有限元强度折减系数法计算土坡稳定安全系数的精度研究

有限元强度折减系数法在边坡稳定分析中的应用正逐渐受到人们的重视。本文较为全面地分析了土体屈服准则的种类、有限元法自身计算精度以及H (坡高 )、 β (坡角 )、C (粘聚力 )、Φ (摩擦角 )对折减系数法计算精度的影响 ,并给出了提高计算精度的具体措施。通过对 10 6个算例的比较分析 ,表明折减系数法所得稳定安全系数比简化Bishop法平均高出约 5 7% ,且离散度极小 ,这不仅验证了文中所提措施的有效性 。

基坑土钉支护安全系数的强度参数折减有限元方法

针对基坑土钉支护讨论其安全系数的强度参数折减有限元计算方法,包括土钉支护体系的三维有限元模型、安全系数的折减强度参数计算、极限状态的确定以及极限状态下的计算方法等。按所建议方法,编制了三维有限元计算程序,并给出算例,展示了所建议计算模型和方法的有效可靠性。此外,还对有限元方法计算的安全系数与现行土钉支护规程建议公式所计算安全系系数的可比性进行了讨论。

桩基础双折减系数有限元强度折减法极限分析

现行桩基础安全系数是对桩-土系统安全的总体性评价,尚不能明确桩侧剪移摩阻力、桩端阻力的发挥程度,模糊了基桩的力学特性。为此,基于不同的端阻力、桩侧阻力的发生机制以及占总承载力的比例不同,建立了桩端、桩侧地基两种安全储备系数(F1、F2),通过强度折减法非线性有限元极限分析实现了客观评价桩端、桩侧阻力的安全性问题。建议了桩端安全储备系数—位移曲线(F1-s曲线)和桩侧安全储备系数—位移曲线(F2-s曲线)的拐点、桩端安全储备系数—桩端阻力曲线(F1-Qu)和桩侧安全储备系数—桩侧阻力曲线(F2-Qs曲线)的拐点V型尖点的前一折减系数分别为当前桩顶荷载条件下基桩的桩端阻力安全储备系数F1和桩侧阻力安全储备系数F2。分析表明,地基材料的强度参数(c、)接近于实际情况时,双折减系数强度折减法计算结果接近于静载荷试验、荷载增量法和单折减系数法的计算结果,且F1-s曲线拐点、F2-s曲线拐点、F1-Qu曲线V型尖点、F2-Qs曲线V型尖点等物理意义较明确,计算的桩-土系统安全储备系数F接近于单一折减系数法确定的安全储备系数,双安全储备系数F1、F2具有一定实用性。

基于ANSYS的有限元强度折减法求边坡安全系数

介绍了一种基于有限元的强度折减法的边坡稳定性分析方法,讨论了该方法的基本原理、安全系数的物理意义、屈服准则和流动法则的选用及边坡破坏的判据等。算例通过不断减小边坡强度参数黏聚力和内摩擦角,得到新的一组黏聚力和内摩擦角,再输入软件计算至不收敛,此时的折减系数就是边坡的安全系数。计算结果显示,用ANSYS计算边坡的安全系数有一定的实用性和可靠性。

用有限元强度折减法求加筋土挡墙的稳定安全系数

利用有限元法,通过强度折减来求加筋土挡墙的稳定安全系数。通过强度折减,在系统达到不稳定状态时,有限元计算将不收敛,此时的折减系数就是安全系数。安全系数的大小与所采用的屈服准则有很大的关系,本文试图对几种常用的屈服准则进行比较,并导出了各种准则互相代换的关系,并采用莫尔—库仑等面积圆屈服准则代替莫尔—库仑准则,该方法求得的加筋土挡墙的稳定安全系数与传统的计算结果十分接近。

有限元强度折减系数法在北门沟坡滑坡稳定性评价中的应用

利用有限元强度折减系数法求得的滑坡安全稳定性系数进行北门沟滑坡稳定性评价。通过强度折减,当滑坡达到不稳定状态时,有限元计算不再收敛,此时的折减系数就是滑坡的安全稳定性系数。经计算,可以得到滑坡体破坏形式和破坏扩张趋势,有助于对滑体破坏机制的理解。计算表明,有限元强度折减法与传统刚体极限平衡法计算的稳定性系数很接近,这为滑坡稳定性评价提供了另一条途径。

