基于矢量和分析方法的边坡滑面搜索

基于力是矢量这个基本概念,给出了边坡矢量和法安全系数的矢量表达式。在边坡荷载已知的情况下,运用有限元法计算得到边坡真实的应力分布状态,使用矢量和法安全系数并采用优化算法中的直接法搜索边坡的临界滑面。计算结果表明,使用矢量和分析法搜索得到的临界滑面位置与极限平衡法得到的滑面位置基本吻合,且安全系数相对误差最大为2.09%,验证了该方法在边坡稳定分析中的合理性与可靠性。矢量和分析方法与基于强度储备安全系数的分析方法不同,具有明确的物理和力学意义,且不需引入过多假设,公式简洁,易于进行三维边坡稳定分析,不需进行迭代计算,可在工程实际中得到广泛的运用。

岩质边坡楔体稳定分析与临界滑面搜索

在楔体稳定分析中,滑动模式判断正确与否对楔体稳定性评价以及边坡开挖支护方案的选择具有重要意义。探讨Hoek-Bray方法在判断楔体破坏模式时存在的问题和产生错误的原因,并根据楔体破坏的运动学条件对Hoek-Bray方法进行修正,提出理论上较为完备的楔体稳定性计算方法。考虑到现场测量得到的不连续面的产状通常具有一定的离散性和分布范围,导致构成楔体的某一组或两组结构面并非完全确定。鉴于此,提出楔体稳定性的优化分析方法,采用遗传算法搜索具有最小安全系数的楔体及其临界滑面组成,为工程支护设计提供一个具有保守性优点的低限解答,确保边坡的稳定与安全。

基于FLAC^(3D)的边坡滑面搜索法及动力稳定性分析

针对边坡动力分析中的滑面搜索及稳定性定量评价,基于FLAC3D弹塑性分析,提出一种剪应变增量搜索边坡滑面的方法,并用矢量和方法计算安全系数,采用FLAC3D的内置FISH语言,实现地震动力时程中滑面自动搜索和动力安全系数计算,即变滑面动力稳定分析。算例表明,该方法计算结果与强度折减法、刚体极限平衡法所得结果非常接近,并成功用于卡拉水电站上田镇滑坡体动力稳定性分析,表明所提方法的有效性和优越性。

边坡矢量和分析法最危险滑面搜索研究

边坡矢量和分析法主要考虑了力的矢量特征,在求得边坡真实的应力情况下,将潜在滑面的总抗滑力矢量与总下滑力矢量在边坡整体下滑趋势方向上投影的比值作为边坡稳定性安全系数。本文首先对边坡矢量和分析法的基本原理和安全系数表达式进行了介绍;然后在此基础上,将指定滑面入口和出口搜索最危险圆弧滑面并对其进行优化处理的方法运用到矢量和分析法最危险滑面的搜索中;最后通过两个算例进行了验证分析。算例的分析结果表明:使用该方法搜索得到的边坡最危险滑面在位置上与极限平衡法中Morgenster-Price法以及强度折减法得到的滑带虽然有一定差别,但得到的边坡稳定性安全系数十分相近,相对误差很小,从而验证了该方法在求取边坡稳定性安全系数中的适用性和准确性。该矢量和分析法最危险滑面搜索方法概念清楚,搜索过程简单,能进一步提高结果的准确性,值得进一步研究和应用。

基于矢量和法的三维边坡滑面搜索研究

基于矢量和法的分析理论,进行了三维边坡临界滑动面的搜索研究。用数值方法求得边坡应力场后,通过矢量和法稳定性分析程序及滑面搜索程序,求解了三维边坡的临界滑面问题。对比研究发现:在二维情形下,利用矢量和分析理论对极限平衡法的临界滑面进行求解的结果与对其自身临界滑面进行求解的结果比较接近;三维情形下,通过滑面搜索能得到更加准确的稳定性分析结果。

基于改进变尺度混沌优化的临界滑面搜索及应用

针对边坡稳定性分析中边坡临界滑动面问题,将改进的变尺度混沌优化算法和边坡稳定性分析的无条分法结合起来,采用混沌Logistic模型进行混沌搜索,内外循环缩小有效区间,最终搜索到边坡画面临界全局最优解,实现了对工程中一般岩土体边坡临界滑动面的搜索求解。

