边坡稳定分析中土体抗剪强度指标的选取

土的抗剪强度是边坡稳定分析中最重要的计算参数。本文在总结前人的研究工作基础上,对土体抗剪强度指标选取方法及其适用性进行了深入分析,并结合工程实际经验,提出参数选择原则及注意事项,以期在边坡稳定分析中更好地应用于实际工程。     

考虑围岩抗剪强度空间变异性的隧道变形分析

为研究岩土体非均质性所产生的低抗剪强度区对隧道变形的影响,利用随机场的计算机模拟,考虑围岩抗剪强度空间变异性进行隧道变形研究。借助FISH语言将土性随机场与FLAC3D模型一对一单元映射,建立二维有限差分各向同性随机场,对不同相关距离和变异系数下低抗剪强度区的特点和发展模式进行分析,同时对各组多次试验结果开展概率统计分析,结合确定性结果研究低抗剪强度区对隧道变形的作用。结果表明,随机场计算机模拟可以很好地再现土层剖面土性的不确定性;增大相关距离和变异系数会导致低抗剪强度区域进一步发展,但两者发展模式有根本不同;低抗剪强度区域的存在会改变地应力对隧道各位置的作用程度。     

考虑材料参数空间变异性的堆石坝非侵入式随机有限元研究

为提高面板堆石坝(CFRD)沉降值的计算准确度,引入随机有限元方法(SFEM),以考虑E-B本构模型参数的空间变异性,建立基于Cholesky分解的面板堆石坝非侵入式随机有限元方法(NSFEM)。首先,基于Cholesky分解进行堆石料材料参数的随机场模拟;其次,基于现有商业有限元软件MSC.Marc进行子程序的二次开发,通过UltraEdit在DOS环境下直接调用Marc,对每个单元赋予不同的材料参数,实现“非侵入式”随机有限元计算;随后,结合公伯峡坝体沉降计算,分析了筑坝材料参数的变异系数对沉降的影响规律。计算表明:考虑材料参数空间变异性对堆石坝变形计算结果影响明显,最大沉降值明显大于常规有限元计算值,更接近实测值,更符合工程实际情况。结论:坝体沉降值对材料参数按照敏感性从大到小排序为φ0、K、K b,对3BII区材料参数的变异性敏感性较3C区更大;采用NSFEM,考虑筑坝材料参数的空间变异性对准确把握CFRD沉降,确保工程安全具有重要意义。     

强度折减有限元法在非饱和土边坡稳定分析中的应用

将强度折减有限元法推广到非饱和土边坡稳定分析中,并利用研制、开发的可应用于非饱和土边坡的强度折减有限元程序,对一个降雨导致的非饱和土边坡的滑动进行了机理分析和探讨。     

桩基工程对长江防洪堤边坡稳定性的计算分析

针对某工程在软土地基上的长江防洪堤边坡架设管廊后的边坡稳定问题,采用抗剪强度折减有限单元法,选取3个典型断面,对比分析了现有边坡以及桩基施工并承载后边坡的稳定性。结果表明,桩基的存在和其所承受的荷载分别对边坡的稳定性具有有利和不利的影响,通过将桩端设置在合适的持力层上,正反两方面的影响基本可以抵消,桩基及管廊施工后对江堤边坡的稳定性影响很小。     

含水率及坡度对红壤丘陵区崩岗崩壁重力侵蚀影响规律的有限元分析

花岗岩崩岗区崩壁的坍塌、崩落,主要是由于崩壁岩土体存在裂隙,在雨水作用下,由重力作用引发崩壁失去稳态而崩塌,含水率和坡度是影响崩壁重力侵蚀( 稳定性) 的重要因素。为系统探索不同坡度的崩岗崩壁剖面在降雨或干旱环境下的稳定性情况,结合对湖北省通城县室内浸泡或风干不同时间的崩壁土体进行直剪试验得出的强度初始参数,选取 8 种分析坡度,采用 Abaqus 有限单元强度折减法计算了不同坡度的崩壁在不同含水率下的安全系数和潜在滑动面。结果表明: 在同一含水率下,随着崩壁坡度的增大,坡度对临界滑动面位置变化的影响程度减小,安全系数非线性降低; 在同一坡度下,随着崩壁含水率的增大,安全系数先增大后减小,含水率对临界滑动面的影响程度先减小后增大再减小,且影响比较显著。通过数据描点发现安全系数与整体含水率之间存在三次函数关系,与坡度之间呈对数型函数分布,并建立了安全系数与整体含水率和坡度之间的一般定量关系式。综合分析崩壁的破坏方式可知,当崩壁较缓时,崩壁滑动面呈圆弧滑移状,失稳类型属于滑移破坏型; 当崩壁较陡( 尤其＞60°) 时,滑动面近似直线状,失稳属于崩塌破坏型。坡度越大,张拉破坏区向土体内部延伸的深度越大,越易崩塌。通过查阅文献并与前人的研究成果做对比,来验证数值计算结果的合理性与适用性。成果可为崩岗灾害的防治体系建设提供借鉴。