两种工况进行计算分析,其结果表明坡顶和坡脚最易破坏,与实际情况一致,证明该方法可行。

基于Janbu法的边坡整体稳定性滑动面搜索新方法

对于边坡整体稳定分析,找到了一种用随机角来搜索随机滑动面的新方法。在此过程中,采用简化Janbu法计算安全系数。这种新方法产生随机滑动面的过程是:先假定滑动面与边坡上、下缘的交点,在某一初始方向的情况下,以下缘交点为基点开始每随机一个角度方向,使其与对应的滑动体土条划分竖线相交,直到随机角度方向与上、下缘交点的连线重合,将这些交点依次连接,即可得到一条随机曲线(或随机滑动面)。通过随机模拟曲线,发现随机角物理意义明确,具有以下两个独特优点:①只有一个随机条件,随机因素易于控制,便于计算机编程;②为保证其随机曲线为一光滑曲线,可对随机角进行适当优化,并且在条分数足够大时,能够模拟任何曲线。针对以往随机搜索精度不高的问题,采用近似曲线来代替随机曲线的方法加以改进,并且将近似曲线的生成进行了简化。经各种实例对比分析后,得出此方法计算得出的安全系数与以往研究成果颇为接近,得到的最危险滑动面亦与实际情况相符,因而可说明此方法能够适用于边坡整体稳定性分析。

基于改进遗传算法的地下空区边坡稳定性分析

以边坡稳定性计算的非圆弧滑动面条分法为基础,提出一种改进的遗传算法。在无需对边坡最危险滑动面的几何形状进行假设的前提下,自由搜索最危险滑动面及其对应的最小安全系数。通过工程实例,将改进方法与其他方法进行对比分析,结果表明:该方法不仅准确可靠,而且总能搜索到全局最优解。该实例也表明:在其他条件不变的情况下,地下空区是导致边坡失稳的主要因素。

用改进的十进制遗传算法确定土质边坡最危险滑面

基于瑞典圆弧法和简化Bishop条分法分析土质边坡的稳定性,以圆弧滑裂面与边坡面的左右交点的两个横坐标和以滑裂面圆心的纵坐标作为优化变量,采用了一种改进的十进制遗传算法对优化变量进行优化。这种改进的遗传算法是以简单的十进制遗传算法为基础,结合优体克隆操作、子体优生操作和多代调环操作。通过计算ACADS考核题验证,该方法有较强的自适应能力,具有收敛速度快、解的精度高和避免出现早熟等优点。

土钉支护稳定分析的Bishop法改进及应用

土钉支护内部整体稳定性分析常用Bishop条分法和Fellenius条分法。已有的计算方法大多数是将土钉对土体的抗滑作用与土体本身的抗滑作用分开考虑,将两者合并考虑进行稳定性分析,得出了相应的计算公式,在圆弧滑动面的假设下,基于混沌优化利用该方法对某一工程实例进行了分析,得出了每一开挖步骤的安全系数和危险滑动面。

改进原对偶遗传算法在搜索边坡最危险滑动面中的应用

文章基于janbu条分法,提出一种改进的原对偶遗传算法,并开发出相应的计算程序,自由搜索边坡任意形状最危险滑动面,求解其最小安全系数。通过工程实例验算证明,改进原对偶遗传算法是一种值得推广的边坡稳定性分析方法。

加速混合遗传算法在搜索边坡最危险滑动面中的应用

基于简化Janbu条分法,提出一种加速混合遗传算法,在无需对边坡最危险滑动面的几何形状进行假设的前提下,自由搜索最危险任意形状滑动面,并计算其对应的最小安全系数。该方法是通过把无约束优化的Powell算法作为一个与遗传算法的选择、交叉和变异平行的算子,嵌入到改进的实数编码遗传算法中而得到的,它同时具有两种方法的优点:(1)有较强的自适应能力,使得收敛速度加快;(2)还有可能搜索到最优化问题的全局最优解。首先通过一算例验证加速混合遗传算法的准确性,然后应用于一工程实例。与现场勘察结果对照表明,加速混合遗传算法搜索到的最危险滑动面与实际情况吻合得很好,优于简单遗传算法。

滑坡滑动面抗剪强度指标的敏感性分析

以三峡库区左岸归州老城滑坡为例,利用Janbu条分法和推力传递法,分析了天然抗剪强度指标c0、φ0值和饱和csat、φsat值与滑坡推力和治理造价的关系。通过综合研究和比较,发现φ值对稳定系数、剩余下滑力的影响要明显高于c值,φ值成为治理设计中保证治理安全和控制造价的关键因素。因此,在滑坡稳定性分析和治理设计中,选取合理的φ值具有重要意义。

