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修正有限元强度折减法与失稳判据在边坡稳定分析中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
现有的有限元强度折减法用于边坡稳定性分析,在土体变形特性的认识和失稳判据上有缺陷。基于土体的应力-应变曲线和邓肯-张非线性弹性模型进行有限元强度折减法计算分析,在现有方法仅对强度参数--黏聚力c和内摩擦角φ进行折减的基础上,提出了切线弹性模量Et的折减算法,更全面地体现折减的内涵;提出了以潜在滑动区域的能量积分变化作为判据,根据能量积分与折减系数关系曲线的特征,将其拟合成两段直线,以其交点所对应的折减系数作为边坡的安全系数。比较分析了修正Duncan有限元强度折减法、失稳判据与文献的计算结果,同时分析了边坡滑动区能量积分计算范围对结果的影响,并用于南水北调东线实际工程计算分析。结果表明：修正Duncan有限元强度折减法能较全面考虑土体的变形和强度特性,新的边坡滑动失稳判据可行且具有较好的计算稳定性,能保证工程建设的安全。 相似文献
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传统强度折减法难以对实际边坡失稳进行动态预测或预警。基于边坡失稳变形的演化规律,获得边坡特征点位移量与稳定状态的关系。利用强度折减法对边坡强度进行逐步折减,进而构建边坡折减系数与特征点位移间关系曲线,结合边坡失稳演化规律,以特征点处位移值的突变作为边坡失稳判定依据,提出一种边坡失稳预警位移值和极限位移值的确定方法,实现了对边坡安全性进行预测预警。 相似文献
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关于强度折减有限元方法中边坡失稳判据的讨论 总被引：100，自引：18，他引：82
在边坡稳定性分析中采用强度折减弹塑性有限元方法时,所得到的总体安全系数在一定程度上依赖于所采用的失稳评判标准,通常以数值计算的收敛性作为边坡失稳判据。而有限元计算的数值收敛性受多种因素的影响,因而由此所得到的安全系数的合理性及其唯一性受到了质疑。为了考查目前各种失稳判据的合理性及其适用性,分别依据计算的收敛性、特征部位位移的突变性和塑性区的贯通性等3个失稳判据,针对某一典型边坡算例,采用强度折减弹塑性有限元方法进行稳定性分析,并与Spencer极限平衡法所得到的总体安全系数进行了对比。对比分析表明,以有限元数值计算的收敛性作为失稳判据在某些情况下所得到的安全系数可能误差较大,而采用特征部位位移的突变性或塑性区的贯通性作为失稳判据所得到的边坡安全系数与Spencer极限平衡法的计算结果比较接近,考虑到实用性与简便性,建议在边坡稳定性分析的强度折减有限元方法中联合采用特征部位位移的突变性和塑性区的贯通性作为边坡的失稳判据。 相似文献
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边坡的破坏过程是由土体局部破坏向整体失稳发展的过程,其塑性区的开展及其水平位移增量的变化较完美地展现了这个过程。根据边坡的实际破坏和有限元数值模拟情况,提出了以特征点位移增量的突变及塑性区贯通作为边坡的失稳判断准则;并以此为判据,采用基于强度折减的大变形有限元方法分析了土质边坡的破坏及稳定性。研究表明,采用强度折减有限元法可有效分析边坡的破坏及其稳定性;此外还分析了带有软弱夹层黏土边坡的破坏性状及其稳定性,并比较了大、小变形有限元的计算结果,结果表明,带有软弱夹层黏土边坡的破坏性状随软弱夹层土体性质的变化而变化,由大小变形有限元分析得到的边坡稳定安全系数较为一致,但边坡的破坏机制随软弱夹层土体性质变化的转变点不同。 相似文献
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边坡渐进破坏的动态强度折减法研究 总被引：3，自引：0，他引：3
边破的变形破坏是量变积累到质变的渐进发生过程,由坡体内部潜在滑动面的逐渐破损并扩展至整体滑面。基于强度折减法思想,提出模拟边坡渐进破坏的动态强度折减法。该方法利用屈服接近度指标YAI确定边坡的破损区域,将YAI<0.2的区域定为破损区,通过不断动态折减局部破损坡体的强度参数,使边坡潜在滑动面渐进演化至贯通,边坡达到极限平衡状态。算例计算表明,该方法可有效解决强度折减法中折减范围的问题,克服整体强度折减法破损区过大的缺陷,获得的位移变化趋势与破损区演化过程也具有良好的一致性。动态强度折减法真实再现了边坡渐进失稳过程,为强度折减法更有效地应用于边坡稳定性定量评价提供有效途径。 相似文献
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基于场变量的强度折减法,以三维一般边坡和陡边坡作为算例模型,对非均质边坡的折减范围进行研究。研究中借鉴某学者研究成果,在ABAQUS中对岩体材料的抗剪强度参数( )和抗拉强度参数T同时进行强度折减,并结合目前边坡失稳判据存在的不足,提出采用坡体内关键部位特征点位移增量 与强度折减系数增量 之比值 和强度折减系数 关系曲线的突变点来确定边坡的临界失稳状态。结果表明,对于一般边坡,只有当黏聚力相差不大的情况下,对黏聚力较小土层实施局部折减才能得到合理的安全系数,对于坡体内存在岩质相差较大的边坡建议采用整体强度折减,相反对于高陡三维边坡而言对相对较软的岩体进行局部折减可以得出较为可信的结果。通过与传统特征点位移法判据相比较,验证了 法的实用性和合理性,同时基于该判据计算出桥基边坡运营期间的安全系数,可为岸坡治理提供理论依据。。 相似文献
