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传统有限元强度折减法在边坡稳定性数值分析中取得了一定的成功,但由于未考虑岩土体材料参数的变异性等不确定性因素,尚不能直接应用于边坡稳定性特别是动力稳定性可靠性分析问题。为此提出了基于有限元强度折减法的地震边坡动力稳定性可靠性分析方法。将有限元极限分析法、动力分析法和可靠性分析法三者耦合,分析求解边坡在地震作用下的动力稳定性可靠性问题,并将这一过程在数值计算程序中得以实现。在计算分析过程中,克服了原方法需不断人工试算才能得到边坡安全系数而无法量化处理问题,并对边坡动力失效准则进行了适用于程序化的改进,使其计算过程完全实现自主运行。结合典型算例分析结果表明,该方法显著的特点是能较全面地反映岩土体的动力特性和边坡岩土体材料强度参数的变异性及相关性,所得结果相对更加合理且更符合工程实际。该方法既是对有限元强度折减法的应用范围的有益推广,也为边坡动力稳定性可靠性问题研究提供了一条新的有效途径。 相似文献
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用有限元极限平衡法分析边坡的稳定性 总被引：2，自引：1，他引：1
用有限元分析为基础的极限平衡法计算了边坡安全系数,并将结果与摩尔-库仑屈服准则、外接圆D-P屈服准则强度折减法得到的结果、以及Spencer（极限平衡）法的结果进行了比较,结果表明,有限元极限平衡法计算的边坡安全系数与摩尔-库仑屈服准则强度折减法和Spencer法的结果很一致,而D-P准则强度折减法得到的结果偏差较大。叙述了存在已知滑动面和不存在滑动面时有限元极限平衡法的计算方法。用大型通用有限元软件,如ANSYS等,可方便地进行这种方法的边坡安全系数的计算,并有足够的精度。 相似文献
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基坑土钉支护边坡有限元稳定性分析方法探讨 总被引：4，自引：1，他引：3
针对基坑土钉支护开挖边坡的稳定性,讨论了极限平衡方法的局限性,指出应用有限元方法分析评价基坑土体结构稳定性是近年来研究的新趋势。采用滑面应力分析法和强度折减法两种有限元方法对基坑边坡的稳定性进行了研究。对于无支护的基坑边坡,两种有限元方法得到的安全系数和滑动面结果一致,且滑动面形状随基坑土体强度的降低保持不变。对于采用土钉支护的基坑边坡,两种有限元方法得到的安全系数结果一致,不同阶段下滑动面形状和位置不同,这主要是由于在强度折减时,仅仅对土体强度参数进行折减,而未考虑土钉自身强度的降低。最后指出,在应用强度折减法时,是否考虑土钉自身强度的折减有待进一步研究。 相似文献
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块体是结构控制型岩体中常见的潜在危险源之一。利用极限平衡法及强度折减法两种方法计算了某在建特大型水电站地下厂房开挖揭露的部分块体的安全系数,并根据计算结果提出一种利用块体几何及力学参数判断其稳定性的简便图解方法,经现场监测数据验证计算结果可靠性可满足工程要求。研究表明,对同一块体而言,极限平衡法和强度折减法得到的安全系数以及对其稳定性的总体判别结果并不一致。强度折减法受软件算法及网格尺寸影响,结果偏于保守。简单块体的安全系数计算应以极限平衡法为主,而复杂形态块体的安全系数用强度折减法计算较为方便。利用垂向地应力、块体体积、最大角点深度及结构面等效强度等4个指标并结合块体稳定性判别分区图,可满足快速判断块体稳定性的需要。对于判别为不稳定的块体,应及时支护并考虑加强支护。研究成果可用于类似工程块体稳定性的快速分析。 相似文献
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基于FLAC3D强度折减法滑坡三维稳定性研究——以三峡库区白果树古滑坡群为例 总被引：2，自引：2，他引：0
利用FLAC3D的内置fish语言基于强度折剪法对其进行了二次开发,编制了滑坡体安全系数计算程序。结合工程实例,将这种方法应用于已知滑动面条件下的滑坡稳定性分析中,得到滑坡体天然状况下的二维、三维安全系数,同时对内摩擦角和粘聚力参数进行了敏感性分析,对比并分析了传统极限平衡法和FLAC3D强度折减法的计算结果,得出以下结论:①利用二维FLAC3D强度折减法计算的滑坡安全系数略高于传统极限平衡法;②利用三维FLAC3D强度折减法所得滑坡安全系数略高于二维FLAC3D的计算结果;③滑坡安全系数都是随着内摩擦角和粘聚力的增大而增大,其中内摩擦角和粘聚力的变化对三维FLAC3D强度折减法比二维求解安全系数影响更大一些。然后模拟了滑体在天然条件下处于极限平衡状态的滑动方向,并得出天然状况下滑坡整体基本稳定,仅滑坡后缘可能出现局部失稳的分析结果。同时探讨了三维FLAC3D模型建立过程中滑坡外围不动体及滑带以下基岩所取范围大小、网格剖分粗细程度对计算安全系数的影响。 相似文献
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采用不同Drucker-Prager屈服准则得到的边坡安全系数的转换 总被引：3，自引：0，他引：3
研究了边坡稳定分析的有限元强度折减过程中（平面应变条件下）Drucker-Prager（简称D-P）屈服面的变化特点,从而提出了有限元强度折减法采用不同屈服准则计算得到的边坡安全系数之间的转换关系式。在利用有限元强度折减法计算边坡稳定安全系数时,ANSYS有限元软件采用的岩土材料屈服准则为Mohr-Coulomb（简称M-C）六边形外接圆D-P准则,可先求出外接圆D-P准则条件下的安全系数,然后利用所提出的安全系数转换公式就可直接计算出各D-P准则条件下的安全系数。因此,通过转换就可以在ANSYS程序中实现不同M-C准则,而不需要进行二次开发。采用ANSYS软件通过算例分析,比较了由转换关系式得到的安全系数与实际计算的结果,讨论了转算结果的误差。算例结果表明：通过转换关系式得到的安全系数与计算得到的结果非常接近,具有比较高的计算精度,同时也证明所提出的方法是可行的。 相似文献
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极限分析有限元法讲座—— Ⅰ岩土工程极限分析有限元法 总被引：35，自引：1，他引：35
经典岩土工程极限分析方法一般采用解析方法，有些还要对滑动面作假设，且不适用于非均质材料，尤其是强度不均的岩石工程，从而使极限分析法的应用受到限制。随着计算技术的发展，极限分析有限元法应运而生，它能通过强度降低或者荷载增加直接算得岩土工程的安全系数和滑动面，十分贴近工程设计。为此，探讨了极限分析有限元法及其在边坡、地基、隧道稳定性计算中的应用，算例表明了此法的可行性，拓宽了该方法的应用范围。随着计算机技术与计算力学的发展，岩土工程极限分析有限元法正在成为一门新的学问，而且有着良好的发展前景。 相似文献
