土钉支护内部整体稳定性c-φ-τ强度折减法

比较了土钉支护与纯土坡在稳定分析方面的不同。结合土钉支护边开挖边支护的特点,分析了施工阶段土钉轴力增量与土钉支护内部整体稳定性的关系,给出了c-ψ-τ强度折减法计算土钉支护内部整体稳定性安全系数的方法,该方法除考虑一般土坡稳定分析中对c及ψ的降低外,还考虑土钉工作内力的变化及其对抗滑的贡献,以及钉土之间相互作用程度的降低。采用该方法,对Clouterre项目1号墙浸水破坏时的内部稳定安全系数进行了计算,计算结果与TALREN程序一致。分析表明,c-ψ-τ强度折减法可用于计算土钉支护施工阶段、使用阶段和破坏阶段的内部整体稳定性安全系数。

有限元强度折减法下的岩土边坡稳定分析

岩土边坡稳定性分析是岩土工程中的重要课题,传统的极限平衡法存在一些缺陷和不足,难以准确反映边坡的真实破坏状态。采用有限元强度折减法,对一个节理岩质边坡进行了稳定性分析,通过不断降低边坡的强度参数,直到模型发生破坏,计算出边坡的安全系数,并确定了边坡的滑动面;还采用了不同的稳定判断准则,如计算收敛与否、位移突变、塑性区贯通等,综合评价了边坡的稳定性。结果表明,有限元强度折减法可以有效地模拟岩质边坡的破坏过程,考虑了边坡的复杂几何形状、材料非线性、节理裂隙等影响因素,提高了分析的精度和可靠性,为边坡工程设计和施工提供了参考依据。

基于邓肯-张E-B模型的边坡稳定性强度折减法的研究及应用

针对邓肯—张E—B本构模型和强度折减法在土质边坡稳定性分析中应用广泛,对其进行二次开发并嵌入FLAC3D中具有十分重要的意义。利用FLAC3D的二次开发平台,编制本构模型的相应程序,通过三轴数值试验验证了所编制程序的正确性;结合强度折减法求解了某土质边坡安全系数并判断出其潜在滑动面。

有限元强度折减法在三维边坡中的应用研究

边坡稳定性评价,特别是对具有复杂几何特征的边坡,应作为三维问题来处理。作者将强度折减法应用于三维边坡稳定性分析中,通过三个典型的工程算例对几种常用的屈服准则进行比较,证明了在三维情况下采用莫尔-库仑等面积圆屈服准则代替莫尔-库仑准则是可行的。

有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用

通过有限元强度折减,使边坡达到破坏状态时,滑动面上的位移将产生突变,产生很大的且无限制的塑性流动,有限元程序无法从有限元方程组中找到一个既能满足静力平衡又能满足应力-应变关系和强度准则的解,此时不管是从力的收敛标准,还是从位移的收敛标准来判断有限元计算都不收敛,因此采用力和位移的收敛标准作为边坡破坏的判据是合理的。对有限元强度折减法的计算精度和影响因素进行了详细分析,包括屈服准则、流动法则、有限元模型本身以及计算参数对安全系数计算精度的影响,并给出了提高计算精度的具体措施。研究表明:采用徐干成、郑颖人(1990年)提出的摩尔-库仑等面积圆屈服准则求得的稳定安全系数与传统Spencer法的误差在5%左右,证实了其实用于工程的可行性。在平面应变条件下则可采用摩尔匹配DP准则。该文还将此法应用于岩质边坡的稳定分析,得到了岩质边坡的滑动面和安全系数,开创了求节理岩质边坡滑动面与稳定安全系数的先例。

对岩土工程有限元强度折减法的几点思考

有限元强度折减法是岩土工程极限分析有限元法中研究和应用较多的一种。近年来获得了快速发展,且成果丰硕,初步显示出在岩土工程中的可行性、优越性和实用性。在充分肯定其优势及特点的同时,从安全系数定义、摩尔-库仑准则的应用条件、计算参数选取等方面,探讨了有限元强度折减法的若干问题。认为应注意该方法的使用条件和计算参数选取;研究以变形控制设计为主的岩土结构安全系数及稳定性,与传统极限平衡方法结合互补,研发多种方法和用途的专业计算软件是较好的发展方向。