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极限分析有限元法讲座--Ⅱ有限元强度折减法中边坡失稳的判据探讨 总被引：141，自引：26，他引：141
边坡失稳,滑体滑出,滑体由稳定静止状态变为运动状态,同时产生很大的且无限发展的位移,这就是边坡破坏的特征。有限元中通过强度折减使边坡达到极限破坏状态,滑动面上的位移和塑性应变将产生突变,且此位移和塑性应变的大小不再是一个定值,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。塑性区从坡脚到坡顶贯通并不一定意味着边坡破坏,塑性区贯通是破坏的必要条件,但不是充分条件,还要看是否产生很大的且无限发展的塑性变形和位移,有限元计算中表现为塑性应变和位移产生突变。在突变前计算收敛,突变之后计算不收敛,表征滑面上土体无限流动,因此可把有限元静力平衡方程组是否有解,有限元计算是否收敛作为边坡破坏的依据。- 相似文献
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采用有限元强度折减法分析边坡稳定性时,计算所得安全系数依赖于所采用的失稳评判标准。目前边坡失稳判据的多样性及其不确定性,使得计算所得安全系数的合理性及其唯一性受到了质疑,因此如何选择或改进一种既能满足工程需要又易于操作的失稳判定准则显得尤为重要。针对某一典型边坡算例分别按计算收敛性、特征部位位移突变性和塑性区贯通性等3 个失稳判据考查判据的合理性及其适用性,对比研究三维与二维数值所得边坡稳定安全系数的差异,然后对位移突变失稳判据进行了一种改进,通过绘制位移突变倍率(当前分析步位移与上一分析步位移之比)跟折减系数的关系曲线来确定边坡安全系数,并通过简化的实例模型证明了其适用性。 相似文献
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岩土材料具有极限应变特征,其值可以通过室内试验或数值模拟方法求得。边坡岩土体主要为剪切破坏,可采用极限剪应变作为材料破坏的判据。事实上,边坡岩土体强度参数劣化并非整体性的,而是一个渐进性局部损伤至整体失稳的过程。本文基于极限应变判据,建立了边坡破坏的动态局部强度折减方法,此方法对边坡中超过极限剪应变值的单元进行强度折减。通过不断折减计算过程中产生的超过极限剪应变值单元,直到坡内超过极限剪应变值的单元贯通,认为边坡整体发生破坏。将该方法应用到实际边坡工程中,计算结果和边坡破坏模式及变形监测数据基本吻合。此方法在分析边坡渐进性破坏及稳定性评价方面具有较好应用前景。 相似文献
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用反压护道对软土路基进行处理,是保证路堤及堤坝稳定常用的工程措施之一。而目前较常使用的极限平衡法在对有反压护道的路堤及堤坝稳定性进行分析计算时,其结果及搜索到的滑动面位置和形状与实际差别较大。通过强度折减分析了不同工况下有反压护道的路堤的稳定性,并与极限平衡法进行了对比,结果表明,强度折减法的分析结果更接近工程实际情况。利用早期得出的复杂荷载作用下路堤的填土极限高度计算公式,实现用填土极限高度控制路堤的稳定性。最后,以工程实例验证了强度折减和填土极限高度判断有反压护道路堤稳定性是切实可行的。 相似文献
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Liang Li 《Georisk: Assessment and Management of Risk for Engineered Systems and Geohazards》2020,14(2):91-111
ABSTRACTLocation of failure slip surfaces plays a critical role in landslide risk assessment and mitigation, particularly for unstable slopes, because it is a key input to design of stabilisation measures for unstable slopes and it determines the volume of the sliding soil mass (i.e. landslide consequence). The failure slip surfaces in the numerical analysis (e.g. finite element/different method, FEM/FDM) are often identified using shear strength reduction (SSR) method. A careful examination of FEM results showed that, although the SSR method performs