基于滑面正应力修正的极限平衡法的锚固边坡稳定性分析

为研究滑面正应力分布对极限平衡法计算边坡安全系数的影响,针对预应力锚索加固边坡,利用滑面正应力修正的极限平衡法建立了含安全系数和两个待定参数的三个方程组,通过公式推导获得了安全系数的显示解答。工程实例应用结果表明,采用该方法分析边坡的稳定性合理有效。

基于GIS的三维对称边坡滑面正应力分布逼近函数构造

基于栅格柱体单元构造出对称边坡滑面正应力分布的逼近函数,为在GIS(地理信息系统)中建立基于滑面正应力假定的极限平衡法提供了理论计算基础。结合GIS的强大空间数据分析能力,建立出一个基于栅格柱体单元的三维边坡稳定性分析极限平衡模型,且在无任何力的假设条件下,推导出基于栅格单元的滑面正应力分布构成。结合算例分析表明:在滑体滑动方向上,滑面正应力的分布一部分由滑体自重和外力构成,且对滑面正应力的贡献所占比例很大,为已知函数,另一部分由柱间作用力构成,所占比例很小,为未知函数,因此,柱间作用力分布可选用三阶拉格朗日多项式来近似逼近拟合;在垂直于滑体滑动方向上,滑面正应力分布采用抛物线近似逼近拟合;进而构造出对称边坡的基于栅格单元的滑面正应力分布逼近函数。并通过算例对该逼近函数的合理性进行了验证。

滑面正应力近似方法对三维极限平衡法解的影响

采用楔形体与椭球滑面算例,研究了三维极限平衡法中滑面正应力近似方法对其计算结果的影响。使用线性插值近似滑面修正应力时,插值节点和网格数目的改变未对安全系数造成明显影响,但明显改变了修正应力的计算结果,网格交界处的修正应力易出现突变。采用移动最小二乘近似滑面修正应力后,安全系数基本不变,并且相对于线性插值,能在求解更少未知量的情况下获得更有规律的修正应力分布。算例表明,在采用线性插值和移动最小二乘近似计算滑面修正应力的情况下,安全系数基本不随滑面正应力的改变而变化,这与二维极限平衡法的相关研究结论基本相同,显示三维极限平衡法满足了平衡条件和合理性条件。

初始滑面正应力假定对一般三维边坡稳定性影响

基于滑面正应力修正的边坡安全系数显示解法,研究滑面初始正应力分布对边坡稳定性的影响。假设滑面的初始正应力分布,用含有待定参数的修正函数对其进行修正,使滑体满足所有方向的力和力矩平衡条件,推导出满足所有平衡条件的安全系数方程,得到边坡安全系数值,对边坡稳定性进行评判分析。结果表明,对于三维对称边坡,不同初始滑面正应力分布对边坡稳定性影响较小,安全系数最大差别控制在5%以内;对于一般三维形状边坡,不同初始正应力分布对边坡稳定性影响较大,三维安全系数的差别在6.2%,与其他方法的差别最大达到28.7%,需要进一步验证滑面正应力分布的合理性才能应用于工程实践。

基于滑面正应力修正的极限平衡法的研究现状

基于滑面正应力修正的极限平衡法是近年来发展起来的一种边坡稳定性分析方法,具有良好的发展潜力。在已有工作的基础上,对该方法的研究成果作了系统的归纳总结,主要包括基本理论的建立和完善、二维与三维极限平衡研究和典型工程应用等三大方面。同时介绍了借助该方法的基本原理在加固边坡的稳定性、三维边坡滑带强度参数的反演分析、地震作用下的三维边坡稳定性评价、三维边坡稳定性分析中的端部效应等方面取得的进展。最后,对该课题的研究不足和下阶段的研究方向进行了阐述。

基于正应力分布的被动土压力计算方法

该文假定滑动面为三次的拉格朗日插值函数,假定挡土墙后滑面正应力为三次的拉格朗日插值函数,推导出包含被动土压力的水平力、垂直力和绕挡土墙顶点旋转的力矩平衡方程。利用优化原理,迅速准确的确定最危险滑面和最危险滑面对应的最小被动土压力。该方法避免了传统极限平衡条分法计算被动土压力系数的繁琐,并在很大程度上克服了其它近似方法的不精确性,可用于一般工程。

不同假定对边坡安全系数计算的影响分析

基于滑面正应力假定,可以很方便地得到给定滑动面的安全系数,但不同的滑面正应力假定对结果的影响值得研究。本文通过随机模拟方法,给出了不同滑面正应力假定下安全系数的分布,并对给定的多个滑动面,经计算比较了该方法与不平衡推力法的误差大小。分析结果表明:给定滑动面愈接近临界滑动面,其结果误差愈小;对任意给定的滑动面,误差可高达900%以上。

基于GIS的边坡稳定性计算方法研究

结合GIS(地理信息系统)的空间分析能力和滑动面正应力分布假定模型,建立了基于栅格单元的三维边坡极限平衡模型,提出了基于GIS的边坡稳定性计算方法。该方法首先建立了基于栅格柱体单元的三维边坡稳定性分析模型,给出了模型参数在GIS中的空间表达式;其次,在极限平衡条件下,推导出滑体在GIS中的3个力平衡方程式和1个力矩平衡方程式,形成了用于求解三维安全系数的方程组;最后,基于摩尔-库仑强度准则,以及滑动面正应力分布的假定,求解三维安全系数。同时利用COM(组件对象模型)技术开发出一个基于GIS的三维边坡稳定性分析扩展模块,该模块可实现复杂的算法计算以及多种组合荷载下的稳定性计算,并通过算例验证了该模块的正确性和便利性。

地震作用下基于严格极限平衡法的边坡稳定性分析

为研究地震作用下的边坡稳定性问题,基于极限平衡法,修正滑面正应力,得出地震力作用下的严格极限平衡法,对任意滑动边坡进行受力分析,进而分析地震力作用下的边坡稳定性。以牙根水电站2号拉裂体右岸边坡为研究对象,采用与有限元法相结合的严格极限平衡法和传统极限平衡法分别对均质边坡与非均质边坡安全系数进行求解。结果表明,严格极限平衡法与传统极限平衡法计算结果误差均在容许范围内,验证了严格极限平衡法的合理性,为工程实际应用提供一种新的方法指导。