用局部强度折减法进行边坡稳定性分析

边坡的变形与其稳定性具有内在的必然联系,因而可以通过变形场来对边坡的稳定性进行判断。传统的强度折减法基于理想弹塑性模型对所有单元进行强度折减,所求解出来的变形场并不能很好地反映出边坡失稳时的真实变形。实际上,边坡的失稳是由于局部土体的强度降低所致的,因此提出只对局部土体单元进行强度折减、其他土体单元保持原有强度不变的局部强度折减法,本构模型采用变模量弹塑性模型。工程实例计算分析表明,基于变模量弹塑性模型的局部强度折减法对边坡进行稳定性分析是可行的。

基于场变量的边坡稳定分析有限元强度折减法

有限元强度折减法在实施过程中往往要根据不同的折减系数手工修改输入文件,并不断进行试算,过程较繁琐。为了简化计算过程,提高计算效率,在有限元强度折减法的基础上,结合ABAQUS提供的场变量,提出一种适用于有限元强度折减计算的新方法——基于场变量的有限元强度折减法。通过在ABAQUS中设置岩土体黏聚力与内摩擦角为场变量的函数,场变量为增量步时间t的函数,从而通过控制增量步时间t实现黏聚力与内摩擦角的折减,通过一次计算即可求得边坡的安全系数,无需手工修改折减系数反复试算。结合有关文献对该方法用于边坡稳定分析的可行性进行了验证,并与二分法确定安全系数的计算效率进行了比较。结果表明:该方法求得的安全系数是有效可靠的,用于边坡稳定性的计算是可行的,简化了有限元强度折减法的计算过程,提高了计算效率。

基于边坡变形场的抗滑桩最优加固位置探讨

采用抗滑桩加固滑坡体是工程中常用的一个方法,其中涉及到很关键的一个问题是抗滑桩合理位置的确定,本文认为抗滑桩设置使得滑坡的安全系数最大应是最优的设置位置。基于变模量强度折减法方法求得滑坡体的变形场,通过研究发现抗滑桩设置于滑坡体中位移最大的地方可以得到最大的安全系数,因此,抗滑桩加固时的合理位置可以通过变形场来确定,既方便又合理。所得到的分析结果对边(滑)坡治理工程中抗滑桩的设桩位置确定具有参考意义。

考虑初始应力场的强度折减有限元法高边坡稳定分析

针对高边坡形成和开挖的特点,采用分层加载法模拟其初始应力场的形成过程,并用移除单元法模拟先期岩层开挖过程。运用温控参数强度折减有限元法计算高边坡在渗流、地震等荷载作用下,给定岩体有、无初始应力的边坡稳定安全系数。从计算结果看,考虑初始应力作用情况下的安全系数小于不考虑初始应力的安全系数,且二者塑性破坏发展过程有明显差异,因而在用强度折减有限元法分析高边坡稳定时考虑岩体初始应力是必要的。

某边坡变形破坏机理的数值分析

某花岗岩矿岩土体主要有填土、粉质粘土、淤泥及淤泥质土、含泥中粗砂、粘土、残积砂质粘土,其下为花岗岩基岩.边坡最大高度75 m,其中残积土层以上的土质边坡高度约50m.本文运用有限元强度折减法对该边坡的稳定性进行了研究,得出了潜在的破坏模式及各个滑动部分的安全系数.分析结果表明,本边坡存在3个潜在滑动面,其中两个为浅层滑动面,另一个为深层滑动面.两个浅层滑动面的稳定系数在1.13～1.17,处于临界状态.深层滑动面稳定性系数在1.29,目前尚处在相对稳定状态.根据分析结果,提出了如下加固措施:(1)对滑坡体进行削坡处理;(2)在其滑动面下方设置抗滑台阶;(3)采用预应力锚索框架梁结合肋柱进行加固处理.

土质边坡归一化变形量失稳判据研究

为建立土质边坡失稳的微观机理和宏观位移之间的关系,应用有限元强度折减法,分析了失稳过程中土质边坡土体单元应力状态和整体稳定性的联系,定义了边坡渐进破坏时潜在滑动面上土体单元的应力差;分别采用塑性应变区贯通、特征点位移突变、应力差等不同失稳判据对均质土坡的稳定性进行判断分析,验证了不同边坡失稳判据间的一致性与统一性。通过单因素敏感性分析方法,分析了边坡几何参数(坡高、坡比)与物理力学参数(弹性模量、重度、黏聚力、内摩擦角和泊松比等)对极限状态下边坡坡顶水平位移的影响;结合归一化变量的变异系数法,构建了以变形量为基础,同时考虑几何因素与物理因素的土质边坡归一化失稳判据,提出了边坡稳定性的评价方法。

