基于极限平衡法的危岩倾覆稳定性三维计算方法

目前危岩防治工作中,危岩稳定性评价主要以简化后的二维剖面作为计算模型。由于自然界中的危岩形态极不规则,采用二维剖面计算模型并不能真实反映危岩受力情况。为了研究危岩稳定性三维计算方法,在前人研究基础上,基于极限平衡理论,提出了由后缘裂缝抗拉强度控制的危岩倾覆稳定性三维计算公式,采用数值积分和空间几何方法给出了在危岩单体三维模型基础上求解危岩后缘岩体抗拉力、水压力及其力矩计算公式和实现流程。以三峡库区瞿塘峡吊嘴危岩为实例开展了应用,并通过数值分析进行了验证。通过不同形态危岩的三维稳定性分析,讨论了三维与二维稳定性计算结果的关系,对比发现危岩形态对稳定性计算结果有明显影响,三维计算较二维计算更准确和实用。

基于改进极限平衡原理的膨胀土边坡稳定性计算分析

为了研究膨胀土边坡的稳定性计算方法,基于极限平衡原理,考虑膨胀力并推导4种不同计算模型对于膨胀土边坡稳定性计算的理论方法。结果表明,4种不同计算方法得到的边坡稳定性系数在考虑膨胀力和不考虑膨胀力的工况下,稳定性系数变化趋势基本一致;考虑膨胀力时均比不考虑膨胀力所得到的边坡稳定性系数的结果更小,膨胀力越大,边坡表层发生滑动的概率越大。

基于双折减系数法与极限平衡法的顺层滑坡稳定性分析

以四川省布拖县龙潭乡冯家坪滑坡为例,利用FLAC3D软件设计了基于双折减系数法的滑坡稳定性分析程序,应用“GIS-Rhino-FLAC3D”耦合技术建立三维地质体模型。考虑黏聚力和内摩擦角在滑坡失稳过程中衰减速度和弱化程度的不同,以及非饱和土中基质吸力对土体抗剪强度的影响,提出一种以黏聚力和摩擦力的衰减权重定义综合安全系数的双折减系数法,并采用极限平衡法作对比计算,研究分析了顺层滑坡的稳定性。结果表明:设计的抗剪强度参数双折减程序可以得出安全系数云图,直观地反映滑坡安全系数的空间分布特征;与传统强度折减法相比,所提出的双折减系数法计算的滑动面分布范围和综合安全系数更精确,较极限平衡法误差更小,可以准确地反映滑坡的稳定状态。研究结果可为双折减系数法应用于滑坡灾害的防治提供参考。

基于GIS 和极限平衡法的区域斜坡稳定性分析

区域斜坡稳定性分析是进行斜坡风险评价的重要前提。为了快速和准确地评价区域斜坡稳定性,开发了一种基于GIS和极限平衡法(LEM)的GIS-LEM工具箱。首先,基于所获取数据的分辨率和区域工程地质条件,将研究区离散成标准的斜坡单元体。其次,通过二维边坡模型确定斜坡潜在的滑动面,并利用多种极限平衡法计算区域稳定性系数。最后,基于GIS和Python开源语言,开发了GIS-LEM工具箱以实现极限平衡法在区域斜坡稳定性系数中的求解。将所开发的工具箱应用于汶川区域斜坡稳定性分析和风险评价中,并与无限斜坡模型的计算结果进行对比。结果表明约50%的同震滑坡分布在极高和高危险性区域,57%的非滑坡分布在低和极低危险性区;基于GIS-LEM工具箱所计算出的斜坡稳定性系数相对于无限斜坡模型平均预测准确率提高了16%。

深刺焦氏晕听区结合化瘀通督方对脑卒中后平衡障碍患者动态平衡、步态速度和稳定性极限的影响

目的 观察深刺焦氏晕听区结合化瘀通督方对脑卒中后平衡障碍患者动态平衡、步态速度和稳定性极限的影响。方法 选择2021年3月至2022年10月于河北省人民医院治疗的脑卒中后平衡障碍患者89例作为研究对象,采用随机数字表法将患者分为方剂组和针剂联合组。方剂组患者44例,给予化瘀通督方治疗;针剂联合组患者45例,给予深刺焦氏晕听区结合化瘀通督方治疗。检测两组患者治疗前、后血清神经元特异性烯醇化酶(NSE)、脑源性神经生长因子(BDNF)水平,大脑中动脉、基底动脉血流速度,Berg平衡量表(BBS)及Fugl-Meyer平衡量表(FM-B)评分,患者移动速度、反应时间、最大偏移、端点行程、方向控制水平,测试稳定极限时间及范围,记录患者步频及步速,比较两组临床疗效。结果 针剂联合组NSE水平较方剂组低,BDNF表达水平、大脑中动脉、基底动脉血流速度、FM-B、BBS评分、患者移动速度、最大偏移、端点行程、方向控制水平较方剂组明显升高,反应时间短于方剂组;针剂联合组患者稳定极限时间长于方剂组,稳定极限范围大于方剂组,步频及步速高于方剂组。针剂联合组患者总有效率(97.78%)高于方剂组(81.82%)。结论 深刺焦氏晕听区结合化瘀通督方治疗脑卒中后平衡障碍患者,可改善其脑血流动力学和姿势控制力、步态及稳定性极限,提升其动态平衡能力,提高临床疗效。