well for stable slopes, it might provide misleading results for unstable slopes. To properly locate failure slip surfaces for unstable slopes, this paper presents a particle-based numerical method called smoothed particle hydrodynamics (SPH), which is mesh-free, immune to the mesh distortion problem in FEM/FDM, and able to directly simulate large deformation of soils that occurs during landslides. A series of slope stability analyses is performed using an in-house SPH programme. Failure slip surfaces are properly identified by SPH for both stable and unstable slopes. Furthermore, because SPH provides a spatial distribution of the post-landslide large displacement of soils, the failure slip surfaces can be identified conveniently using soil displacement. A displacement-based criterion is proposed to locate the failure slip surfaces. 相似文献
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基于膨胀土可以直接用作路堤填料的分类指标体系,在室内开展了3种不同膨胀土的物理性质、击实性状、强度特性试验研究,验证广西百隆高速公路膨胀土路段的膨胀土也可以直接用作路堤填料,并结合现场实体工程的效果验证用改进CBR值、改进CBR膨胀量和稠度3指标作为膨胀土路堤填料的分类指标体系的合理性。通过对标准CBR试验和改进CBR试验的对比,进一步验证了用改进CBR试验法评定膨胀土承载强度的合理性。由百色膨胀土的不浸水CBR试验,说明可以用封闭包盖对百隆路膨胀土路堤进行物理处治。实体工程中采用土性最差的1号膨胀土做填芯和用红黏土包边,得到的工程效果令人满意。由室内外试验结果,可以得出这3种百色膨胀土都可以直接用作路堤填料。 相似文献
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多年冻土地区路基纵向裂缝形成机理研究 总被引：1，自引：1，他引：0
多年冻土地区路基纵向裂缝呈现裂缝数量多、规模大、久治不愈的特点.在野外调查纵向裂缝变形特点和多年冻土上限变化规律分析的基础上,发现导致多年冻土地区纵向裂缝产生的原因是路基边坡坡脚下存在不稳定的融化区域,并提出机理分析模型.通过弹塑性有限元分析,研究了路基中的位移、应变变化规律,提出了纵向裂缝形成过程的3个阶段:初始变形阶段、强度破坏阶段和变形失稳阶段;相应于这3个阶段,路基及地基中呈现了三个性状不同的区域:发育区、抑制区和诱发区.为纵向裂缝防治对策的提出提供了依据. 相似文献
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膨胀土路堤的化学改性试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
膨胀土是一种具有特殊工程性质的土,它对土木工程有着巨大的影响和危害。本文针对公路膨胀土路堤填料改良提出的PAS化学改性剂包边处理新方法,对其改性原理及其特殊的施工工艺做了详细介绍,并通过多项试验研究了改良前后膨胀土胀缩性、强度特性等方面的变化。研究表明,PAS生态改性处理膨胀土是一种有效的方法,经处理后的膨胀土胀缩性显著降低,强度和水稳定性得到大幅提高。且PAS不会改变原土壤植被育培能力,改性边坡可以结合植物固坡的方法进行生态防护。PAS改性处理与远距离运土路基填料置换相比,具有很大经济优势,特别是在高塑性膨胀土大量分布的地区,PAS改性剂处理膨胀土路基具有很好的推广价值。 相似文献
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Correction of soil parameters in calculation of embankment settlement using a BP network back-analysis model 总被引：3，自引：0，他引：3
