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基于遍布节理模型的边坡稳定性强度折减法分析 总被引：6，自引：4，他引：6
采用非线性数值分析方法分析边坡稳定性问题时，强度折减法因其具有较多的优点而得到广泛应用。岩土体一般采用理想弹塑性模型，屈服准则为广义米赛斯准则。对于密集节理岩质边坡稳定性问题，采用遍布节理模型可同时考虑岩块和节理属性，更符合岩体状态及工程实际，认为岩体经强度折减后潜在破坏可能首先出现在岩体中或沿节理面或二者同时破坏。结合工程实例，基于遍布节理模型的强度折减法计算结果表明，潜在滑移面为折线型滑面，下部潜在滑移面倾角与节理面等效内摩擦角基本一致，上部潜在滑移面与岩体拉破坏相关；节理倾角与边坡安全系数、潜在滑动范围密切相关，陡倾角节理对边坡稳定性影响较小。通过对边坡失稳判据和边坡滑移面确定的探讨，认为以力或位移不收敛作为边坡失稳判据是适当的，而边坡的剪应变速率物理意义十分明确，适于作为边坡潜在滑移面的确定依据。 相似文献
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用数值方法对岩质高边坡进行稳定性分析时,描述岩体结构对的精细程度会影响分析结果,但常见的有限单元法程序仍难以对复杂节理岩体进行精细建模。为解决这一问题,将结构面网络模拟与离散单元法相结合,在UDEC软件中,利用FISH语言编写网络模拟程序,依据结构面统计资料和结构面分级,实现对复杂岩体结构的精细描述。以某大型水电工程边坡为例,在对岩体结构进行精细描述的基础上,采用离散元强度折减法对边坡进行稳定性分析。通过与极限平衡法和一般离散元结果的对比,表明基于复杂岩体结构精细描述确定的边坡潜在滑动面和安全系数是合理的,为复杂岩质边坡破坏模式和稳定性的分析提供了新的途径。 相似文献
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在节理岩质边坡的稳定性分析中,往往很少考虑结构面的随机分布特征。结构面网络模拟能较好地模拟结构面的随机分布,因此,本文将结构面网络模拟应用于节理岩质边坡的稳定性分析中。首先,运用岩体结构面网络模拟技术,建立岩质边坡的结构面网络模型。然后,将模拟的结果与有限元强度折减法相结合求取边坡的安全系数。最后,对边坡进行一定次数的结构面网络模拟并得到对应的安全系数,进而进行节理岩质边坡的可靠性分析。工程实例结果表明:(1)节理岩质边坡的稳定性主要受坡面附近结构面的数量及切割组合关系影响,结构面的数量越多,连通情况越好,则边坡稳定性安全系数越小; (2)该边坡的平均稳定性安全系数为3.06,失效概率为5%,表明该边坡有较高的可靠性,这与实际情况比较一致。本文的分析方法主要考虑了结构面的随机分布特征,能为节理岩质边坡的稳定性分析提供一条新的思路和方法。 相似文献
4.
将非线性有限元分析和极限分析相结合形成强度参数折减有限元法,可以灵活地分析强度不均匀顺层路堑边坡支护结构稳定性问题.将岩体力学理论、非线性有限元分析技术和强度折减系数法相结合,对顺层岩体路堑边坡稳定性进行分析.在对密集假设节理有限元模拟中,假设节理在岩体内连续分布,采用连续介质力学方法建立密集分布节理岩体材料模型.采用强度折减系数法计算岩体结构安全系数,建议采用给定的岩体强度参数计算节理岩质边坡开挖、支护完毕后的内力,再逐渐降低岩体强度参数进行岩体边坡非线性有限元分析,直至岩体边坡达到极限状态,从而求出岩质边坡安全系数.采用该方法对渝怀铁路梅江河右岸DK409 989.4～DK410 020段顺层路堑边坡土钉墙支护结构稳定性进行分析,分析结果表明:采用土钉墙支护后的节理边坡塑安全系数为2.3,支护后的岩质边坡处于稳定状态;土钉墙潜在破裂面为岩体弹性区和塑性区的交界面,与测试得到的各排土钉拉力最大值位置一致. 相似文献
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岩石边坡因其结构面数量众多、块体系统及其滑动方式复杂,给危险块体组合的搜索及其安全系数计算带来很大困难。基于块体单元法,对岩石边坡中的危险块体组合搜索及其安全系数的计算方法进行了研究。首先,在块体元强度折减计算的成果下,根据屈服面贯通理论提出搜索危险块体组合的新方法;然后,对安全系数计算方法进行研究,建议在位移突变判据下采用双线性交叉法计算安全系数;最后,进行了单面、双面和多面滑动以及复杂块体系统的算例分析,并与刚体极限平衡法计算结果进行了对比。结果表明,由于块体单元法考虑了力与力矩的平衡及结构面上应力的非均匀分布,其计算结果更准确。该方法有望广泛应用于复杂岩石边坡稳定分析。 相似文献
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边坡最危险滑动面的搜索方法一直是研究的热点,但边坡内部次级滑动面也可能不满足安全设计要求,因此,考虑边坡多条滑动面的分析方法亦应得到关注。在传统强度折减法中,对边坡整个区域的抗剪强度参数进行折减,此方法仅可得到一个临界滑动面和最小安全系数。提出了一种基于局部强度折减法的多滑面分析方法,即首先定义单元安全系数的概念,并且计算边坡每个单元的安全系数,然后自动搜索出单元安全系数处于不同范围内的单元集合,对各个单元集合的强度参数进行折减计算,即可得到不同安全系数对应的滑动面。通过单台阶和双台阶边坡算例验证了该方法的可行性,结果表明,随着安全系数的增大,潜在滑面的深度和潜在滑动区域亦增大。最后把该方法应用到某隧道进口仰坡的稳定性评价中,通过该方法得到的多级滑动面与现场监测数据吻合较好。 相似文献
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《岩土力学》2016,(Z2):690-696
针对节理岩质边坡稳定性分析问题,开展了基于Hoek-Brown破坏准则的强度折减法研究。边坡的失稳过程是一个渐进累积破坏过程,破坏过程中各强度参数的衰减程度不同,在强度折减法中对应的折减系数也不同,不同折减系数间关系的确定及其综合安全系数的定义值得深入探讨。首先从岩体材料软化(硬化)特性出发,根据岩体强度参数从峰值强度到残余强度的变化规律,推导了Hoek-Brown破坏准则中3个强度参数折减系数间的数学关系式,然后以折减前后滑面上抗滑力之比定义综合安全系数来评价边坡的稳定性,最后结合算例验证了该方法的合理性,可有效应用于节理岩体边坡的稳定性分析。 相似文献
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一种基于强度折减法的次级滑动面分析方法研究 总被引：1，自引：0，他引：1
传统强度折减法通常对整个边坡区域进行折减,因而只能得到最小安全系数及对应的最危险临界滑动面。但在工程实践中,边坡的治理范围不能局限于最危险滑动面所包围的区域,不满足规范要求的次级滑动面范围内的坡体亦应得到治理。为了克服传统强度折减法在搜索次级滑动面方面的缺陷,提出了一种新的强度折减法。一般而言,边坡的屈服区域主要集中在滑动面两侧附近,形成一个沿滑动面分布的剪切破坏带,因此,在用强度折减法进行边坡稳定性分析时,只需对剪切破坏带范围内的局部坡体进行折减,则可得到该滑动面的安全系数和滑动面。基于以上认识,假设剪切破坏带沿对数螺旋曲线分布,不断调整对数螺旋曲线的形状以得到不同范围的剪切破坏带,对各种不同的剪切破坏带范围内的坡体进行局部折减计算,即可得到不同的安全系数及对应的滑动面。通过两个边坡算例(单台阶、双台阶)验证了该方法的可行性,并最后讨论了剪切破坏带的宽度对结果的影响。两个算例的计算结果表明,该方法不仅可以得到最危险临界滑动面,亦可得到任意安全系数对应的滑动面。 相似文献