基于极限平衡法与强度折减法的某高寒高海拔矿山边坡稳定性分析

为验证西部高寒高海拔地区某露天矿山设计边坡稳定性是否满足现行规范要求,并分析露天开采导致的位移变化规律,本文参考矿区终了境界平面图选取具有代表性的典型剖面,结合矿区实际情况、工程地质条件、室内物理力学试验,利用H-B准则等,综合确定矿区边坡的岩土体物理力学参数;采用极限平衡法中的不平衡推力法和M-P法及有限差分强度折减法,以安全系数为指标,验证了设计边坡的稳定性。通过极限平衡与强度折减计算结果的对比,验证了强度折减法计算潜在滑动面形态及安全系数的可靠性。在此基础上,分析强度折减前,在岩体开挖、施加爆破及地震荷载下矿山边坡的位移显现规律。研究结果可为露天矿山设计中的边坡稳定性定量分析提供参考。

基于极限平衡法的某露天采场边坡稳定性分析研究

边坡稳定性直接关系到露天矿山的安全开采,为分析露天矿采场边坡稳定性,本文以西藏某露天铜矿采场高陡边坡为研究对象,根据矿山边坡现状、边坡岩体结构和结构面发育特征等因素对现状边坡进行地质分区,通过岩石室内物理力学试验获得坡体岩石物理力学参数,利用两种不同的极限平衡法方法计算各分区在3种荷载工况下现状边坡稳定性系数。计算结果显示,该各地质分区现状边坡所有荷载组合下的安全系数均满足规范要求,可为矿山安全生产提供参考。

基于极限平衡法和强度折减法的危岩稳定性分析

为了分析评价陡倾结构面相互组合切割形成的危岩体的稳定性,本文以龙寺CIV-1边坡危岩体为例,根据地质调查数据,建立了危岩体的简化地质模型、失稳概化理论模型以及在冻胀、地震、水力等因素影响下的力学分析模型,利用极限平衡理论推导出了危岩体的滑移稳定性系数和倾覆稳定性系数的无量纲表达式,重点分析了不同工况下危岩体的稳定性,并借助UDEC强度折减法对危岩体的形成、破坏机理进行分析研究。结果表明:不同工况下的危岩稳定性为天然工况>地震工况>暴雨工况>组合工况;层面与陡倾结构面的组合关系以及陡倾结构面的贯通程度直接控制着危岩体的稳定性和破坏模式。通过极限平衡法和UDEC强度折减法相结合的危岩体稳定性评价方法,不仅可以通过简单的数学公式高效地获取危岩体的稳定性,还可以通过力与变形的信息,直观的辨别出危岩体易失稳的部位,为陡倾结构面切割形成的危岩提供防治参考。

基于强度折减法与极限平衡法的边坡稳定性分析

露天采场的安全稳定运行直接受边坡稳定性的影响。以南方某大型钽铌矿露天边坡为研究对象,结合现场工程地质调查和岩石力学试验确定的参数,采用有限元分析软件建立边坡剖面计算模型,利用强度折减法与极限平衡法分析在不同工况条件下的边坡稳定性。得到以下结论:采用强度折减法与极限平衡法计算边坡稳定性系数的结果相近,滑面位置基本相同,均为“圆弧形滑动”;边坡在不同工况条件下的塑性破坏都以拉剪破坏为主,其中拉应力破坏主要出现在坡顶和采空区,剪切破坏主要出现在坡顶、坡面中部以及坡脚,需采取合理的边坡局部治理措施;现状条件下各工况整体边坡处于稳定状态,B-B'剖面局部稳定且该局部矿区需选用更合适的爆破方式开采以防止边坡失稳。研究结果可为类似露天边坡的稳定性分析提供参考。

基于极限平衡法的弃渣场稳定性分析

随着基础设施建设的不断发展,弃渣场作为废弃土壤、垃圾等的处理场地,扮演着至关重要的角色。随着弃渣场的不断增多,其边坡稳定性问题也逐渐成为业界关注的焦点。本文以某弃渣场为案例,利用极限平衡法对该弃土场在不同工况下的边坡稳定性进行深入研究,指出该弃土场边坡处于稳定状态,能够满足规定要求,整体稳定性较好,发生失稳破坏概率低。但其局部区域在地震或集中降雨等不利工况下仍然存在小型滑塌风险,建议对评估区内有威胁对象的地质灾害点开展系统的长期监测工作。