Finite element method (FEM) have been widely used for the calculation of settlement of embankment on soft soils in the last decade. However, due to the complexity of construction, spatial inhomogeneity of soils, as well as sensitivity of numerical results to the variation of soil parameters, large discrepancy typically exists between numerical outputs and field observations. This paper presents a novel method, combining FEM and an improved back-propagation (BP) neural network, for correction of soil parameters in numerical prediction of embankment settlement. Duncan–Chang hyperbolic soil model is adopted with the sensitivity of eight constitutive parameters numerically investigated. The soil parameters with large sensitivity are identified, and together with the representative settlements, are used for the training of the improved BP neural network which, once established, generates correction factors of soil parameters for subsequent more accurate FEM forward predictions. It is demonstrated that the proposed numerical back-analysis framework is very efficient in practical engineering applications to calculate highway settlement. 相似文献
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重载铁路路基比普通铁路和高速铁路要承受更大的动力荷载,路基本体的动力变形更加明显。重载铁路路基的核心层绝大部分为粗粒土,为了探讨重载铁路路基粗粒土填料在列车往复荷载作用下的变形和强度特性,开展了一系列大型动三轴试验,探讨了不同动应力幅值、不同围压、不同含水率对粗粒土土样累积变形的影响,分析了不同静强度和围压时动强度的特点,并根据粗粒土土样在不同围压和动应力作用下的变形规律,即增大围压或减小动应力有助于增强土体稳定,提出了基于累积变形发展趋势的路基粗粒土变形稳定界限状态和判别准则,并给出了判别准则参数。研究结果对重载铁路路基的动力变形稳定性评价和基于动力变形控制的路基设计具有参考价值。 相似文献
18.
非饱和堤岸的渗流特征及其稳定性研究 总被引：2，自引：0，他引：2
通过试验确定了非饱和黏土层的土-水特征曲线和强度参数,通过理论分析建立了非饱和堤岸渗流-应力耦合模型。在此基础上,利用耦合计算程序分析了非饱和土堤岸在河水位变动时的非稳定渗流场特征,结合强度折减有限元法分析了河水位反复升降后非饱和堤岸稳定性的变化。结果表明：水位快速上升时,堤脚渗透流速下降后又逐步上升并趋向稳定,河水位快速上升使堤岸边坡的稳定性降低,随着渗流场中孔隙水压力的调整,堤岸边坡的安全系数又有所回升;河水位骤降时,黏性土层饱和度变化相对滞后,水位骤降加大了堤岸的渗透流速,边坡的稳定性迅速降低,水位下降约120 h后堤岸边坡进入较危险时段;非饱和土的基质吸力提高了堤岸边坡整体稳定性,河水位反复升降降低了堤岸边坡整体稳定性,且河水位越低,水位反复升降对堤岸稳定性产生的影响越大 相似文献
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以沪-蓉国道主干线恩施高坪-吉心段付家坡滑坡地段典型断面为研究对象, 运用强度折减系数法,研究了在天然状态和饱水状态下滑坡体稳定安全系数。 指出了在这两种状态下边坡的不稳定性。并与其他几种方法进行了对比分析,结果表明有限元强度折减系数法应用到该断面是可行的,同时也显示该方法相对于其它方法的优越性。 相似文献
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土工织物加固软土路堤的有限元分析 总被引：5，自引：4，他引：5
采用有限元方法对土工织物加固软弱地基路堤的力学机理进行了研究.通过比较路基加筋和未加筋两种情况研究了土工织物的加固机理,结果表明土工织物对于提高路堤填筑高度、减少路堤侧向位移、均化路堤沉降以及加速超孔隙水压力消散有显著的效果.加筋路堤中土工织物的轴力受填筑高度、超孔压消散速度和接触面系数等因素的影响,路堤填筑高度和施工进度的控制有利于土工织物抗拉强度的发挥.对路堤安全系数的研究分析表明传统的极限平衡法验算路堤稳定性偏于保守,采用有限元方法能较好地反映土工织物的加筋作用,可以优化工程设计. 相似文献