基于強度折減法某新建隧道下穿客運專線穩(wěn)定性分析

從塑性極限分析機動學方法出發(fā),利用土的強度折減系數(shù)概念,建立了隧道開挖面三維穩(wěn)定性分析模型,確定了潛在破壞模式下的開挖面穩(wěn)定系數(shù)。針對典型問題,通過與楔形體模型、梯形楔體模型以及離心模型試驗對比分析,得出的計算結果介于楔形體模型和梯形楔體模型之間,更接近于離心模型試驗結果,驗證了方法的合理性。

針對貴州省烏木鋪巖質高邊坡,采用有限元強度折減法進行抗滑穩(wěn)定性分析。由于該坡體內巖體天然特性不均勻,存在各種節(jié)理與結構面,而其穩(wěn)定性則主要由節(jié)理與結構面所控制。根據(jù)該高邊坡高、陡、險等特點,建立高邊坡的變形破壞分析模型,綜合采用有限元強度折減法和極限平衡法對其潛在變形破壞模式、高邊坡穩(wěn)定性等進行詳細研究,對比分析兩者分析結果,合理評價該高邊坡的整體穩(wěn)定性,并在此基礎上提出高邊坡加固方案。

考慮到實際工程邊坡穩(wěn)定位移監(jiān)測的重要性,以及強度折減法穩(wěn)定性分析方法在對強度參數(shù)折減的同時,未能兼顧到變形參數(shù)隨強度折減變化的影響,基于變形參數(shù)彈性模量和泊松比折減原理,結合flac3d有限差分軟件,對某在建高速公路邊坡穩(wěn)定性進行分析,建立不同折減系數(shù)下對應邊坡位移關系。

離散元方法是一種用于非連續(xù)介質的數(shù)值計算方法，適用于巖土斷層、節(jié)理、裂隙比較發(fā)育的高邊坡穩(wěn)定性分析。強度折減法是一種在邊坡穩(wěn)定性分析中應用比較廣泛的數(shù)值方法．其所認定的強度儲備系數(shù)跟極限平衡所提出的穩(wěn)定安全系數(shù)是等效的。將離散元方法與強度折減準則相結合，采用udec軟件．對山西省柳林縣莊上學校邊坡工程桌一邊坡的性進行了計算。并與極限平衡法進行比較。

基于強度折減法,運用有限元分析軟件adina建立非均質多級邊坡計算模型并進行數(shù)值模擬。結合邊坡各計算工況的安全系數(shù)和塑性區(qū)范圍,分析了邊坡級數(shù)、平臺寬度以及單級坡率等因素對邊坡穩(wěn)定性的影響。結果表明:增加邊坡級數(shù)、平臺寬度或放緩坡率可有效提高邊坡的穩(wěn)定性;增加邊坡級數(shù)和放緩下級邊坡坡率,可將邊坡整體破壞分解為局部破壞;邊坡平臺設在中下部對邊坡穩(wěn)定性更有利;若改變單個平臺寬度或單級坡率,增加下部平臺寬度和降低下級邊坡坡率對提高邊坡穩(wěn)定性更顯著。

由于加筋復合路堤分析中難以直觀看到筋材的參數(shù)改變對整個工程的穩(wěn)定性貢獻,為了更加深入了解土工格室加筋的效果,設計用有限元分析軟件結合強度折減法（strengthreductionmethod,srm）對一個二級公路路堤進行數(shù)值計算.首先,對三維建模的不加筋路堤進行srm計算,再用極限平衡方法驗證,兩種方法得到的結論吻合.這表明更接近實際情況的三維路堤邊坡建模分析方法適合在復雜的加筋工況中使用.然后,用此方法分析了鋪設土工格室后的路堤穩(wěn)定性,通過改變土工格室的焊距、埋深、高度、鋪設層數(shù)來探究材料參數(shù)因素與邊坡安全系數(shù)之間的規(guī)律.結果表明,土工格室材料可以起到提高路堤整體穩(wěn)定性的作用,其中焊距較小、高度較高的土工格室的加筋效果較明顯;多層加筋的路堤被破壞時會形成多弧段的破裂面.

強度折減法是邊坡穩(wěn)定性分析中重要的方法之一,在巖土工程領域應用廣泛.為分析邊坡土層性質對其穩(wěn)定性影響,基于強度折減法采用有限元軟件對不同土層條件下公路邊坡穩(wěn)定性進行研究.結果表明,隨強度參數(shù)內摩擦角和黏聚力降低,邊坡穩(wěn)定性逐漸降低,且邊坡穩(wěn)定性對內摩擦角變化更為敏感.