用有限元强度折减法求边(滑)坡支挡结构的内力

边(滑)坡体的破坏属于破坏力学范畴,当滑面上每点都达到极限应力和极限应变状态时,材料进入破坏,此时岩土体抗剪强度得到充分发挥,这就是破坏力学中的破坏准则。通常当有支挡结构与岩土介质共同作用时,滑面上土体一般不处于极限平衡状态,而可能处于弹性平衡或者局部塑性极限平衡状态。这种受力状态不是设计情况下的受力状态。多年来,岩土工程设计一直采用极限状态设计方法,即传统方法中计算得到的支挡结构上的岩土侧压力是在坡体整体破坏且岩土体强度充分发挥时的岩土侧压力,也就是土体处于极限平衡状态且支挡结构有充分位移时作用在支挡结构上的岩土压力,按此设计既能保证坡体安全,又能最大限度地节省经费。因此,采用有限元强度折减法来考虑岩土介质与支挡结构的共同作用时也应遵循这一原则,即要求作用在支挡结构上的岩土侧压力与传统方法计算得到的岩土侧压力大体相当,在此条件下根据岩土介质与支挡结构的共同作用来确定支挡结构的内力。按照此原则,采用有限元强度折减法,不但得到了滑坡推力的大小和分布,而且通过有限元桩-土共同作用模型计算得到了抗滑桩的弯矩和剪力,并与传统方法进行了比较。算例表明采用有限元强度折减法来计算抗滑桩的内力是可行的,该方法增大了支挡结构设计的可靠性和经济性。

基于非饱和土固结理论的有限元强度折减法

库水位下降使库岸坡体内产生饱和-非饱和非稳定渗流,非稳定渗流作用是边坡失稳的重要原因之一。为了分析非稳定渗流对边坡稳定性的影响,首先推导了固、液两相孔隙介质的固结方程,考虑了土体渗流与变形的耦合作用。在此基础上结合有限元强度折减法求解边坡稳定安全系数,将渗流、变形及稳定分析采用一套统一的有限元方法。并通过算例分析了库水位骤降情况下,坡体的渗透系数、水位降落比对稳定安全系数的影响,计算结果表明,所提的理论和方法是有效可行的,为饱和-非饱和非稳定渗流作用下边坡稳定问题的分析提供了实用工具。

D-P准则的性能评估及其在强度折减分析中的适用性研究

将D-P准则对M-C准则的近似视为连续函数逼近问题,据此建立了最佳平方逼近的误差解析表达式,并提出了一个最佳D-P准则。同时,利用该误差表达式分析了各种常用D-P准则对于M-C准则的最佳平方逼近误差。分析结果表明,在所有的D-P准则中,采用大外接圆的D-P准则误差最大,等面积圆准则与本文所提出的最佳准则的误差相近,内切圆、小外接圆和中径圆的误差基本上处于同一水准。同时,通过利用强度折减分析方法对各准则的适用性作了进一步的研究,结果表明,在系统处于相对稳定状态时等面积准则和最佳准则与M-C准则具有较好的接近程度,但当系统将进入不稳定状态时M-C准则却与内切圆准则接近。

用有限元强度折减法计算边坡安全系数

利用三种D-P准则,采用强度折减有限元法并借助ANSYS软件分析了边坡的稳定性,并给出了滑裂面及安全系数,计算结果表明,滑裂面可根据土坡破坏时等效塑性区应力云图和x方向位移云图确定;用摩尔—库仑匹配D-P准则分析边坡稳定的结果与传统的极限平衡Spencer法计算结果的误差仅为1%左右,在工程计算中具有一定的实用性和可靠性。

基于强度折减法的边坡体折减范围研究

折减范围的选取是强度折减法首要解决的难题之一,有不少学者提出了采用不同折减范围的强度折减法,但这些方法的可靠性、各自的适用性以及在边坡稳定性分析中的优劣还需对比研究。以目前最严密的Morgenstern-Price极限平衡条分法(M-P法)为参考,对比分析不同强度折减法在同一算例边坡中的模拟成果,进而确定更为合理的强度折减范围及折减方法。通过比较分析,选出适用性较好的动态-整体强度折减法与局部多滑面分析法,并对二者互补改进,提出了动态-局部强度折减法。动态-局部强度折减法以边坡处于临界状态时的塑性破损区为强度折减范围,该折减范围以岩土体的强度损伤程度为判断依据,更符合强度折减法的实际含义。经算例验证,该折减方法更优于现有的强度折减法。

有限元强度折减法在土质边坡中的应用

通过有限元强度折减法,使边坡达到破坏状态时,滑动面上的位移将产生突变,产生很大且无限制的塑性流动,有限元程序从有限元方程组中找到一个既能满足应力—应变关系和强度准则的解,通过有塑性区贯通,塑性应变可以分别得出安全系数、可能滑移面。从某计算例子开始,分别由Spencer法与有限元强度折减法所得安全系数进行比较,所得结果之间误差为2.5%,在误差控制范围内,说明有限元强度折减法在土质边坡中的应用是能够满足实际要求的。

二分法在确定地基承载力的强度折减法中的应用

介绍了二分法和强度折减法的基本原理,阐述了莫尔-库仑屈服准则等效转换.并结合有限元软件AN SY S具体叙述了二分法在确定地基承载力的强度折减法中的应用.

