基于FLAC^(3D)的抗滑桩设计方法研究

边坡治理措施中最常用的就是抗滑桩工程,但目前其设计与计算理论却非常不成熟,设计过程中的很多问题都依赖于人为假设,设计结果也非常保守。在FLAC3D数值模拟的基础上,提出了基于该软件的抗滑桩设计方法。由于数值计算能够相对准确的模拟滑坡传力和抗滑桩受力过程,因而其设计结果也就更符合实际情况。本方法的提出,突破了人们长期以来以经验为主的刚体极限平衡设计体系,对指导实际抗滑桩的设计和施工,以及今后抗滑桩的设计研究具有一定的参考价值。

大型高拱坝嵌深对坝肩块体稳定性的影响分析

结合古学拱坝坝肩不同嵌深设计方案,利用刚体和有限元极限平衡法,对坝肩块体进行稳定性分析,研究了高拱坝嵌深变化对坝肩块体稳定性的影响规律。结果表明,拱坝嵌深的增加会产生块体体积、滑面面积减小和拱推力增加两种效应,分别增加和降低块体稳定性,因此坝肩块体抗滑稳定安全系数随嵌深增加呈现出持续增大、持续减小、先增后减、先减后增4类变化趋势。经比选,推荐古学拱坝采用左岸嵌深36.5m、右岸嵌深40.5m的中嵌深方案。

地震和降雨工况下露天边坡排土场稳定性分析

为研究降雨和地震对露天矿边坡变形的影响,本文基于刚体极限平衡法,利用GeoStudio软件进行不同工况条件下的稳定性分析。结果表明:在自重+地下水、自重+降雨、自重+地震三种工况下对排土场边坡进行稳定性计算,排土场最危险滑面是圆弧形,计算结果均满足规范要求,边坡整体稳定性较好。研究成果可为该类边坡的灾害防控提供理论支撑。

考虑土工复合材料衬垫系统的尾矿库稳定性分析

尾矿库库底铺膜层构成的土工复合材料衬垫系统往往形成薄弱层面威胁坝体的稳定性,在分析中需要重点关注。文章基于水工分析系统Autobank对铺膜面形成的衬垫薄弱层进行标记,在最危险滑动面的搜索中若搜索圆弧与衬垫薄弱层相交,则增加考虑该薄弱层与部分圆弧构成的复合滑动面,计算方法采用适用各种形状滑面的摩根斯顿法,以得到库身的最小抗滑稳定安全系数。算例分析结果表明:部分通过土工衬垫薄弱层的复合滑动面安全系数较小,且该平移滑动是完全可能发生的,为该剖面的最危险滑动面。本文结果可为尾矿库设计和运行提供科学依据,并为同类工程提供参考。

和平水库右坝肩高边坡施工期稳定性分析

高陡边坡存在裂隙发育、风化严重、卸荷强烈等不良的地质现象,直接影响到高边坡的稳定性。该文分别采用三维有限元强度折减法和二维刚体极限平衡法,对和平水库右坝肩边坡在开挖支护后的稳定性进行分析。研究结果表明,和平水库右坝肩边坡在完建工况下的稳定性满足规范要求,开挖和支护措施合理可行。

条间力简化对边坡稳定性计算结果的影响

由于条间力的简化处理,导致采用不同的条间力简化方式得到的边坡稳定性系数计算结果,以及相应的滑面位置均存在差异。有限元强度折减法采用边坡岩土体的本构关系,对岩土体强度进行折减,计算边坡体的应力、应变大小及分布,依据计算收敛情况,确定边坡稳定性系数;依据最大剪应变区,确定边坡潜在滑动范围。得到的计算结果不受条间力简化处理的影响。以澳大利亚计算机应用协会(ACADS)通用考题1均匀土质边坡为例,分别采用有限元强度折减法(SRM),不同条间力简化的刚体极限平衡方法,求得边坡潜在滑动区域、条间力的大小与分布、稳定性系数,并进行对比分析。在此基础上,分析探讨了条间力简化对边坡的稳定性系数,以及滑面位置的影响。

四川省某露天矿石灰岩质高陡边坡稳定性分析

为研究高陡露天边坡的稳定性,本文以四川省某露天矿石灰岩质边坡为工程背景,选取1个典型剖面分析,运用赤平投影分析法对岩质边坡的稳定性进行分析评价,并采用强度理论的刚体极限平衡法与二维有限元数值模拟、三维数值模拟等进行了相互验证比较分析。研究结果表明:1个典型剖面在3种工况下的整体边坡安全系数均符合规范要求值,边坡整体稳定性较好。所得结论对后期施工设计提供了理论依据及数据支持,同时为类似工程的边坡稳定性分析提供了参考。