抗滑桩桩后滑坡推力分布形式研究

研究目的:滑坡推力大小及分布形式是抗滑桩结构设计的主要依据,直接影响着桩体结构的内力及大小,而目前关于滑坡推力分布模式的选择分歧很大。为合理分析抗滑桩推力分布及桩体内力,本文以杭长铁路古木冲桥段边坡为例,采用改进的条分法理论计算、室内模型试验及数值模拟三种方法来研究抗滑桩桩后滑坡推力的分布形式,以便更好地优化抗滑桩设计。研究结论:(1)引入弹性模量弱化系数与黏聚力弱化系数对力学参数进行弱化处理,采用双向两次条分的改进条分法计算桩后滑坡推力,考虑了滑体分层的岩性差异,结果更接近实际;(2)室内相似模型试验、数值模拟得到的滑坡推力和改进条分法计算的滑坡推力规律接近:随着埋深的增加,桩后滑坡推力不断增大,滑坡推力分布形式整体呈折线状,桩顶至埋深1/2段呈近似三角形分布,埋深1/2至埋深2/3段呈近似矩形分布,埋深2/3至滑面处呈梯形分布,最大推力位于滑面处;(3)本研究结论可供边坡工程抗滑桩设计参考。

一种自由搜索边坡最危险滑动面的新方法

以边坡稳定性计算的Janbu条分法为基础,提出一种改进的遗传算法(MIGA),在无需对边坡滑动面形状进行假设的前提下能自由搜索最危险滑动面并计算其安全系数。MIGA法模拟了生物进化的过程,克服了传统方法容易陷入局部极小值的缺点,是一种全局优化算法,且具有比简单遗传算法(SGA)更高的搜索效率。在工程实例中,通过与其他方法进行对比分析,用MIGA法计算得到的安全系数最小,且搜索到的最危险滑动面最接近实际情况,证明了该方法的优越性。

抗滑桩阻力上下限解法

基于工程上常用的Janbu普遍条分法(GPS)和剩余推力法,提出了确定单排或多排抗滑桩抗滑阻力的上、下限计算方法。该法假定桩前、桩后滑动土体具有不同的稳定性系数,或假定桩前、桩后滑动土体具有不同的剩余推力,并且抗滑桩承受的下滑力是水平距离的函数。对于单排桩,借助于下限法可以通过试算确定其设桩范围;对于多排桩,借助于上限法可以通过有限的组合枚举确定其最佳的配置。上、下限法的结合可以巨大降低计算量,同时又能满足工程精度要求。运用该方法还可以确定不宜设置抗滑桩的位置范围。文中的算例展示了该方法的具体运用过程。

“中华第一井”井口东侧边坡稳定性研究

本文在现场勘察的基础上，对“中华第一井”选取较有代表性的井口东侧边坡采用条分法、Bishop法、Janbu法和Morgrnstern—Price法四种方法分别求出最大可能的滑动面及对应的安全系数Fs，从而对该井东侧边坡稳定性作出评价。并对该井提出了针对性保护建议。

谭家湾滑坡滑速计算及涌浪灾害研究

滑坡在地质灾害中占比大,造成的危害也大,尤其是产生的涌浪带来极大的损失。为了科学准确地分析滑坡涌浪灾害,文章以谭家湾滑坡为例,通过野外地质调查和监测资料,分析该滑坡潜在失稳的可能性;然后,基于考虑滑体入水的粘滞阻力的改进条分法进行滑速计算;最后,根据涌浪传播高度进行危险区等级划分,得到涌浪灾害危险区等级图。研究表明:谭家湾滑坡在145m水位时易发生失稳,滑动后的入水体积是264. 9×10~4m^3,最大滑动速度是25. 49m/s,将产生较大的涌浪灾害;然后根据涌浪传播高度进行危险区等级划分,确定危险区等级最大的范围是上游的巴东县漆树坪至下游秭归县坊家山村,以及爬坡浪高主要影响的村庄。

风化堆积体边坡稳定性分析方法探究

首先从理论上归纳总结了Fellenius条分法、Janbu条分法和传递系数法的特点和适用性。然后以黄陵二号矿高位水池边坡治理项目为计算实例,分别采用极限平衡法中的Fellenius条分法、Janbu条分法和传递系数法进行了稳定性计算,得出如下结论:在天然状态工况下,Janbu法和传递系数法的计算结果相对接近,Fellenius条分法计算的结果偏于安全。在风化堆积体边坡稳定性分析计算时,可以将采用传递系数法计算出的结果作为参考依据。