基于强度折减法的尾矿库渗流稳定性分析

尾矿库在渗流条件下的稳定性是影响整个矿山安全的重要因素。本文以国内某上游法堆筑尾矿库为研究对象,采用强度折减法对尾矿库在渗流条件下的稳定性进行了系统的分析,对比了不同失稳判别准则在尾矿库稳定性分析中的适用性和局限性,提出了以初期坝附近尾砂出现指向坝外、向上的变形矢量为标志的“变形矢量图准则”。研究结果表明,基于强度折减法进行尾矿库稳定性分析时,采用“变形矢量图准则”可以更准确高效地获得尾矿库的稳定安全系数。

强度折减有限元法分析码头岸坡稳定

岸坡稳定问题一直是工程技术界很关心的研究课题。至今,已出现了较多的岸坡稳定分析方法,如极限平衡法、有限元法等。文中就采用有限元法中的强度折减法对某码头岸坡土体的稳定性进行了分析,土体采用弹塑性D-P屈服准则,并考虑了多层土的存在,最终给出该码头岸坡土体的稳定安全系数、土体应力、塑性区和位移场。其分析获得的土体应力、塑性区和位移场是按传统极限方法进行分析所无法得到的。

同时考虑张拉-剪切破坏的边坡稳定性分析

针对目前边坡稳定性分析的强度折减法中广泛采用的Mohr-Coulomb准则仅考虑剪切破坏会过高估计边坡土体的抗拉强度,与实际工程中常见的位于坡体后缘的拉裂缝不符的问题,引入土体的张拉-剪切复合屈服准则,分别采用Mohr-Coulomb准则、Rankine准则考虑剪切、张拉作用的影响;根据张拉-剪切复合屈服准则的非光滑性,通过将非光滑屈服面的塑性本构积分简化为混合互补问题,提出用于弹塑性本构积分的投影收缩算法。结果表明:在分析边坡的稳定性时,不考虑张拉破坏会过高估计边坡的安全性并且安全系数的差值随着坡角的增大而逐渐增大,最大差值达到20%;对于含软弱夹层的分层边坡,即使边坡的坡角较小,是否考虑张拉破坏的边坡后缘的破坏特征仍存在显著区别。

基于连续-离散耦合的边坡稳定性分析研究

以河北省某露天铁矿边坡为工程背景,采用连续-离散耦合数值分析方法,对典型边坡断面进行分步开挖,结合强度折减法,计算分析坡体的变形规律和受力特征。连续、离散网格区域分别采用有限差分FLAC和颗粒离散元PFC进行建模,着重从连续-离散模型的数据一致性,剪应变增量的形成、发展与局部位移的关系,连续-离散介质受力与位移过程,离散体细观破裂与坡体塑性变形等方面,对边坡稳定性的耦合分析方法进行研究,从宏观和细观角度对边坡的失稳机制进行了较为全面的探索。结果表明:(1)计算过程中坡体应力和位移在连续域和离散域保持了较高的一致性,连续-离散耦合分析方法适用于边坡稳定性研究;(2)作为边坡失稳判据的剪应变增量变化过程主要受岩土体水平位移控制;(3)细观破裂机制可有效表征边坡的宏观塑性变形;(4)土体颗粒接触力链的方向改变是土体位移和变形的驱动因素。

库水位升降作用下大型土石混合体边坡流-固耦合特性及其稳定性分析

以金沙江中游梨园电站坝前大型土石混合体边坡为例,基于精细地质结构模型,研究其在蓄水及库水位骤降过程中的流-固耦合及相应的稳定性变化特征。结果表明:蓄水初期边坡地表变形较为缓慢,当库水位达到某一高程时,其地表变形呈现陡增趋势;在蓄水初期边坡的稳定性有所下降,当上升至某一临界水位后边坡稳定系数达到最低值,而后随着库水位的上升有所回弹;库水位骤降对边坡稳定性影响较大,且其稳定系数下降随着骤降幅度的增大而增大。这些对于指导实际工程及深化库区土石混合体边坡的研究具有一定的理论意义。

“边坡-地基”的边坡失稳极限荷载与地基极限承载力研究

为研究"边坡-地基"所存在的地基承载力和边坡失稳问题,考虑不同基础宽度B与坡顶距De,建立了12个"边坡-地基"模型,采用2种解析法和2种有限元法,分析了"边坡-地基"的变形破坏模式,讨论了边坡失稳极限荷载和地基极限承载力。结果表明:"边坡-地基"的破坏模式随荷载的增加发生3种模式的变化;对于"边坡-地基"问题,传统水平地基承载力算法并不适用,且随着坡顶距增大,Saran解与其他解的误差也逐渐增大,基于塑性理论的解析法无法较好地全面考虑边坡对地基的影响问题;基于弹塑性理论的有限元强度折减法和有限元载荷数值试验方法得到的极限荷载基本一致,两者算得的极限荷载可以认为是"边坡-地基"严格意义上的极限承载力。

基于不同D-P屈服准则的边坡安全系数比较

利用4种D-P准则,采用强度折减有限元法计算了边坡的安全系数。计算结果表明,用外角点外接D-P圆准则(D-P1)计算结果误差较大,其他3种准则误差相对较小,其中采用平面应变莫尔-库仑匹配D-P准则(关联)(D-P4)分析得到的边坡安全系数与传统的极限平衡Spencer法计算结果较为一致,在工程计算中具有一定的实用性和可靠性。