強(qiáng)度折減法的趙家沖隧道仰坡安全穩(wěn)定性評價

離散元方法是一種用于非連續(xù)介質(zhì)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(qiáng)度折減法是一種在邊坡穩(wěn)定性分析中應(yīng)用比較廣泛的數(shù)值方法．其所認(rèn)定的強(qiáng)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(qiáng)度折減準(zhǔn)則相結(jié)合，采用udec軟件．對山西省柳林縣莊上學(xué)校邊坡工程桌一邊坡的性進(jìn)行了計算。并與極限平衡法進(jìn)行比較。

采用強(qiáng)度折減法與有限單元法對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,并基于abaqus的參數(shù)化模擬技術(shù),建立能夠反映不同坡角的動態(tài)分析模型,同時結(jié)合強(qiáng)度折減法研究了邊坡坡角與安全系數(shù)之間的關(guān)系,為邊坡的穩(wěn)定性分析提供了合理依據(jù)。

基于強(qiáng)度折減法,運用有限元分析軟件adina建立非均質(zhì)多級邊坡計算模型并進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)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(jié)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(shè)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。

強(qiáng)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(lǐng)域應(yīng)用廣泛.為分析邊坡土層性質(zhì)對其穩(wěn)定性影響,基于強(qiáng)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(jìn)行研究.結(jié)果表明,隨強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)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(nèi)摩擦角變化更為敏感.

闡述了有限元強(qiáng)度折減法的基本原理,利用強(qiáng)度折減法對尾礦壩進(jìn)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(jié)果進(jìn)行了對比分析,證明基于有限元理論的強(qiáng)度折減法的計算結(jié)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(yīng)用有限差分強(qiáng)度折減法,對該礦山人工邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了計算分析,并與傳統(tǒng)的極限平衡法的計算結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明,由于有限差分強(qiáng)度折減法克服了極限平衡法未能考慮材料本構(gòu)關(guān)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(qiáng)度折減法應(yīng)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(zhǔn)則和失穩(wěn)判據(jù)等。采用強(qiáng)度折減法對某邊坡進(jìn)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(jìn)行對比。計算結(jié)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(jié)果很接近,表明有限元強(qiáng)度折減法能夠滿足工程應(yīng)用。建議在有限元強(qiáng)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)。

基于flac3d討論了巖質(zhì)邊坡工程在天然狀態(tài)下和開挖狀態(tài)下力學(xué)模型的變化。在該巖質(zhì)邊坡工程中,選擇了某斷面進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。從坡體材料的力學(xué)參數(shù)、開挖施工過程等角度模擬了原型坡體的情況,取得了較好的效果,得到以下結(jié)論：通過對天然狀態(tài)下邊坡進(jìn)行分析,從應(yīng)力、位移和塑性區(qū)角度分析了邊坡在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài);邊坡開挖以后通過的模擬分析開挖邊坡的位移、應(yīng)力以及剪切應(yīng)變增量的變化,說明開挖邊坡的破壞規(guī)律。

結(jié)合某公路邊坡實例，運用大型有限元軟件midas/gts建立邊坡的平面應(yīng)變二維模型，基于有限元強(qiáng)度折減法，對錨桿加固前后的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，主要分析了錨桿加固前后邊坡塑性破壞區(qū)以及安全系數(shù)的變化；同時著重討論了錨固長度、錨桿間距、傾角等因素對邊坡整體穩(wěn)定性的影響，對影響邊坡整體穩(wěn)定性的因素進(jìn)行了敏感性研究，分析了各因素與邊坡安全系數(shù)之間的規(guī)律。

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

針對貴州省烏木鋪巖質(zhì)高邊坡,采用有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行抗滑穩(wěn)定性分析。由于該坡體內(nèi)巖體天然特性不均勻,存在各種節(jié)理與結(jié)構(gòu)面,而其穩(wěn)定性則主要由節(jié)理與結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(jìn)行詳細(xì)研究,對比分析兩者分析結(jié)果,合理評價該高邊坡的整體穩(wěn)定性,并在此基礎(chǔ)上提出高邊坡加固方案。

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(zhì)三維建模程序gocad和有限元分析程序abaqus的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,即有限元程序在海底復(fù)雜的地貌和地形條件下三維建模。同時開發(fā)了abaqus力學(xué)場數(shù)據(jù)處理程序,可以實現(xiàn)abaqus在強(qiáng)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(jié)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(fēng)險。

基于動態(tài)和整體強(qiáng)度折減法,運用ansys、flac3d構(gòu)建模型,對西南某巖質(zhì)邊坡不同工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行動態(tài)分析。結(jié)果表明,坡體易沿泥巖、砂巖層內(nèi)節(jié)理裂隙產(chǎn)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害;整體強(qiáng)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(qiáng)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。

