改进最小势能法与Bishop法边坡稳定计算对比分析

最小势能法是边坡稳定性分析的新方法,而滑面上储存的剪切势能是滑体系统总势能不可或缺的一部分,因此针对任意形状滑面,提出一种考虑滑裂面上剪切势能的最小势能法。为验证改进后最小势能法的合理性,将其与Bishop法从理论以及算例方面进行了对比分析。结果表明:改进后的最小势能法是合理且可行的,可以用于边坡稳定性的评价;最小势能法无需划分条块及迭代,分析计算过程简洁,相比Bishop法有一定的优势,便于在工程中推广应用。

二维最小势能法的边坡安全系数新求解方式

针对任意形状的二维滑面边坡,选取滑体中任意单元体为研究对象,通过垂直于合外力方向上的静力平衡关系求解滑面上的剪应力;参照矢量和法定义安全系数的方式,求解出滑体下滑趋势方向,沿此方向求得边坡安全系数。通过与经典算例验证表明:该方法得出的边坡安全系数与其它方法计算结果基本一致,验证本文方法是可行的,可应用于边坡稳定性分析,且表明滑面上的剪应力分布状态对边坡安全系数是有影响的。

基于改进最小势能法的水平–竖向立体筋边坡稳定性分析研究

基于改进的最小势能算法提出了一种应用于水平-竖向(horizontal-vertical,简称H-V)立体筋边坡稳定性分析的新方法。在建立边坡支护系统的势能函数时考虑水平筋的摩擦势能、线弹性应变能以及竖筋变形势能的影响。通过单元体虚位移方向的静力平衡方程分析加筋边坡剪切势能,构建了适用于施加水平筋和H-V立体筋边坡的势能计算模型。通过计算系统势能最小时的虚位移进而求解边坡安全系数,简化了加筋边坡的分析过程,提高了计算效率,经与已有文献计算结果进行对比分析,证明计算方法的可行性。分析了不同土体强度参数黏聚力和内摩擦角对加筋边坡稳定性的影响,为立体加筋技术在工程中应用和推广提供参考。

改进的边坡最小势能法及潜在滑动方向研究

边坡稳定性是工程建设中一个十分重要的问题,为了工程中能够便捷且合理地得到边坡的稳定性分析结果,提出一种改进的边坡最小势能稳定性分析方法。该方法无需引入假设及求解平衡方程,通过引入弹性模量和泊松比等参数,根据功能原理直接得到滑体系统的弹性压缩势能和剪切势能。以滑体沿潜在滑动方向上抗滑力与下滑力的比值来计算安全系数,列出了边坡4种可能的潜在滑动方向,通过算例与其他方法对比分析来确定合理的潜在滑动方向,分析了泊松比的取值对安全系数的影响,并选取了经典的边坡稳定分析验证文中方法。研究结果表明:抗剪力矢量和反方向作为滑体潜在滑动方向符合运动学原理,并且相比其他方向计算的安全系数更为合理,是推荐采用的滑体潜在滑动方向;泊松比取值对改进的最小势能法计算的安全系数影响很小,只要按岩土体类别在合理范围内选取泊松比,计算的安全系数是可行的;改进的最小势能法相比先前方法的计算过程更为简洁合理,且其计算经典考核题所得的安全系数与推荐的裁判答案1.000相差6.8%。说明该方法用于边坡稳定性分析是合理可行的,可在工程中推广应用。

边坡稳定分析的最小势能法与极限平衡法的对比研究

最小势能边坡稳定分析方法依据稳定平衡体系势能最小的原理,从整个边坡的势能变化求得一个满足势能最小的位移,据此直接求出滑面上的法向应力分布,再利用平衡条件和摩尔-库仑强度准则便可直接得到安全系数.此方法概念简单明了,结果可信.本文将最小势能方法和常见的极限平衡法作了详细的对比研究和误差分析.计算表明,最小势能方法和严格条分法的误差在3%之内,证明了该法的可行性.

降雨入渗下非饱和土质边坡稳定性的最小势能法研究

研究一种可以考虑基质吸力时空分布和渗流作用的非饱和土质边坡稳定性分析方法具有重要意义。将边坡视为一个整体,不假定滑面形状,建立考虑非饱和渗流作用的系统势能函数。同时基于最小势能原理,结合Fredlund非饱和土抗剪强度理论,提出最小势能法的安全系数表达式。与传统极限平衡法的不同在于,最小势能法不需要划分条块,不对条间力作假定,满足平衡微分方程和力的边界条件,适用于任意滑面的边坡破坏模式。算例表明,该方法计算结果与其他常用方法基本一致,验证了该方法的有效性,而且计算过程简单,具有较好的实用价值。