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节理岩体的剪切强度由结构面和相邻完整岩块的剪切强度共同决定,当结构面完全连通时,岩体的剪切强度完全由结构面决定。蒙特卡罗法能够根据结构面几何参数模拟岩体结构面的空间分布,通过深度优先搜索算法可搜索到连通的结构面,相对岩体而言,连通的结构面的剪切强度最小,即为节理岩质边坡的潜在滑动面,通过极限平衡法可以对一系列滑面进行稳定性分析。该方法是对节理岩质边坡稳定分析的补充。 相似文献
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求解边坡矢量和安全系数的条分法 总被引：4，自引：3，他引：1
矢量和安全系数物理、力学意义明确,通常采用有限元计算得到的应力场来求解.提出一种简便的求解方法,在通用条分法(GLE)的基础上,满足力和力矩平衡的严格条件,推导了基于条分法的矢量和安全系数.采用广义简约梯度法(GRG)搜索临界滑面,在极限抗滑合力矢方向上求解矢量和安全系数.整个计算过程都在电子表格软件Excel内实现,易于在工程实践中推广.对于圆弧滑面边坡,其计算结果表明:①矢量和安全系数与代数和安全系数非常接近,对应的滑面位置也相近.②不同的条间力函数假设(常数和半正弦函数)对边坡的矢量和安全系数影响很小.③极限抗滑合力矢方向θ小于边坡坡角,其值与假定条间力平行时的条间力方向非常一致.在极限平衡分析框架内,计算方法可进一步简化为:假设条间力平行,将条间力方向作为矢量和安全系数的计算方向.对于非圆弧滑面边坡,其计算结果表明:①均质边坡的矢量和安全系数与代数和安全系数相对误差小于3 %,滑面位置接近,而软弱层边坡两种方法的计算结果有一定差别.②不同的条间力函数假设对边坡的矢量和安全系数影响很小. 相似文献
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《Geomechanics and Geoengineering》2013,8(1):51-62
The fundamental principles of the strength reduction method (SRM) are incorporated into the rock failure process analysis (RFPA) code to produce an RFPA–SRM method for analysing the failure process and stability of rock and soil slopes. The RFPA–SRM method not only satisfies the global equilibrium, strain-consistent, and non-linear constitutive relationship of rock and soil materials but also takes into account the heterogeneous characteristics of materials on the micro- and macro-scales. When the proposed method is used for slope stability analysis, both the critical failure surface and the safety factor can be obtained directly without any assumptions regarding the shape and location of the failure surface. The numerical results agree well with those obtained using conventional limit equilibrium and other FEM strength reduction methods. The proposed technique is applied to a number of more complex cases, including slopes in mixed rock–soil formations, rock layer formations, and highly jointed rock masses. It is shown that the RFPA–SRM method can describe the mechanism of failure of slopes and has potential applications in a large range of geoengineering problems. 相似文献
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基于Hoek—Brown非线性经验强度准则和简化Bishop法，导出了节理破碎岩体边坡新的稳定性系数计算公式。通过在简单遗传算法（SGA）中引人适应度变换技术改进其收敛性能，提出了节理破碎岩体边坡稳定性分析和最危险滑动面搜索的自适应遗传算法（AGA）。算例计算结果表明：（1）AGA能准确地搜索到边坡全局最小稳定系数及其对应的临界滑动面；（2）AGA计算效率和数值稳定性均比SGA和随机投点法有较大提高；（3）采用不同的适应度变换函数均可提高计算效率。为简便起见，推荐采用线性变换函数。 相似文献
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The slip surface, which has different grades, is the base of the slope stability analysis and the methods for ascertaining it are different with the different slope structures. For countertendency soft rock slope，it can not be ascertained from the distribution of discontinuities as usual. Combined with FLAC3D and limit equilibrium method, the stability of countertendency shale slope with block cutting by discontinuities failure model is analyzed. Based on the field investigation, the deformation and failure mechanism is studied, the different grades slip surfaces are obtained from the analysis of the strain, stress and their increment pictures from FLAC3D analysis and the factor of safety is computed respectively. The prevention schemes are decided with the considering of the sub slip surface and the prevention effect is analyzed by aiming at the dangerous area. The safety factors of two dangerous areas, which are computed by shear strength reduction, indicate that the stability of the slope after prevention is good. The method used in this paper can be used as a reference to analyzing the stability of countertendency soft rock slope. The consideration of sub slip surface in prevention design has some practical guiding values 相似文献