一种搜索临界折线滑动面的新方法

区隔搜索法不会陷入局部极小值,但搜索效率低,只适合圆弧滑面的搜索。模式搜索法搜索效率高,可用于折线滑面的搜索,但易陷入局部极小值。针对这两种滑面搜索方法的优缺点,文中提出了区隔模式联合搜索法,即先用区隔搜索法搜索得到临界圆弧滑面,并将该圆弧等分转换为折线滑面,再以该折线滑面为初始滑面采用模式搜索法搜索得到临界折线滑面。同时,通过对两个算例的分析,证明了该方法在搜索复杂边坡非圆弧滑面时的有效性。

基于改进蚁群系统算法与矢量和法的边坡临界滑动面搜索

边坡临界滑动面的确定是边坡抗滑稳定分析中的关键问题之一。针对基本蚁群算法搜索边坡临界滑动面效率低、效果差的缺点,提出运用蚁群系统算法结合矢量和法来搜索边坡任意形状临界滑动面的位置,并引入蚂蚁分工机制和信息素平滑化机制来改进算法的全局寻优性能。通过对澳大利亚计算机应用协会(ACADS)设计的两道经典考题以及一个水库岸坡的分析计算,验证了改进搜索算法的可行性和准确性。计算结果对比分析表明,改进的蚁群系统算法很好地提高了搜索效率,且可以有效地避免算法陷入早熟停滞。

岩质边坡潜在滑块搜索方法及工程应用

岩质边坡安全系数的搜索方法一直是工程界的热门话题,本文基于第二类非圆弧滑动面特点,采用模式搜索法及形搜索法分别搜索岩质边坡的潜在滑动面,从搜索效果及搜索原理等方面,对比其搜索结果,总结其适用条件。结合工程实例,比较分析以上两种搜索方法的结果,得出在岩层分布倾角较小时,两者分析结果非常接近,为类似工程提供建议。

剪应变增量在堆积体边坡稳定性研究中的应用

堆积体边坡是我国西南地区普遍可见的一类边坡,而此类边坡的失稳(特别是滑动失稳),一般沿剪应变最大的部位发生。利用快速拉各朗日程序(FLAC-3D),对澜沦江中游某堆积体边坡划分足够细化的单元,通过最大剪应变增量找出坡体内薄弱部位,即最容易失稳的部位,结合变形特征对其稳定性进行了评价;同时与“最危险滑弧”搜索的最危险滑动范围对比表明,二者具有较好的一致性。

基于滑移线簇分析的边坡极限平衡有限差分法研究

将有限差分数值计算结果同刚体极限平衡分析方法相结合进行边坡稳定性评价,在工程实践中具有较好的理论及应用价值。基于该思想,将滑移线理论引入边坡滑弧的确定中,采用综合极限平衡方法计算其安全系数,建立安全系数与滑移线的函数关系,实现了最危险滑弧的搜索,并由算例验证了各力学参数对边坡滑面位置与安全系数的影响。结果表明,岩土介质的强度与变形参数对边坡稳定与滑面位置均有影响。该方法是现有边坡稳定计算体系的有效补充。

抛石基床压载受力特性数值模拟研究

抛石基床是港口航道工程中常用的基础形式,由于离散性、随机性问题,其承载力难以在实验室内准确确定,主要依据工程经验。现根据少量抛石基床工程试验,按照现场实际抛石尺寸随机分布,考虑抛石形状、粒径以及级配等特性建立地质力学模型,通过变化控制参数进行了大量压载破坏实验模拟,分析了其受压破坏机理及对承载力的影响。结果表明:随着粒径的增大,相应抛石基床极限承载力呈减小趋势,相比而言10 cm粒径抛石基床承载力较20 cm抛石基床承载力增加8.7%,而相应的沉降量却较20 cm抛石基床减小10.5%;通过对不同抛石基床对应的密实度与承载力进行线性拟合,得到了密实度与基床承载力间呈对数的拟合公式。

冻土路基边坡稳定性计算程序开发

寒区边坡稳定性评价的特殊性在于其土体内部温度场的不均匀性。针对寒区边坡特点,提出以冻土物性参数随温度变化作为温度场和应力场的耦合纽带。考虑温度分布对土体力学性质改变及冻融交界面的影响,开发了耦合温度场的冻土边坡稳定性评价程序;并对非圆弧滑面稳定性系数求解中取矩中心的求解做了相应改进。利用开发的冻土路基稳定性计算程序,对坡度为1∶1.5的4 m路基进行了不同地温条件下的工况计算。计算结果表明在评价冻土路基正融期滑坡的稳定性时,采用折线滑面的方法来评价更为科学、严谨。此外计算结果还表明,冻土路基年度最小稳定性并非出现在融深最大的10月份,而是出现在暖季的早期从而形成热融滑塌现象;且年度最小稳定性出现的时间随地温的降低而向后推移。