一种基于最小势能法的三维任意形滑面构造与搜索方法

针对边坡实际滑面形状的三维性和任意性,提出包含8个参数的边坡三维任意形滑面构造方法。随机生成2组不同倾角和长度的空间线段,将其依次连接分别构成基准线和滑移线,以滑移线的最低点为基点,以基准线为轨道,滑动滑移线生成三维任意形滑面,收集滑体数据,根据最小势能法计算安全系数并确定以8个构造参数为变量的目标函数。利用遗传算法搜索各参数的最优值,得到最小安全系数及其对应的临界滑面,同时开发出便于实际应用的搜索软件。为证明构造与搜索方法的合理性,通过算例将其与其他方法得到的结果比较,并进行室内模型试验验证。结果表明,相比其他方法,文中方法所得临界滑面的安全系数稍小,滑面形态理论上更接近实际;文中方法搜索得到的临界滑面与模型试验得到的滑面较为一致,所得最小安全系数和实际值1接近。

求解三维边坡安全系数的最小势能法研究

为有效评价岩土体的稳定性,运用最小势能法进行三维边坡的稳定性分析。通过引入土弹簧模型、依据滑体整体静力平衡方程,计算滑体系统的弹性压缩势能以及剪切势能。基于物体在自重作用下沿斜面运动规律,确定微面下滑方向,将整个滑体的潜在运动方向视为微面滑动方向的矢量和。将边坡的安全系数定义为沿着滑动方向得到的抗滑力与下滑力的比值。为验证文中计算方法的合理性,计算了一个经典算例的安全系数。研究结果表明:文中计算方法得到的解答与其他算法的相对误差在10%范围内,表明文中计算方法可用于三维边坡的稳定性分析;随着土体抗剪强度指标的增大,边坡的安全系数呈现线性增大的趋势;当三维滑体的横向尺寸与纵向尺寸之比大于5时,可以将三维边坡的稳定性分析视为平面应变问题处理。

基于最小势能法的二维边坡整体滑动方向研究

最小势能法是一种计算边坡稳定系数的方法,其关键在于确定势能计算模型以及整体滑动方向。通过引入弹性地基梁模型确定了滑面上的弹性势能,并基于滑体在虚位移方向的整体平衡方程构建了剪切势能计算模型。当边坡的边界条件、受力形式确定之后,便可应用最小势能原理确定虚位移,并通过构建不同滑动方向的模型计算相应的稳定系数。通过分析计算,给出了3种整体运动方向表达式。最后,应用最小势能方法对固定滑面、非固定滑面边坡的下滑方向以及稳定系数进行比较。结果表明:以滑面各点滑动方向的矢量合成作为整体运动方向的方法物理意义明确,结果也较为合理。

最小势能法在土钉支护边坡中的应用

根据最小势能边坡稳定性分析方法,假定滑动面为圆弧形,建立了使用土钉支护边坡的稳定性分析的新方法,推导了安全系数计算公式,通过滑动面与圆心的几何关系建立了滑移面搜索模型。使用遗传算法对边坡工程实例的滑动面进行动态搜索,确定了最危险滑动面,并计算出与其对应的安全系数,结果表明:土钉加固边坡稳定性分析新方法与极限平衡法计算结果相近,表明这一方法的适用性及搜索模型的合理性。

基于最小势能法的加筋土边坡稳定性分析

为分析加筋土边坡的稳定性,基于最小势能原理,通过条块虚位移方向的静力平衡关系求解滑床上的剪应力,建立滑床剪切势能模型。构建边坡总势能时考虑筋材的储存势能及稳定区与筋材接触处土体的剪切势能,提出加筋作用下边坡最小势能稳定性分析方法。通过算例与Bishop法、Jabu法进行对比,结果表明,文中方法合理且可行。该法不需划分条块及迭代、计算过程简便,便于工程中应用。

基于最小势能原理的深基坑吊脚墙变形研究

为应对工程中连续吊脚墙变形计算的难题,文中基于最小势能法提出了一种计算地下吊脚连续墙变形的新方法,并对实例中地下吊脚连续墙水平位移的模拟值与实测值进行对比分析,验证其可靠性。该方法引入了坑角影响因数,考虑了坑角对连续墙体变形的影响。开挖过程中的扰动、卸载与应力重分布等对岩肩部岩体力学性质的影响,会进一步增加连续墙的变形应量。

单一地层任意滑移面的最小势能边坡稳定性分析方法

边坡稳定性分析的准确与否是深基坑是否失稳的关键所在。目前常用的计算方法需对滑裂面形状进行假设,且计算过程复杂,往往导致结果精度降低。提出运用最小势能法进行深基坑边坡稳定性分析,不对滑裂面的形状进行任何的近似假定。在对简单的匀质任意滑裂面边坡进行理论分析基础上,通过计算实例进行验证,表明该方法所得计算结果与其他常用方法计算结果比较接近,验证了方法的有效性,而且最小势能法的计算过程非常简单,无需迭代。