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对于进入中晚期的露天金属矿,为了延长矿山的寿命或露天转地采稳产过渡,通常选择露天与地下联合开采,那么矿体采动下的边坡稳定性问题则尤为突出。在边坡几何形态、上部荷载和材料性质等不变的情况下,极限平衡获得的边坡安全系数为定值,因此,不能用来反映地下矿体采动对边坡稳定性影响。为了克服常规极限平衡方法的上述缺陷,采用基于边坡应力场的矢量和法求解滑动面的安全系数,结合蚁群算法与遗传算法联合搜索边坡临界滑动面,以确定矿体开采前后边坡的安全系数和临界滑动面。最后,给出一个假定算例和两个工程算例说明上述安全系数求解和临界滑面搜索方法的有效性,并揭示了地下矿体开采对露天采场边坡的稳定性的影响。 相似文献
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In general, the determination of the factor of safety and the location of the critical slip surface are two major challenges in seismic slope stability analysis. In this paper, a new approach for determining the factor of safety and the corresponding critical slip surface of a layered rock slope subjected to seismic excitations is presented, through a case study based on the combination of the shear strength reduction technique and distinct element method. According to this proposed method, the seismic factor of safety and the critical slip surface of the slope are estimated and compared with those obtained by the pseudo-static approach, combined with the limit equilibrium method. It is found that the factor of safety obtained from the proposed method is slightly greater than that computed by the pseudo-static analysis, with a difference of 4.2%, and that the critical slip surface obtained from the two methods is identical, which confirms the reasonability and feasibility of the proposed method. 相似文献
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Application in complicated high slope with strength reduction method based on discrete element method 总被引：1，自引：0，他引：1
The basic principles of discrete element method and strength reduction method are introduced. The method of combining the 3DEC and strength reduction method is presented and applied to the stability analysis of a high slope of a hydropower station. The reduction coefficient in divergence stage of key points’ displacement-time curve is defined as the slope safety coefficient, and the critical slip surface and failure mode can be determined according to the velocity vector of a slope. Numerical results presented in the paper indicate that this method is reliable for jointed rock slope stability analysis compared with the Dijkstra limit equilibrium FEM and classical LEM method. For no considering the 3D initial ground stress field in 2D common SRM, based on the 2D analytical results, the 3D generalized geological model is set up to get the 3D stress field. According to the analysis of the stress distribution and the main problems in the project, the specific geological model with unit width is set up by the auxiliary joint in the 3DEC. Based on the 3D stress field, the SRM is carried out. The new method takes consideration of the influence of the 3D stress filed of the slope stability and bas made up the shortcoming of 2D common SRM. This method is a rational and efficient stability analysis method and is worth using in similar projects. 相似文献