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岩质高边坡稳定性分析是岩土工程中经典的研究课题,其假定不同,分析方法就不同。从现有稳定性分析方法中存在的问题入手,指出其存在的优劣性,在刚体极限平衡和有限元等传统边坡稳定性分析方法的基础上,提出了用有限单元法直接求解边坡稳定性。该方法的思路是用潜在滑动面上在开挖、支护完成后尚未发生滑动的所有滑面单元模拟边坡在各工况下的真实应力场和变形场,根据这个真实应力场直接计算边坡安全系数。结合现场即时监测手段和计算机仿真技术可逐步模拟边坡在分步开挖期间的稳定性。算例分析表明,该方法完善了刚体极限平衡法的不足,克服了强度折减法强度参数c、?值折减比例的难题,弥补了超载法力学方向不明确的缺陷。计算所得的边坡安全系数和稳定状态与工程实际相当接近,表明提出的方法是可靠有效的新方法,为复杂岩质边坡稳定性分析提供了新的思路和途径。 相似文献
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有限元数值计算方法在岩土工程中已有较多的应用,但在水平受荷桩分析计算中的应用尚不普遍。有关水平受荷桩土体系水平承载力及变形的数值模拟方法少有文献报道。采用有限元数值模拟方法来研究水平受荷桩土体系的水平位移。首先简要分析了水平受荷桩的主要计算方法及原理。然后,基于ABAQUS软件建立了桩土系统二维及三维的有限单元模型,分别通过按现行规范推荐的m法和按Poulos的弹性理论法计算的两个算例,将数值计算方法与解析方法进行了对比计算分析。有限元数值计算结果与解析解基本吻合,说明了所采用有限元数值模拟方法的可靠性及有效性。 相似文献
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You-Liang Chen Rafig Azzam Fu-Bo Zhang 《Geotechnical and Geological Engineering》2006,24(6):1781-1801
Controlling the displacements of foundation pit walls and supporting structures is one of the most effective measures for
ensuring safety of foundation pit construction. Because of this, the accurate displacement computation of foundation pit walls
and supporting structures is paid great attention by geotechnical scientists and engineers. In this paper, the three-dimensional
displacement field of Deping Station foundation pit, which is part of Shanghai Track Traffic Line 6 project, is computed by
means of ANSYS software. Artificial neural networks (ANNs) are a broad category of computer algorithms which have the ability
to learn some target values (desired output) from a set of chosen input data that has been introduced to the network. The
ANNs have very excellent ability in simulating nonlinear and complicated problems. In the current paper, the authors try to
combine FEM method with ANNs so as to improve the computational accuracy. Basing on the computed results, fuzzy control theory
is applied to construction pre-control. The application effect is satisfactory. The research result of current paper is very
helpful for geotechnical construction and the development of geotechnical theory. 相似文献
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二维有限元网格的自适应剖分及程序实现 总被引：1，自引：0，他引：1
有限单元法在计算岩土力学领域已得到广泛应用。在有限元的分析计算中，前处理工作即准备计算数据耗时费力。如何简化前处理工作、实现网络自动生成对于推广有限元分析至关重要。作者在综合考虑多种算法原理的基础上，对非规则几何图形、复连通域的二维模型提出了一套新的自适应剖分算法。该算法可以同时生成三角形单元和四边形单元，还能对单元形状进行规则性调整。给出了详细的实施步骤，并编写了相应的应用程序，应用程序同时提供了对单元节点进行优化排序的功能。实际应用表明，能够高效快速地给出良好的剖分网格。 相似文献
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把能够体现岩体在冲击载荷作用下的响应特点及损伤演化的各向异性特征的损伤模型嵌入到有限元软件中，模拟了含有预制裂纹的水泥砂浆试块在爆炸载荷作用下的损伤特征。模拟结果表明，在爆炸近区产生一个损伤“重灾区”，并可根据模拟结果确定“重灾区”及爆炸损伤的范围，模拟结果与试验结果基本一致。模拟方法可以为岩土工程中经历过爆炸损伤岩体的稳定性研究提供理论依据。 相似文献
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土体在重力作用下的固结变形历史上大多已经完成,土体内的自重应力场和重力场处于相互平衡状态。以此为初始条件的土工有限元计算,如果直接在模型上施加重力作外载,将产生一个较大固结变形,而这个变形对土体来说是先期完成了的,所以计算会产生不合理的结果。为此,先把初应力作为一种载荷进行理论推导,并据此提出一个如何剔除先期固结变形的方法,即先加重力,通过求解,导出土体自重应力场;然后重新开始分析,把自重应力场当初始应力导入土体单元中,再加重力进行求解,这样就剔除了先期固结变形;最后进行了算例对比分析,证明其是一种合理的方法。 相似文献