尾矿库稳定性最短路径强度折减极限分析

尾矿库堆积边坡稳定性研究手段常以有限元强度折减的方式实现,尾矿砂抗剪强度参数(c,φ)对于坝体稳定性的影响存在差异。为此,引入最短路径强度折减理论,开展东北某大型尾矿库稳定性实例分析。主要结论:1)以逼近尾矿砂实际容重的方式,利用Optum G2进行渗流条件下尾矿库最短路径强度折减稳定性极限分析,获得尾矿堆积边坡最小综合安全系数及潜在破坏面。2)非等比例强度折减过程中,随着折减比例增大,折减路径长度先减小后增大,说明最短折减路径求得的最小综合安全系数,对应于尾矿堆积边坡最不利极限状态;3)利用最短路径强度折减极限分析得到的尾矿库最小综合安全系数,稍小于瑞典条分法和简化Bishop法结果,但整体上吻合较好;4)随尾矿库堆积边坡的增高,最小综合安全系数持续降低,潜在尾矿坝滑动体范围增大,对应的滑动面向库内扩展。

变分极限平衡法对土质边坡稳定性的精确分析

基于变分法和极限平衡法的基本原理,对土质边坡的稳定性分析进行了理论研究。首先,通过极限平衡法建立了问题的基本平衡方程,通过引入拉格朗日乘子构造出约束条件下等周问题的辅助泛函;其次,联合欧拉方程得到了以潜在滑动面、滑面正应力、滑动体内力、安全系数以及拉格朗日乘子为基本未知量的一阶常微分方程组,并通过引入辅助变量将边坡稳定性分析转化为固定边界条件下的两点边值问题;最后,利用打靶法对算例进行了数值求解,得到了滑动面位置、滑动面上正应力分布以及边坡稳定性系数的精确解答,并与条分法和有限元强度折减法得到的结果进行了比较,验证了所提方法的有效性。分析结果表明,提出的土质边坡稳定性分析方法可有效避免传统计算中对滑面位置的搜索优化过程,能精确得到边坡滑面形状、滑面上的法向应力以及条间力分布,可为边坡的稳定性分析提供科学合理的计算方法。

基于极限平衡法与强度折减法的边坡稳定性分析

为研究某矿露天采场边坡的安全性与稳定性,根据三维建模资料,开展现场实际调查,对露天边坡稳定性计算坡面进行选取,分别利用极限平衡法与有限元强度折减法对边坡的稳定性进行了计算分析,并根据计算分析结果对边坡的稳定状态进行了评价。

基于极限平衡法高边坡稳定性分析方法

岩石高边坡是山区水电站工程建设中的主要地质环境,尤其在我国西部地区,高边坡问题作为重大工程的关键技术问题之一,控制着工程建设的可行性和经济效益,因此有必要对其进行分析研究。以如美水电站中坝址高陡边坡稳定性分析为目标,基于二维极限平衡法,结合现场勘查、理论分析和Geo-Studio数值模拟,考虑如美水电站中坝址高陡边坡的三种不同节理组合形式,在降雨工况和地震工况下对边坡整体稳定性进行分析评估。研究结果表明,降雨工况对边坡稳定性影响远大于地震工况,产生塑性区的范围相较于地震工况更大,在开挖卸荷工况下,边坡受到较大扰动产生卸荷区,发生失稳破坏。基于数值模拟结果,得到满足工程实际的结构面选取方式。

基于极限平衡法和离散元法的某水电站高边坡稳定性分析

水电站高边坡变形稳定是工程建设过程中需要重点关注的地质问题之一,受结构面类型、产状、规模等影响,其稳定性分析十分复杂。以某大型水电站坝址区右岸边坡为研究对象,依据内部结构面的性状和位置,对各结构面可能产生的块体组合进行分析,并对边坡稳定性进行初判。根据规范要求,利用Rocscience软件进行极限平衡分析计算,并在离散单元法中引入强度折减对极限平衡法计算结果进行佐证,分析危险滑动面。结果表明:部分剖面滑动块体略薄,坡体处于稳定状态,但整体来看需要采取加固措施,建议根据施工过程中开挖揭露地质情况及安全监测反馈的有关信息,进行动态设计。

冻融作用对露天矿山边坡稳定性的影响分析研究

为研究冻融作用对不同倾角层状岩质边坡稳定性的影响,以西藏墨竹工卡县高寒地区某露天矿山为研究对象,利用极限平衡法,通过岩土工程仿真分析软件GEO-Studio计算获得边坡的稳定安全系数,对冻融前后不同倾角层状岩质边坡的安全系数进行对比分析,研究了冻融和倾角对层状岩质边坡稳定性的影响。结果表明:(1)随着设计边坡角度逐步增加,冻融前后的边坡安全系数逐渐降低,冻融前下降幅度16.2%~32.6%,冻融后下降幅度15.2%~28.2%;(2)冻融作用后,边坡岩体黏聚力及内摩擦角有所下降,冻融后边坡整体安全系数较冻融前下降0.86%~3.32%,冻融对边坡整体稳定性有一定的影响。本研究成果对冻土地区边坡的损坏及防控具有一定的指导及参考价值。