“树根桩+化学灌浆”技术在边坡加固中的数值分析

“树根桩+化学灌浆”加固边坡是树根桩与化学灌浆两种边坡加固技术的有机结合。树根桩对边坡土体产生抗滑和锚固作用,而化学灌浆能有效地提高边坡土体的抗剪强度。传统极限平衡方法分析“树根桩+化学灌浆”加固边坡的稳定性,因存在诸多假设,评价结果准确性不高。根据“树根桩+化学灌浆”加固边坡的工作机理,在现场测试浆土复合体抗剪强度的基础上,采用有限元强度折减法对“树根桩+化学灌浆”新技术加固边坡的效果进行模拟,结果表明:采用有限元强度折减法,能有效计算出“树根桩+化学灌浆”加固边坡的安全系数和极限状态滑动面,而且从计算出的安全系数和现场情况还表明,“树根桩+化学灌浆”技术可以运用于复杂边坡的加固和修复。

陡斜坡路堤失稳破坏现场实测及数值分析:以广东梅河高速公路K28段为例

以广东梅河高速公路K28+360～+860区段的陡坡路堤为研究对象,采用实测与数值分析相结合的方法,对陡坡路堤的破坏过程及模式进行了分析。研究结果表明:K28+360～+860区段陡坡路堤滑坡的破坏模式为填土与原坡体交界面的软化造成斜坡路堤滑动;修建公路时填土堵塞了地下水的排泄通道,地下水位在丰水季节向上抬升,浸泡和软化填土与原地面交界面,使其强度降低是造成坡体滑动的主要原因。

基于不同破坏准则的边坡稳定性有限元数值分析

文章基于主应力等差圆提出了一种实用的屈服准则,并将这一准则与强度折减弹塑性有限元数值分析方法相结合,进行了边坡的稳定性分析。对于算例边坡,对比计算与分析表明,利用这种屈服准则所求得的边坡稳定安全系数,与简化Bishop法的计算结果基本一致。

考虑土性参数空间变异性的桩基可靠度分析

土性参数空间变异性是土性不确定性的一个主要来源,对岩土结构稳定性影响非常大,但目前多数研究采用间接近似的隐式模型模拟,采用直接明确的显式模型模拟的研究较少。本文将基于蒙特卡洛模拟的可靠度方法与随机场理论相结合,建立基于随机场理论的桩基可靠度分析方法,采用随机场法直接明确地模拟土性参数空间变异性,并基于钻孔桩实例分析土性参数空间变异性对钻孔桩可靠度设计的影响。结果表明,土性参数空间变异性对桩基设计结果影响很大,忽略空间变异性将导致设计结果更保守,土性参数空间变异性对小直径钻孔桩的设计结果影响更突出。另外,文章还采用等效方差折减法间接近似地模拟空间变异性,结果表明,采用方差折减函数简化形式的等效方差折减法模拟设计结果偏保守。

求解三维均质边坡安全系数的稳定性图表法研究

边坡稳定性图表为初步评价边坡的稳定性提供了一种简单但却行之有效的途径。针对现有三维稳定性图表主要是基于极限平衡法和极限分析法提出的不足,采用基于场变量的有限元强度折减法,建立了一套求解三维均质边坡安全系数的稳定性图表。借助ABAQUS软件的二次开发平台UFIELD程序,设置岩土体黏聚力与内摩擦角为场变量的函数,场变量为增量步时间t的函数,从而通过控制增量步时间t实现黏聚力与内摩擦角的折减,通过一次计算即可求得边坡的安全系数,无需手工修改折减系数反复试算。结合3个典型算例对该方法的可靠性进行了验证,并进行了计算效率的比较。结果表明,该方法得到的安全系数可靠,且提高的计算效率。另外,将基于该方法提出的三维均质边坡稳定性图表用于快速获取边坡安全系数、设计边坡坡度和反演滑带土体的强度参数,是合理可行的。

基于ABAQUS二次开发平台的边坡有限元强度折减法研究

有限元强度折减法在边坡稳定性分析中发挥着举足轻重的作用,但通常的有限元强度折减法采用二分法来获取边坡的安全系数,该方法需要多次试算,效率较低。本文借助ABAQUS软件的二次开发平台UFIELD程序,将软件自带的场变量定义为折减系数,建立场变量分别与软件求解时步和强度参数的关系,方便地实现了基于场变量的边坡有限元强度折减法,此方法仅需一次提交计算分析便可高效地实现边坡安全系数的求解;在基于场变量的边坡有限元强度折减法基础上,依据滑面位置处的等效塑性应变最大这一基本原理,利用不同垂直剖面逐点搜索法,实现了基于最大等效塑性应变的边坡潜在滑动面位置精细化寻找;最后借助两个经典算例,将此套思路确定的潜在滑动面位置、安全系数分别与传统极限平衡M-P法的对应结果进行对比分析,验证了本文思路和方法的有效性。