闡述了有限元強度折減法的基本原理,利用強度折減法對尾礦壩進行了邊坡穩(wěn)定計算,同時通過簡化畢肖普法和瑞典圓弧法對其結果進行了對比分析,證明基于有限元理論的強度折減法的計算結果是可信的,其安全系數(shù)值可以作為定量判斷的依據(jù)。

為了評價某山坡露天礦邊坡的穩(wěn)定性,應用有限差分強度折減法,對該礦山人工邊坡的穩(wěn)定性進行了計算分析,并與傳統(tǒng)的極限平衡法的計算結果進行了對比。結果表明,由于有限差分強度折減法克服了極限平衡法未能考慮材料本構關系的不足,因而更能實際的模擬邊坡計算模型,更客觀的分析邊坡的穩(wěn)定狀態(tài),求得的邊坡安全系數(shù)更為合理。

將有限元強度折減法應用于邊坡穩(wěn)定分析中,探討了該方法的基本原理、安全系數(shù)的定義、屈服準則和失穩(wěn)判據(jù)等。采用強度折減法對某邊坡進行穩(wěn)定性分析,并與傳統(tǒng)極限平衡法求得的安全系數(shù)進行對比。計算結果表明,采用塑性區(qū)貫通或特征點位移突變?yōu)槭Х€(wěn)判據(jù)確定的安全系數(shù)與傳統(tǒng)極限平衡法的計算結果很接近,表明有限元強度折減法能夠滿足工程應用。建議在有限元強度折減法中聯(lián)合采用塑性區(qū)貫通和特征點位移突變作為邊坡的失穩(wěn)判據(jù)。

采用有限元軟件abaqus建立三維土質邊坡模型,基于強度折減法研究了邊坡穩(wěn)定性與坡轉角的關系,以及坡轉角對邊坡穩(wěn)定性與坡高、坡角和邊坡長度關系的影響。結果表明,邊坡安全系數(shù)隨著坡轉角的增大會逐漸降低；坡轉角對邊坡安全系數(shù)與坡高、坡角關系的影響較小,但對于邊坡安全系數(shù)與邊坡長度關系的影響較大,且當坡角較大時,坡轉角對安全系數(shù)與邊坡長度的關系的影響就較小；當坡角較小時,坡轉角對安全系數(shù)與邊坡長度的關系的影響就較大。

斜坡軟弱地基路堤的穩(wěn)定性受到了工程界的重視。基于flac3d軟件平臺,運用剪切強度折減法,就斜坡軟弱層性狀對路堤穩(wěn)定性的影響進行了較為全面的分析,重點討論斜坡軟弱層厚度、在地基中的相對位置、尖滅度、地面橫坡及斜坡軟土抗剪強度指標等因素,獲得了安全系數(shù)值及潛在滑動面的演變規(guī)律,并提出實際工程可選用的工程對策。

首先對利用有限差分強度折減法判斷邊坡失穩(wěn)的準則進行了分析,以某擬建水電站壩頭巖石高邊坡變形體為實例,在現(xiàn)場勘察的基礎上,利用flac3d數(shù)值模擬對該高邊坡蓄水前后的穩(wěn)定性進行了分析,并利用強度折減法求出安全系數(shù)。結果表明,實例高邊坡在蓄水前后整體上處于穩(wěn)定,另外驗證了利用有限差分強度折減法可以定量地解決巖體邊坡的穩(wěn)定問題。

為了分析波浪荷載作用下海底邊坡的穩(wěn)定性,通過visualc#語言平臺開發(fā)數(shù)值接口程序,實現(xiàn)了地質三維建模程序gocad和有限元分析程序abaqus的數(shù)據(jù)轉換,即有限元程序在海底復雜的地貌和地形條件下三維建模。同時開發(fā)了abaqus力學場數(shù)據(jù)處理程序,可以實現(xiàn)abaqus在強度折減法下的邊坡穩(wěn)定性分析。通過分析波浪作用下舟山朱家尖島海域海底邊坡穩(wěn)定性,評判該邊坡的穩(wěn)定性。計算結果表明,波浪荷載對海底邊坡穩(wěn)定性會產(chǎn)生一定的影響,朱家尖島附近海域海底邊坡有滑坡的風險。

基于動態(tài)和整體強度折減法,運用ansys、flac3d構建模型,對西南某巖質邊坡不同工況下的穩(wěn)定性進行動態(tài)分析。結果表明,坡體易沿泥巖、砂巖層內節(jié)理裂隙產(chǎn)生滑坡等地質災害;整體強度折減法得出的塑性區(qū)域過大,與實際情況不符,動態(tài)強度折減法得出的塑性區(qū)域與實際情況相符;坡體在自然條件下較為穩(wěn)定,但在降雨條件下邊坡安全系數(shù)小于極限值,有發(fā)生失穩(wěn)的危險。

由于加筋復合路堤分析中難以直觀看到筋材的參數(shù)改變對整個工程的穩(wěn)定性貢獻,為了更加深入了解土工格室加筋的效果,設計用有限元分析軟件結合強度折減法(strengthreductionmethod,srm)對一個二級公路路堤進行數(shù)值計算.首先,對三維建模的不加筋路堤進行srm計算,再用極限平衡方法驗證,兩種方法得到的結論吻合.這表明更接近實際情況的三維路堤邊坡建模分析方法適合在復雜的加筋工況中使用.然后,用此方法分析了鋪設土工格室后的路堤穩(wěn)定性,通過改變土工格室的焊距、埋深、高度、鋪設層數(shù)來探究材料參數(shù)因素與邊坡安全系數(shù)之間的規(guī)律.結果表明,土工格室材料可以起到提高路堤整體穩(wěn)定性的作用,其中焊距較小、高度較高的土工格室的加筋效果較明顯；多層加筋的路堤被破壞時會形成多弧段的破裂面.