基于极限平衡法的边坡稳定性分析

在金属矿资源回采过程中,井下采场爆破严重威胁地表建(构)筑物、堤坝及边坡的稳定性,尤其是赋存有高陡边坡的露天井下联合开拓矿山。以永平铜矿井下矿体回采爆破与临近高陡边坡为工程背景,开展了井下回采后对边坡稳定性影响的分析,按照极限平衡法进行模型的建立与参数的选择,对开挖模型和初始边坡进行稳定性模拟试验。模拟试验结果表明,越向上一中段开采,边坡的安全系数越低。按照模拟得到的边坡安全系数,将不同中段的矿块安全性分为3个等级,即安全Ⅰ级、安全Ⅱ级、危险,为矿山的安全生产提供了理论依据。

基于水流牵引力的河道岸坡稳定性分析

基于极限平衡理论,结合水平条分法,将Bishop法的竖直条间力关系转换到水平土条上,推导出水流牵引力作用下均质岸坡稳定安全系数的理论计算公式,将其结果与ABAQUS有限元软件的强度折减法模拟的计算结果进行对比分析。结合工程实际,分析水流牵引力对不同坡比河流岸坡的稳定性影响规律。结果表明,理论计算公式与软件模拟的结果基本吻合,误差不超过2.1%。河流中水流牵引力会增大岸坡土体的下滑力矩,降低河流岸坡土体稳定安全系数;当岸坡土体遭受降雨、坡脚土体劣化作用等多因素作用下而处于临界稳定状态时,水流牵引力可能成为滑坡启动的关键因素;在河流岸坡失稳滑动时,水流牵引力将导致滑体向河道方向滑移更远距离,加重滑坡对河流航道安全的危害;坡度越陡,岸坡稳定安全系数受水流牵引力的影响越大。在进行高陡河流岸坡稳定性分析时,水流牵引力是与强降雨、泥石流等因素同样重要且不可忽视的导致岸坡灾变失稳的外部荷载作用。

非线性M-C强度准则下预应力锚索加固边坡时效稳定性分析M-P法

拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点。众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析。此外,预应力锚索作为一种主动防护措施,可极大地即时提高边坡稳定性而被广泛应用于中、大型边坡工程加固。然而,在应力松弛、蠕变效应以及腐蚀环境影响下预应力锚索加固边坡稳定性时效特征往往被忽视。由此,基于Morgenstern-Price(M-P)法,嵌入非线性Mohr-Coulomb(M-C)强度准则,并融入应力松弛与蠕变效应下锚索预应力损失模型以及腐蚀环境下锚索性能劣化模型,从而,建立非线性强度准则下预应力锚索加固边坡安全系数时程表达式。进一步,为了解决非线性强度准则下隐式嵌套公式难以求解的问题,归零化条间法向力初始值,并应用迭代循环求解策略,在引入循环终止允许误差判别条件后,可实现边坡稳定性理论真实结果的逼近求解。经过后续算例对比分析,验证了所提方法的可行性和合理性,与此同时,还研究了不同预应力损失速率和不同锈蚀环境下预应力锚索加固边坡稳定性的时效变化规律。

多年冻土斜坡稳定性的模拟分析

气候变暖改变了多年冻土活动层的水热状态和物理特性,降低了斜坡的稳定性。目前多年冻土斜坡的稳定性分析多采用极限平衡方法,然而这种方法难以分析活动层水分场、温度场、应力场和位移场及其耦合效应下的斜坡稳定性。因此,将Mohr-Coulomb准则整合加入到冻土热-水-力模型之中,建立了多年冻土斜坡的热水力耦合模型(coupled thermo-hydro-mechanical model,THM),定量分析了夏季极端高温对多年冻土斜坡稳定性的影响。为了验证模型的有效性,选择了青藏高原东部多年冻土区某一滑坡为研究对象,通过构建极限平衡模型和THM模型计算了其稳定性,并对比分析了模拟结果和现场观测数据的关系。研究结果表明,THM模型模拟结果与传统极限平衡方法计算结果相吻合,且数值模拟得到的滑移面位置、位移量级和最终形态与现场实测资料相一致;在夏季极端高温条件下,当多年冻土活动层融化至1.45 m时,斜坡将沿着融化锋面失稳,且滑移面基本平行于坡面。研究结果对寒区各类工程边坡塌陷和热融滑塌的过程认识具有一定的参考价值。