某露天矿反倾岩质边坡稳定性分析研究

为研究反倾岩质边坡对露天矿边坡变形的影响,本文基于刚体极限平衡法,利用GeoStudio软件进行不同工况条件下的稳定性计算,结合合成孔径边坡雷达监测数据,对反倾岩质边坡的稳定性进行分析。结果表明:反倾岩质层状边坡对露天采场边坡的稳定性影响较小,采场边坡在自然、地震及爆破3种工况下,采区现状及年度计划均满足安全系数要求;采用合成孔径边坡雷达监测,结合现场监测数据情况,受冻土融化影响,区域受到自然沉降的影响而产生变形,刚体极限平衡法和合成孔径边坡雷达监测技术相互验证采场区域稳定性较好。研究成果可为该类边坡的灾害防控提供理论支撑。

龙塘水库大坝深层抗滑稳定研究

龙塘水库重力坝坝基分布有较多的缓倾角裂隙面,裂隙面产状各异。结合地表地质调查、勘探平洞及钻孔揭示,确定优势裂隙面及大坝深层滑动模式。采用刚体极限平衡法和有限元应力积分法,对龙塘重力坝坝基深层抗滑稳定进行了计算,并对倾向下游的缓倾角裂隙面倾角进行了敏感性分析。结果表明,静动力工况下各坝段的深层抗滑稳定安全系数均满足规范要求,大坝深层抗滑稳定是有保证的。

拱坝坝肩抗震稳定分析

高拱坝坝肩抗震稳定分析是建于地震高烈度区的高拱坝抗震设计的关键课题之一 .本文将传统的用于块体稳定分析的刚体极限平衡方法和有限元计算分析相结合 ,求解拱坝坝肩抗震稳定问题 .具体作法是 :有限元网格剖分时 ,尽可能布置有限元节点于拱坝坝肩的可能滑动块体表面 .完成有限元静动力分析后 ,将块体表面各节点的静动应力进行积分 ,求出块体拱推力、作用于块体上的地震荷载等 ,然后由刚体极限平衡法求拱坝坝肩抗震稳定安全系数 .上述方法的特点是能充分利用有限元和刚体极限平衡两种分析方法的优点 ,可以提供安全系数时程曲线 ,安全系数的定义与现行规范一致 。

滑动楔形体的简捷极限变形平衡法

介绍了考虑楔形体滑面变形的简捷极限变形平衡法 ,认为该法概念明确 ,分析快捷。传统的极限平衡法只考虑了沿滑动面交线方向的切向力 ,而忽略了与交线垂直方向的切向力 ,由此得到一个静定体系并求得静力解。文章经分析及与实验对比 ,说明不考虑与交线垂直方向的切向力的影响是偏于不安全的 ,因此在的方法中考虑滑面的变形以求解静不定体系。对楔形体稳定分析的实例表明该简捷分析法的计算结果与实验成果相一致 ,而极限平衡法得到的安全系数偏高。通过分析 ,认为楔形体滑面的相对刚度系数对其稳定性影响较大 ,因此在实际工程中应加以重视。

基于三维非线性有限元的坝肩稳定刚体极限平衡法机理研究

结合溪洛渡高拱坝三维非线性有限元仿真分析,对拱坝设计规范采用的坝肩稳定的刚体极限平衡法的基本机理和假说进行了探讨。提出了多重网格的概念和方法,将有限元的应力成果转移到任一滑面(平面或曲面)上,进而分析滑面的稳定状态,包括滑面的应力、屈服区及剪应力的分布及变化过程,并求出类似刚体极限平衡法的滑面安全系数和滑块体安全系数,从而对块体变形直至失稳的全过程进行了深入的探讨。

三维刚体极限平衡法程序的编制及其应用

西安市黑河水库右坝肩变形体是在旋转变形条件下形成的 ,这样 ,对它的稳定性评价必须按空间问题来考虑 ,要用三维分析方法来计算它的稳定性。鉴于目前的三维计算方法比较复杂 ,得出的结果实用性不大 ,本文首次编制了三维刚体极限平衡法程序 ,该程序既能计算稳定系数 ,又能计算出相应稳定系数下的滑坡推力。应用该程序计算黑河水库右坝肩变形体的稳定性 ,得出的结果与实际相吻合 ,同时又为工程治理提供了依据。