采用強度折減法分析了土質路基的穩(wěn)定性,并且考慮土體的剪脹特性,探究了不同剪脹角對土質路基安全系數(shù)的影響,進而探究了抗滑樁對土質路基穩(wěn)定性的影響。研究結果表明在路基發(fā)生失穩(wěn)破壞的初始階段,其坡腳處土體發(fā)生屈服,逐漸向上擴展直至形成貫通的滑動破壞面,此時路基發(fā)生破壞；土體的剪脹特性對于路基的穩(wěn)定性具有顯著的影響,隨著剪脹角的逐漸增大,路基的安全系數(shù)逐漸增大,路基的穩(wěn)定性增大；采用抗滑樁能夠有效的抵御路基發(fā)生失穩(wěn)破壞后上部土體的滑動變形,從而提高路基的穩(wěn)定性。

基于強度折減法的攔渣壩壩坡穩(wěn)定性分析研究——以石窯店煤礦攔渣壩為例，應用有限元強度折減法原理，結合數(shù)值仿真分析方法，從攔渣壩力學穩(wěn)定和受力破環(huán)的角度，按壩體僅受自重和壩體受設計堆渣量壓力作用下兩種工況，應用有限元軟件對石窯店煤礦攔渣壩壩體的應...

由于有限元強度折減法十分貼近工程設計，在路塹邊坡穩(wěn)定分析中具有較強的應用前景。本文對s216線公路路塹高邊坡采用強度折減法進行有限元數(shù)值模擬分析，為高邊坡的加固方案提出了建議。

工程上常采用極限平衡法分析邊坡的安全穩(wěn)定性,但由于極限平衡法的局限性,使得計算結果只能反映邊坡安全系數(shù)的大小,不能確定邊坡在施工各個階段的變形穩(wěn)定情況,因此以永寧高速公路邊坡為研究對象,通過plaxis有限元強度折減法對邊坡施工過程中可能產(chǎn)生的變形、位移進行模擬分析,得到分步施工狀況下,施工各階段邊坡的變形圖以及整體的安全系數(shù),并將結果與極限平衡法計算結果進行對比分析。結果表明:邊坡的安全系數(shù)隨著坡體的逐級開挖會不斷降低,需及時進行支護加固,強度折減法所確定的邊坡最終滑動面形狀與極限平衡法計算結果較為一致,且安全系數(shù)差值僅為3%,從而也驗證了強度折減法對于分步施工邊坡安全穩(wěn)定性分析的適用性與正確性。

工程上常采用極限平衡法分析邊坡的安全穩(wěn)定性,但由于極限平衡法的局限性,使得計算結果只能反映邊坡安全系數(shù)的大小,不能確定邊坡在施工各個階段的變形穩(wěn)定情況,因此以永寧高速公路邊坡為研究對象,通過plaxis有限元強度折減法對邊坡施工過程中可能產(chǎn)生的變形、位移進行模擬分析,得到分步施工狀況下,施工各階段邊坡的變形圖以及整體的安全系數(shù),并將結果與極限平衡法計算結果進行對比分析.結果表明:邊坡的安全系數(shù)隨著坡體的逐級開挖會不斷降低,需及時進行支護加固,強度折減法所確定的邊坡最終滑動面形狀與極限平衡法計算結果較為一致,且安全系數(shù)差值僅為3％,從而也驗證了強度折減法對于分步施工邊坡安全穩(wěn)定性分析的適用性與正確性.

針對山西某高填土邊坡穩(wěn)定性進行分析,利用zsoil有限元軟件,基于強度折減法對該場地高填土邊坡4個典型剖面進行穩(wěn)定性計算,并與傳統(tǒng)極限平衡法計算結果進行對比分析。結果表明：有限元軟件作為邊坡穩(wěn)定性分析的輔助工具,可有效提高邊坡穩(wěn)定性分析結果的可靠性,特別適用于難以確定滑裂面形狀和位置的邊坡,基于有限元的邊坡穩(wěn)定性計算結果與傳統(tǒng)極限平衡法相差不大,兩種方法得到的滑裂面的形狀和位置基本吻合,利用該軟件進行高填土邊坡穩(wěn)定性分析是可靠的.