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The Finite Element Method (FEM) is widely used in the simulation of geotechnical applications. Owing to the limitations of FEM to model problems involving large deformations, many efforts have been made to develop methods free of mesh entanglement. One of these methods is the Material Point Method (MPM) which models the material as Lagrangian particles capable of moving through a background computational mesh in Eulerian manner. Although MPM represents the continuum by material points, solution is performed on the computational mesh. Thus, imposing boundary conditions is not aligned with the material representation. In this paper, a non-zero kinematic condition is introduced where an additional set of particles is incorporated to track the moving boundary. This approach is then applied to simulate the seismic motion resulting in failure of slopes. To validate this simulation procedure, two geotechnical applications are modelled using MPM. The first is to reproduce a shaking table experiment where the results of another numerical method are available. After validating the present numerical scheme for relatively large deformation problem, it is applied to simulate progression of a large-scale landslide during the Chi-Chi earthquake of Taiwan in which excessive material deformation and transportation is taking place. 相似文献
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This paper presents a second-order work analysis in application to geotechnical problems by using a novel effective multiscale approach. To abandon complicated equations involved in conventional phenomenological models, this multiscale approach employs a micromechanically-based formulation, in which only four parameters are involved. The multiscale approach makes it possible a coupling of the finite element method (FEM) and the micromechanically-based model. The FEM is used to solve the boundary value problem (BVP) while the micromechanically-based model is utilized at the Gauss point of the FEM. Then, the multiscale approach is used to simulate a three-dimensional triaxial test and a plain-strain footing. On the basis of the simulations, material instabilities are analyzed at both mesoscale and global scale. The second-order work criterion is then used to analyze the numerical results. It opens a road to interpret and understand the micromechanisms hiding behind the occurrence of failure in geotechnical issues. 相似文献
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The stability problem of natural slopes, filled slopes, and cut slopes are commonly encountered in Civil Engineering Projects. Predicting the slope stability is an everyday task for geotechnical engineers. In this paper, a study has been done to predict the factor of safety (FOS) of the slopes using multiple linear regression (MLR) and artificial neural network (ANN). A total of 200 cases with different geometric and shear strength parameters were analyzed by using the well-known slope stability methods like Fellenius method, Bishop’s method, Janbu method, and Morgenstern and Price method. The FOS values obtained by these slope stability methods were used to develop the prediction models using MLR and ANN. Further, a few case studies have been done along the Jorabat-Shillong Expressway (NH-40) in India, using the finite element method (FEM). The output values of FEM were compared with the developed prediction models to find the best prediction model and the results were discussed. 相似文献