基于有限元应力积分传递系数法的岩质边坡抗滑稳定分析

针对含非贯通软弱结构面的岩质边坡抗滑稳定问题,将有限元法与传递系数法结合,提出考虑主抗滑面位置搜索的有限元应力积分传递系数法。在弹塑性有限元法分析应力场的基础上,使用应力积分求得各滑裂面上的法向及切向力;在等安全系数条件下,模拟边坡失稳时剩余推力沿滑裂面依次传递到主抗滑面的过程并对各滑裂面建立极限平衡方程;最后结合Fortran语言快速搜索主抗滑面起点位置、倾角及对应的最小安全系数。通过算例分析发现:有限元应力积分传递系数法能精确找到主抗滑面的位置,并将边坡稳定性量化到一个具体的数值。克服了传递系数法只能进行刚性分析及需要假定主抗滑面位置的缺点,相比强度折减法也少了人为判定引起的误差问题,结果更合理可靠。

基于聚类分析的边坡稳定性研究

在边坡稳定性分析中,滑面搜索方法对于得到边坡的稳定性系数至关重要。现今两种常用的边坡稳定性分析方法,极限平衡法以及强度折减法,可以得到极限应力状态下边坡的潜在滑面。而为了评价边坡在当前应力场下的稳定性,提出一种基于聚类分析概念的滑面搜索方法。这种方法综合考虑了边坡各点的位移以及点安全系数,采用K均值聚类法将具有相近性质的点进行分类,把边坡体分为潜在危险区以及稳定区。潜在危险区的边界即为边坡在当前应力状态下的潜在滑面,并运用矢量和方法计算得到其稳定性系数。采用上述方法对3个算例进行验算,并与极限平衡法以及强度折减法进行对比。结果表明:(1)基于聚类分析的边坡稳定性评价方法具有较好的合理性和可靠性;(2)当边坡处于临界状态附近,通过聚类分析得到的潜在滑面与其他两种方法得到的滑面基本一致;当边坡处于较稳定状态时,当前应力状态下的潜在滑面要比强度折减法得到的滑动带范围要更深更广,但求出的稳定性系数也较高;当存在软弱夹层时,矢量和计算出的滑面更为陡峻,稳定性系数比其他两种方法的结果要小。

某水电工程近坝堆积体最危险滑动范围确定及其稳定性评价

所研究的堆积体位于澜沧江中游某水电工程坝前近坝部位,该堆积体一旦失稳将直接影响到大坝的安全。为了正确评价堆积体的稳定性和制定有关工程处理措施,选取堆积体四条主要的剖面建立计算模型,对四条剖面进行了最危险滑面搜索,确定了最可能发生滑动的局部滑体的范围和位置,并对其稳定性进行了评价。为重点支护部位的确定提供了依据。

含软弱夹层的岩质边坡稳定性分析

在地质活动过程中,软弱夹层和断层等结构面改变了边坡的力学性状,使得岩质边坡稳定性面临严峻的挑战。以白石水库为例,将刚体极限平衡法和有限元软件ANSYS相结合,对水库含软弱夹层的岩质边坡抗滑稳定性能进行分析,探究倾角和主抗滑面起点位置对边坡稳定性的影响规律,寻求安全系数最小值时的主抗滑面,得到边坡临界滑裂面的准确位置,研究表明:在点(62.3142,71.2063)位置条件下,倾角为155.3125°时安全系数达到最小值K=1.96231,为含软弱夹层的岩质边坡的稳定性分析提供理论依据,有着重要的现实意义。

大型堆积体边坡极限平衡稳定性分析

水利水电工程的实施过程中常遇到大型堆积体边坡的稳定问题,直接决定着工程的可行性、建设投资和安全运行。边坡稳定性分析是判断边坡是否失稳、是否需要加固及采取何种防护措施的主要依据。以雅砻江中游某河谷段大型堆积体边坡为例,利用Janbu法对典型剖面进行确定滑面和自动搜索滑面两种方式的分析。计算结果表明,该堆积体边坡在四种工况下都能处于稳定状态,但地震工况对安全系数影响较大。