有限元强度折减法中安全系数的搜索算法

有限元强度折减法作为一种较新的方法已经被广泛用于岩土工程问题的稳定性分析,如边坡分析。然而,常用的安全系数搜索方法如二分法效率较低,为了更加高效地使用有限元强度折减法进行岩土工程问题的稳定性分析,提出一种基于统计意义的α搜索算法,而二分法可以看作为此α搜索算法的一种特殊情况,即α=0.5。通过三维边坡的数值算例和若干其他算例,证实了与常用的安全系数搜索算法相比,α搜索算法在所建议的α范围内通常更加有效。

基于强度折减的有限元方法求边坡稳定安全系数

当折减系数达到某一数值时,边坡内的一定幅值的广义剪应变自坡底向坡顶贯通,认为边坡破坏,定义此前的折减系数为安全系数,与极限平衡法相比有限元法具有很多优点。集中讨论屈服准则、内摩擦角和粘聚力、剪胀角、计算范围的选取、坡脚的形状和尺寸、网格疏密程度、不同的破坏标准对全系数的影响以及大变形和小变形有限元对比分析。

基于有限元强度折减系数法岩土边坡稳定性分析与抗滑桩设计

基于有限元强度折减系数法原理,应用具有折减分析功能的ANSYS软件,以暴雨工况为最不利控制工况,采用平面应变条件下Drucker-Prage关联流动屈服准则(DP4)和边坡失稳破坏综合判据,分别对龙胜县城桑江北区不稳定高切边坡自然状态和削坡及抗滑桩加固状态进行了强度折减数值模拟。确定了这2种状态边坡最危险滑动面位置、形状并给出了极限状态坡体强度储备安全系数,通过所建桩-土共同作用连续介质模型及ANSYS后处理路径分析功能,求得极限状态滑坡设计推力和桩身内力及其分布,且将该法分析结果与传统分析方法作对比,发现误差很小且该法更接近边坡实际情况。综合分析表明,该法在岩土边坡滑坡灾害防治方面是可行且有效的新途径,有其自身的优越性和广阔的发展前景。

土体强度折减对海上升压站结构抗震设计的影响

通过有限元非线性时程分析,对比API规范法与考虑土体强度折减作用后某海上升压站桩基及上部平台结构的水平向应力与变形等主要设计指标,结果表明,考虑土体强度折减后,土体对于桩基的水平向约束力减弱,单桩的变形与受力均出现大幅增加,且上部结构的整体水平运动特征更为显著,使用API规范计算上部平台结构的应力结果偏保守,建议在海上升压站的桩基础设计时根据场地土的特性选取土体强度折减模型并着重校核桩基础的关键设计指标。

有限元强度折减系数法在土质边坡的应用

针对实际公路工程中边坡设计安全问题,提出采用有限元强度折减系数法,研究高速公路高边坡在不同的折减强度下的安全性,并采用瑞典条分法验证其结构的可靠性。结果表明,有限元强度折减系数法与计算机可视化技术结合可以更加直观地反映边坡的滑动面及稳定系数;采用传统分析方法与有限元强度折减系数法所得的滑动面相似,但有限元强度折减系数法更为精准;采用有限元强度折减系数法计算得到的稳定系数高于传统计算结果的3.35%,说明强度折减系数法在土质边坡稳定性分析中具有较高的可靠性及精确性。

强度折减有限元法研究开挖边坡的稳定性

用强度折减有限元方法对开挖边坡的稳定性进行了较为全面的研究。分析结果表明 :当折减系数达到某一数值时 ,边坡内一定幅值的广义剪应变自坡底向坡顶贯通 ,认为边坡破坏 ,定义此前的折减系数为安全系数 ;和强度指标相比 ,弹性模量、泊松比、剪胀角和侧压力系数对边坡的安全系数影响不大 ;开挖边坡和天然边坡具有相似的破坏形式 ,表明强度折减有限元方法适用于开挖边坡的稳定性分析。最后指出 。