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。

边坡稳定分析的三维极限平衡法及工程应用

对于具有复杂空间几何特征和地质构造的实际工程边坡,在进行稳定分析评价时,需对其进行三维分析。通过发展完善边坡稳定分析的三维极限平衡法程序CORE-lam3D,可模拟真实的坡面、地质界面、地下水位面、滑动面等复杂空间曲面,可采用3种三维极限平衡分析方法对潜在的滑动面及其可能多个滑动方向进行分析计算,可分析水荷载、地震荷载、加锚等因素作用的影响。通过对瀑布沟库首右岸拉裂变形体的稳定性进行研究,说明了CORE-lam3D的实用性和可靠性。

基于刚体极限平衡法的反拱底板稳定性研究

基于两个反拱水垫塘工程实例模型试验研究,在运用刚体极限平衡法定量研究拱座稳定性的基础上,结合有限元分析方法定量研究反拱底板局部稳定性,相对于以往假定拱端推力进而研究反拱底板局部稳定性更加合理,并得出以下结论:在相同运行工况下反拱底板极限抗力大于平底板的1.7～3.3倍;系数β(弦长和反拱半径的比值)越大,边缘板块抗力减小,中间板块抗力增大。在相同或相近β的情况下,极限抗力随板块数增多有增大的趋势。

地应力对地下厂房岩锚吊车梁变形及应力影响分析

对岩锚吊车梁的设计一般基于刚体极限平衡法,该方法忽略岩壁的自身变形,也不考虑后续开挖变形的影响。而锦屏一级水电站地下厂房厂区地应力水平高,地应力最大值达35.7 MPa,地应力释放必然对岩锚吊车梁的变形及应力造成极大的影响。结合现场实测变形资料,采用三维非线性有限元法对地下厂房岩锚吊车梁进行研究,计算各开挖阶段吊车梁自身的变形及应力。结果表明,在锦屏一级地下厂房高地应力场中,会产生大范围失稳破坏和拉杆屈服现象。揭示了分级开挖所致洞壁变位对拉压杆内力的影响机制和内力变化规律。研究发现,适当推迟拉压杆注浆锁固时间,使得岩锚梁拉压杆在洞壁发生一定变位后再与围岩共同变形,可以有效降低后续开挖导致的拉压杆内力。

滑坡稳定性分析与安全系数取值研究

在地质灾害中,滑坡灾害分布最广、发生频率最高、危害最大,是我国地质灾害防治的主要对象。滑坡研究的主要任务之一是稳定性分析。论文针对三板溪水电站进水口滑坡和水布垭水电站大岩淌滑坡,分别采用刚体极限平衡法、块体单元法、有限单元法对稳定安全系数和条间推力分布曲线进行分析和比较,研究各种方法的差异和计算精度,以及各种方法稳定安全系数的取值标准,希望为水利水电工程边坡设计规范有关有限单元法、块体单元法条目的编写和相应的允许安全系数取值标准的制定提供一定的参考。研究结果表明:①块体单元法计算的安全系数与刚体极限平衡法计算的安全系数可以采用相同的取值标准,而有限单元法计算的安全系数取值标准可适当降低;②块体单元法计算的条间水平推力、条间剪切力与刚体极限平衡法(尤其是Sarma法)计算的条间水平推力、条间剪切力非常相近,有限单元法计算的条间水平推力、条间剪切力较小;③分析方法、力学模型与参数取值应与安全系数取值标准相匹配。

重力坝深层抗滑稳定计算中各参数的敏感性分析

采用传统的刚体极限平衡法导出了第二滑裂面为倾斜的双滑面深层抗滑稳定计算公式,针对重力坝深层抗滑稳定计算中各参数φ、θ、β的不确定性问题,以某重力坝为例对其参数进行了敏感性分析,并评价了各参数在抗滑稳定计算中对安全系数K的影响。结果表明,参数φ、θ、β对安全系数K均有一定影响,在实际工程中应充分考虑这些影响,以便使工程达到既安全又经济的目的。

地下厂房岩壁吊车梁的力学分析及设计

针对刚体极限平衡法的不足,利用非线性有限元方法,分析了岩壁吊车梁与围岩的相互作用,研究了锚杆的受力机理,并利用超载和强度储备法研究了岩壁吊车梁的安全裕度.结果表明,按刚体极限平衡法假设所设计的锚杆偏保守,与实际受力状况有很大差别,接触面不发生破坏时锚杆中的应力不大,即锚杆承受的载荷很小,接触面单元接近全部破坏时锚杆中的应力才会迅速提高.