建立巖土邊坡物理模型,選擇強(qiáng)度折減法進(jìn)行混合土邊坡穩(wěn)定性判別,對梯型邊坡進(jìn)行流變特性分析。結(jié)果表明,邊坡抗剪強(qiáng)度參數(shù)隨著黏聚力和內(nèi)摩擦角呈現(xiàn)線性增長趨勢,隨著剪脹角增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,隨著彈性模量和泊松比增大基本保持不變,隨著坡角增大呈現(xiàn)不斷減小的趨勢,為實際工程建設(shè)提供了理論指導(dǎo)。

使用有限元分析軟件abaqus,并結(jié)合強(qiáng)度折減法,對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:當(dāng)邊坡加固時,邊坡的整體穩(wěn)定性得到了明顯的提高；在運用abaqus和強(qiáng)度折減法模擬分析邊坡穩(wěn)定性時,模型的建立、網(wǎng)格的劃分密度、單元類型的選取及材料模型的選用等對計算結(jié)果都有影響；邊坡失穩(wěn)判據(jù)的選用原則及其判據(jù)是否存在統(tǒng)一性,值得進(jìn)一步研究。

文章結(jié)合某路塹高邊坡工程,采用有限元方法建立高邊坡平面應(yīng)變模型并且進(jìn)行強(qiáng)度折減,系統(tǒng)研究了影響高邊坡穩(wěn)定性的因素并對高邊坡進(jìn)行了初步設(shè)計。結(jié)果表明:強(qiáng)度折減法可以通過分析節(jié)點水平位移從而分析邊坡的穩(wěn)定性。

利用極限平衡法,對順層巖質(zhì)邊坡進(jìn)行雙強(qiáng)度系數(shù)折減分析,提出了折減系數(shù)增幅比,根據(jù)增幅比確定抗剪強(qiáng)度折減原則,當(dāng)坡體達(dá)到極限狀態(tài)時確定其極限折減系數(shù)。分別以坡體的張拉裂縫深度和充水深度為單一變量,對比分析坡體穩(wěn)定性發(fā)生變化時內(nèi)摩擦角和黏聚力對其影響程度,最后根據(jù)雙強(qiáng)度折減分析中極限折減系數(shù)定義坡體權(quán)重安全系數(shù)。研究表明:雙強(qiáng)度折減法能夠考慮內(nèi)摩擦角和黏聚力對坡體的影響程度,對順層巖質(zhì)坡體進(jìn)行雙參數(shù)折減分析,最終定義雙參數(shù)折減中內(nèi)摩擦角的折減系數(shù)值為坡體安全系數(shù),該結(jié)果更符合實際工程,能夠為同類問題提供參考。

當(dāng)前在評價復(fù)合地基穩(wěn)定性時通常采用極限平衡法進(jìn)行分析,即采用復(fù)合地基理論,把剛性樁的黏結(jié)力和摩擦角等效為地基整體的黏聚力和內(nèi)摩擦角,然后采用圓弧條分法計算其整體安全系數(shù).顯然,該計算方法假定了樁體與土體皆發(fā)生剪切破壞.但相關(guān)研究成果表明,群樁中存在多種破壞模式,單純采用剪切破壞模式計算出的安全系數(shù)可能偏安全.從剛性群樁的實際破壞模式出發(fā),提出一種適用于剛性樁破壞特征的強(qiáng)度折減法,即通過強(qiáng)度折減法搜索復(fù)合地基系統(tǒng)的臨界狀態(tài)時,剛性樁的破壞模式應(yīng)符合實際破壞情況.同時,根據(jù)剛性樁的變形破壞特征,探討強(qiáng)度折減法臨界狀態(tài)判別方法,通過算例比較只折減抗剪切強(qiáng)度參數(shù)和筆者所提方法的差異,驗證了本文方法的可行性和合理性.

由于加筋復(fù)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(xiàn),為了更加深入了解土工格室加筋的效果,設(shè)計用有限元分析軟件結(jié)合強(qiáng)度折減法（strengthreductionmethod,srm）對一個二級公路路堤進(jìn)行數(shù)值計算.首先,對三維建模的不加筋路堤進(jìn)行srm計算,再用極限平衡方法驗證,兩種方法得到的結(jié)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(fù)雜的加筋工況中使用.然后,用此方法分析了鋪設(shè)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(shè)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(jié)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.

斜坡軟弱地基路堤的穩(wěn)定性受到了工程界的重視?；趂lac3d軟件平臺,運用剪切強(qiáng)度折減法,就斜坡軟弱層性狀對路堤穩(wěn)定性的影響進(jìn)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(qiáng)度指標(biāo)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。

通過有限單元強(qiáng)度折減法對土體強(qiáng)度c,值進(jìn)行折減,得出降雨前后的黃土邊坡安全系數(shù)及土坡破壞面形狀,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了降雨條件下土坡的破壞機(jī)理,為以后類似實際工程提供一定的科學(xué)依據(jù)。

以某鐵路線邊坡危巖體作為研究對象,采用地質(zhì)特征結(jié)合穩(wěn)定性系數(shù)的方法進(jìn)行了危巖體穩(wěn)定性評價,根據(jù)計算結(jié)果及評價驗證了采用該方法確定危巖體的穩(wěn)定性分類是合適的。