挡土墙加固岩土边坡的最小势能分析方法

最小势能边坡稳定性分析方法是一种正处于发展完善中的新型边坡稳定分析方法,本文结合土力学经典库伦土压力理论将最小势能分析方法的基本原理应用到挡土墙后土体的稳定性分析中.根据最小势能原理求出滑移面的法向应力,从而得到沿整个滑移面的抗滑力,由力矩平衡条件解出稳定系数.通过大量的算例把最小势能方法和常见的极限平衡法进行挡土墙后土体稳定分析的结果作了对比研究和误差分析.结果表明最小势能方法求取安全系数的过程简洁、概念明确合理、结果可显式表示,与极限平衡方法或有限元方法等相比,更具有实用价值.

土钉加固边坡的最小势能稳定分析方法

针对土钉加固的多地层边坡,提出了一种基于最小势能原理,通过分析系统势能与虚位移来计算边坡安全系数的稳定性分析方法。通过与极限平衡法结果进行对比,并对结果进行讨论,验证了所提方法的合理性。计算结果表明,该方法与Bishop法、Janbu法的分析结果较为一致。该方法无需划分条块及迭代,计算过程相对于极限平衡法与有限元法来说更为简便,便于在岩土工程中推广应用。

土工格栅加筋边坡最小势能稳定性分析方法

对于一些安全系数较低的边坡,需对其进行加筋处理,然而目前常用的加筋边坡稳定性计算方法较为繁杂。为此,基于最小势能原理,针对土工格栅加筋边坡,引入格栅变形势能与摩擦势能概念构建系统势能函数,并求解滑体的虚位移d→,然后通过力与位移的关系得到滑裂面上的法向力和极限抗滑力,继而求得安全系数,最后通过算例与其他边坡稳定性分析方法计算结果对比验证该方法的合理性。结果表明:该方法是合理可行的;随着土工格栅长度或加筋层数的变化,其安全系数变化的趋势符合传统极限平衡法与工程实际情况。该方法无需划分条块,无需迭代,计算量小,便于在实际工程中使用。

基于最小势能原理的深基坑吊脚墙变形研究

为应对工程中连续吊脚墙变形计算的难题,本文基于最小势能法提出了一种计算地下吊脚连续墙变形的新方法,其中将岩肩部视为与墙体具有相同的变形量弹性墙体,然后运用多参数的变形函数表征了整个体系的势能变化,然后采用最小势能法求解待定参数。并通过与工程实例中地下吊脚连续墙水平位移的模拟值与实测值对比,验证了该方法的可靠性。而且,该方法还引入了坑角影响因数来考虑了坑角对连续墙体变形的影响。开挖过程中的扰动、卸载与应力重分布等对岩肩部岩体力学性质的影响,会进一步增加连续墙的变形应量,对此,可以通过调整岩肩宽度增加连续吊脚墙的稳定。

降雨入渗条件下路基边坡最小势能稳定性分析

为了研究降雨入渗条件下路基边坡稳定性,采用非饱和土强度理论和改进的最小势能法,分析了渗流力、基质吸力及吸力摩擦角对边坡稳定性的影响。结果表明:边坡在降雨渗流力作用下,安全系数减少,稳定性降低;改进的最小势能法与Bishop、Jabu法计算结果误差在10%以内;随着基质吸力、吸力摩擦角变化路基边坡的安全系数变化趋势与工程实际吻合。该法不需划分条块及迭代,便于在工程应用。

折线坡形挡土墙支护边坡的最小势能稳定性分析

折线坡形挡土墙支护边坡常因设计不足而破坏失稳,一旦滑坡势必造成严重损失。为评价挡土墙支护折线坡形边坡的稳定性,采用规范中墙背主动土压力的计算公式和改进的最小势能法,通过某工程算例,将该方法与极限平衡法的计算结果对比验证。结果:当折线坡形填土高度从0 m增加到6 m时,安全系数降低39.9%;折线形坡脚与挡土墙距离由4.5 m减少到0.5 m时,边坡的安全系数从1.659降至1.513,降低了9.50%,可见折线坡形坡高、坡脚与挡土墙距离对边坡的安全系数影响较大。该方法不需条块划分、迭代,计算简洁,利于工程推广应用。

改进的最小势能均质边坡稳定性分析方法

针对任意形状的滑裂面,基于摩尔-库伦强度准则计算滑面上的剪应力,进而提出一种新的剪切势能计算方式,改进了基于最小势能原理的均质边坡稳定性分析方法。为验证其合理性和适用性,将其与Bishop法进行对比。结果表明:改进后的最小势能法是可行且合理的,可用于边坡的稳定性评价;滑体中剪切势能对坡体的稳定安全系数有影响,且增大了其稳定安全系数;该方法无需迭代,计算过程简便,便于在工程中推广应用。