淤泥质软土基坑边坡稳定性分析及其加固方案研究

明挖隧道施工的淤泥质软土基坑在开挖过程中,其部分断面处的基坑边坡易出现较大的地表累积沉降和边坡水平位移,会严重影响到工程建设的安全性。采用有限元强度折减法对案例工程上述断面处的基坑边坡进行了稳定性分析,得出该边坡的安全系数仅为0.63,并找到潜在的滑动面及其破坏模式。在上述研究的基础上,提出了2种加固方案。经分析,在坡脚注浆、设置钢板桩和堆土反压加固方案的加固效果不理想,在坡脚注浆并设置抗滑桩加固方案能显著提高边坡稳定安全系数,能有效控制地表沉降和边坡面位移。

基于湿度应力场理论的膨胀土边坡稳定分析

边坡土体中的膨胀力是导致膨胀土边坡失稳的主要原因之一。文章基于湿度应力场理论,采用ANSYS软件的热传导分析功能模拟分析边坡的降雨入渗以及膨胀变形,并采用有限元强度折减法对不同条件下边坡安全系数进行计算,分析了膨胀土边坡稳定规律,为膨胀土边坡处治提供理论依据。

基于场变量的公路边坡稳定分析

利用ABAQUS中场变量对时间增量步控制的优势,提出了一种公路边坡稳定性分析新方法—基于场变量的强度折减法。对该方法应用于公路边坡稳定性分析的可行性进行验证,并与极限平衡法以及二分法计算得出的最小安全系数进行比较,分析其相对误差。结果表明:该方法用于公路边坡稳定性分析是有效、可靠的,提高了计算效率,对于公路工程边坡稳定性分析具有重要意义。

基于有限元强度折减法的多层边坡非侵入式可靠度分析

非侵入式的可靠度分析方法具有可以充分利用通用商业有限元软件、便于在实际工程中应用的特点,日益受到工程师们的青睐.本文提出了基于有限元强度折减法的边坡非侵入式可靠度分析方法,并研究了该方法在多层土质边坡可靠度分析中的应用.该方法可以考虑土体参数的空间变异性,基于通用有限元软件求解安全系数,借用随机响应面法实现高效的可靠度分析.结果表明,基于有限元强度折减法的非侵入式边坡可靠度分析方法不仅能够有效地考虑土体参数空间变异性对边坡可靠度的影响,而且能够自动搜索到非圆弧形最危险滑面,所提方法为解决考虑空间变异性的多层土质边坡可靠度问题提供了一条有效的分析途径.提出的改进概率配点法能够有效地提高奇数阶随机响应面的计算精度.采用圆弧形滑面可能会明显高估边坡可靠度水平,因此,十分有必要采用无需事先假定滑面形状的有限元法进行边坡稳定性分析.此外,Sobol指标能够有效地反映随机变量的敏感性,为边坡设计方案优化提供参考依据.

基于有限元强度折减法的路堑高边坡稳定性分析

为研究不同工况下高边坡的变形及稳定性,依托某高边坡工程,根据强度折减法的理论,采用有限元数值模拟和现场监测相结合的手段,对比分析天然工况、开挖未支护及支护加固工况对高边坡稳定性的影响。结果表明:对高边坡进行开挖但未支护,安全系数由天然状态的1.33减小为1.20,处于不稳定状态,采用预应力锚杆支护后安全系数增大至1.65,同时由坡脚至坡顶贯通的塑性区向后发展;有限元数值模拟结果显示锚杆+框格梁的支护方案安全系数比预应力锚杆支护小,整体位移比预应力锚杆大,后者的支护效果明显优于前者;高边坡自上而下各测点现场监测的累计位移呈现增长—缓慢增长的变化趋势,数值模拟高边坡整体最大位移为20.47mm,与实际预应力锚杆支护整体最大位移21.00mm相差0.53mm,有限元计算的结果与现场监测的高边坡侧向位移基本吻合。因此,在施工过程中,要对高边坡进行动态监测,及时布置支护结构,加固坡脚。

基于局部随机场有限元理论的古丈县二龙庵滑坡分析

采用局部平均细分法表征土体抗剪强度参数空间变异性,自开发随机有限元程序并结合有限元强度折减法对湖南古丈县二龙庵滑坡进行局部随机场展开随机分析.结果表明:局部随机场展开可以用于分析各土层参数对滑坡的影响,在不同c变异水平下的滑坡失效概率基本为0;随着φ变异水平增大,滑坡失效概率逐渐增大,并且与第3层土相比,第2层土对滑坡影响比较大,因此有必要对该层土的参数进行更加精准的测量以便获得更加可靠的稳定性分析结果.

不同滑带滑坡位移场分布及桩位优化研究

以实际滑坡为背景,对粉质粘土、含碎石土与软弱夹层3种滑带分析其位移场分布状况,进而应用变模量强度折减法分析3种滑带滑坡的最优设桩位置。结果表明:当滑带为粉质粘土和含碎石土时,滑坡位移场呈波浪状形式分布;当滑带为软弱夹层时,滑坡位移场呈层状形式分布;在滑坡体下部位移较大区域为最优设置桩位。