边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论

强度折减有限元法在边坡稳定性分析中得到了广泛应用,但仍存在一些问题未能很好地解决。首先探讨了不同单元类型对边坡稳定安全系数计算精度的影响,指出采用三角形二阶单元,能够较好地模拟土坡的渐近破坏过程,且相对网格大小控制在0.1～0.15之间时能获得较精确的解;其次讨论了边坡失稳的4个判据问题,指出在合理网格大小区间内,有限元强度折减至土坡破坏时,先后出现塑性区贯通、等效塑性应变带贯通、位移陡增与数值计算不收敛等4种表征,以此分别作为边坡失稳判据,所得到的安全系数具有较好的一致性;最后讨论了边坡破坏时滑动面深浅、滑出点位置与坡体材料的黏聚力、内摩擦角及坡角间的关系,指出黏聚力越大、内摩擦角越小或坡度越小,滑动面越深,且滑出点越远离坡脚。

渗流作用下边坡稳定性分析的强度折减弹塑性有限元法

将边坡渗流的有限元计算和稳定分析的强度折减弹塑性有限元法相结合,对渗流作用下边坡的稳定性进行有限元计算与分析。基于有限元计算所得到的堤坝各单元结点水头,通过面力法和体力法两种等效方法计算渗流作用力,即通过单元结点水头计算作用于单元周边的孔隙水压力及其等价结点力或通过单元结点水头计算作用在单元上的渗透力及其等价结点力。将所确定的渗流等价结点力与土的自重、地震力等其它荷载共同施加于边坡上,采用强度折减弹塑性有限元数值分析确定边坡的临界失稳状态及其所相应的安全系数。应用实例表明该方法是有效的。

强度折减有限元法中边坡失稳判据的研究

为了研究强度折减有限元法中各种边坡失稳判据的适用性,在典型算例分析计算的基础上,提出了"失稳判据的选择应和所采用的数值计算的迭代方法、应变模式假定等问题相匹配"的观点.研究结果表明,当采用数值计算不收敛判据时,应采用小应变模式假定,并利用弧长控制方法;当采用坡面位移突变判据时,应采用大应变模式假定;塑性应变区贯通判据可作为上述两种判据的参考.大量算例的计算结果表明,强度折减有限元法计算获得的边坡稳定性系数和极限平衡法计算结果的相对差小于3%.

基于三维强度折减有限元的抗滑桩优化探讨

采用抗剪强度折减弹塑性有限元法分析含抗滑桩边坡稳定性优化问题,结果表明,在采用单排抗滑桩支护、坡脚和坡顶水平且坡体材料是各向同性材料时,桩布置在边坡中线上最有利于提高边坡稳定性,增大抗滑桩密度比增大桩径更能有效提高边坡的稳定性。

库水位下降过程中土坡稳定强度折减有限元分析

采用强度折减有限元法,考虑边坡土体的非饱和-非稳定渗流过程,从坡体内浸润线位置、土体的渗透系数、水位下降速率、下降比及基质吸力等5个方面研究了水位下降过程中岸坡的整体稳定性。结果表明,水位下降速率对高渗透性土坡内孔压的影响显著,对低渗透性土坡内孔压影响较小,对边坡安全系数的影响程度可达15%。

基于强度折减弹塑性有限元法的抗滑桩加固边坡稳定性分析

以大型通用有限元分析软件ABAQUS作为平台,以迭代不收敛联合坡面特征点位移陡增作为抗滑桩加固边坡失稳判据,通过二次开发建立了能够自动搜索安全系数的抗滑桩加固边坡稳定性强度折减弹塑性有限元分析模型,结合典型算例的对比分析验证了这一判据的有效性。在此基础上,针对一实例边坡进行了稳定性数值分析。研究表明,对于抗滑桩加固边坡,以强度折减有限元法所确定的潜在滑动面,一般地比极限平衡法、极限分析上限方法要浅。

边坡渐进破坏有限元强度折减系数法概述

有限元强度折减法作为边坡稳定性评价方法中最广泛的一种,从本构关系、屈服准则、发展历程与研究现状等方面综合呈现了有限元强度折减法的本质,针对其在折减范围选取与折减系数设置中存在的不足,提出了双折减系数动态整体强度折减法.丰富了有限元强度折减法.对边坡安全性评价存在一定的借鉴意义.

非饱和非稳定渗流作用下土坡稳定分析的强度折减有限元方法

从固、液相质量守恒的角度讨论非饱和非稳定渗流的基本方程,采用强度折减有限元方法且结合非饱和非稳定渗流有限元程序分析水位骤降引起的土坡稳定性,并与极限平衡法结果进行对比分析。研究结果表明,强度折减有限元方法是分析非饱和非稳定渗流作用下土坡稳定性的一种比较有效的方法,为工程实践提供参考依据,同时也指出今后的研究方向。