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层状岩质边坡稳定性有限元塑性极限分析上限法研究

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陈 康
（ 湖 南 省 交 通 科 学研 究 院 ， 湖南 长 沙 ［ 摘 ４ １ ０ ０ １ ５ ）
要 】本 文 基 于 有 限元 上 限 法 ， 研 究 了不 同层 理 面参究
结果表 明 ： 随着层理面强度的增加 ， 边坡稳定性越高 ； 岩 体容重 和边坡 坡高 的增加 ， 边 坡 越 不 稳 定 。本 文 研 究 成 果 可 为类 似 工 程 起 借 鉴 作 用 。 ［ 关 键 词 】层 状 边 坡 ； 稳定 性 ； 有 限 元 ；上 限 法 ［ 中 图分 类 号 】ｕ ４ １ ６ ． １ ４ ［ 文 献 标 识 码 ］Ａ ［ 文 章 编 号 ］１ ６ ７ ４ — ０ ６ １ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ — ０ ２ ９ ５ — ０ ４
第３ ９卷 ， 第 ４期
２ ０ １ ４年 ８月
公 路 工 程
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ３ ９，Ｎｏ ． ４ Ａｕ ｇ．， ２０ １ ４
层 状岩 质 边 坡 稳定 性有 限元 塑 性 极 限分 析 上 限 法 研 究
工程 中具 有广 泛 的应 用 背景 和实 际 意义 ¨ 。 。２ ０世
纪初 ， 国内岩 土工程 界应 用 国际上 通用 程序 ， 大力 发
体 有 限单元 离 散计算 区域并 构造 运 动许 可 速度 场 ， 利 用传 统 的 安 全 系 数 作 为 评 价 边 坡 稳 定 的定 量 指
ＣＨＥＮ Ｋａ ｎｇ
（ Ｈ ｕ ｎ ａ ｎ Ｃ ｏ ｍ ｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ， Ｈｕ ｎ ａ ｎ ４ １ ０ ０ １ ５ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
［ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］Ｉ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ， ｂ ｕ ｌ ｋ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｒ ｏ ｃ ｋ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ
标 。杨 昕光 基 于 Ｍｏ ｈ ｒ — Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍ ｂ屈 服 准 则 和有 限 单元 法 ， 将边 坡 稳定 上 限 极 限分 析 形成 标 准 二 次 锥 规划 数 学模 型 ， 并 转化 为对 偶 问题 的” 静 力形 式 ” 进 行求 解 ， 从 而可 以确定 边坡 内部 的应 力分 布 ， 进而 使
［ Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ］ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｅ ｄ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ； ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ； ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ； ｕ ｐ ｐ ｅ ｒ ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ 度 边 界约束 条 件 以及 由外 功功率 与 内功功 率相 等条 件 得 到 的 目标 函数 ， 建 立 了求 解 孑 Ｌ 隙 水 压力 条 件 下
展 有 限元 极 限分 析 法 并 拓 展 其 在 岩 土 工 程 中 的 应
用 。在基本 理论 研究 、 提 高计算 精 度 、 拓 宽应 用范 围
及 工 程实 际应用 等方 面取 得 了很 大成绩 。上 限解 通 过 优 化方法 得 到 ， 更 有 利 于 复 杂 条件 下 的 土工 构 筑 物分析， 现 已成 为极 限分 析 领 域最 具 发 展 潜 力 的 方
ｔ ｈ ｅ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ｈ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ｍ ｏ ｒ ｅ ｕ ｎ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏｒ ｆ ｓ ｉ ｍｉ ｌ ａ ｒ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｓ ．
土坡稳 定性 的有 限元 塑性 极 限分 析线 性规 划数学 模
１ 引言
边 坡 稳 定 性 分 析 是 土力 学 的 三 大 经 典 问题 之
一
，
也 是 岩土工 程 中的重 要 课 题 ， 在土木工程、 水 利
型 。殷 建华 采 用 一 种 结 合 刚 体 有 限元 与极 限 分
析 上 限法来 求解 边坡稳 定性 问题 的新 方法 。借助 刚
Ｕｐ ｐｅ ｒ Ｂｏ ｕ ｎｄ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｐｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ Ｌｉ ｍｉ ｔ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｕｓ ｉ ｎｇ Ｆｉ ｎ ｉ ｔ ｅ
Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｌａ ｙ ｅ ｒ ｅ ｄ Ｒｏ ｃ ｋ Ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ Ｓ ｔ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ

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基于有限元法的顺层岩质边坡锚杆加固稳定性分析

基于有限元法的顺层岩质边坡锚杆加固稳定性分析

基于有限元法的顺层岩质边坡锚杆加固稳定性分析
汪勇;皮崇斌
【期刊名称】《土工基础》
【年(卷),期】2013(0)6
【摘要】结合某道路顺层岩质高切边坡实例,运用大型有限元软件MIDAS/GTS建立顺层岩质边坡的平面应变二维模型,基于有限元强度折减法,对锚杆加固前后的边坡稳定性进行了研究,主要分析了锚杆加固前后边坡位移、塑性破坏区以及安全系数的变化;同时着重讨论了锚固长度、锚杆间距、倾角等因素对边坡整体稳定性的影响,对影响边坡整体稳定性的因素进行了敏感性研究,分析了各因素与边坡安全系数之间的函数曲线关系。

【总页数】6页(P41-46)
【关键词】顺层岩质边坡;锚杆加固;稳定性;强度折减;有限元分析
【作者】汪勇;皮崇斌
【作者单位】武汉市市政工程质量监督站;武汉市建筑市场管理站
【正文语种】中文
【中图分类】TU472
【相关文献】
1.岩质边坡锚杆框架梁加固的有限元分析 [J], 李书兵;苏骏;毕辉
2.顺层岩质边坡稳定性及预应力锚杆加固研究 [J], 廖峻;李江腾;郝瑞卿;刘博
3.格构梁联合锚杆在顺层岩质边坡加固中的数值模拟分析 [J], 张勇;吴礼浩;方龙建
4.格构梁联合锚杆在顺层岩质边坡加固中的数值模拟分析 [J], 周敏
5."串层锚杆"加固的反倾层状岩质边坡稳定性分析 [J], 屈新;徐兴倩;吕谦;娄高中因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

岩土边坡可靠度的塑性极限分析法

岩土边坡可靠度的塑性极限分析法

目前，塑性极限分析法在岩土工程中的应用还处于探索阶段，需要更多的实践和理论研究来完善和发展该方法。
岩土边坡可靠度分析的基本理论
02
结构在规定的时间内和规定的条件下，完成预定功能的概率。
可靠度
结构不能完成预定功能的概率。
失效概率
衡量结构可靠度的一个指标，其值越大，结构的可靠度越高。
可靠指标
基于随机变量的数学期望和方差来计算可靠指标。
一次二阶矩法
通过随机抽样来模拟结构的响应，并计算结构的失效概率。
蒙特卡洛模拟法
通过构建一个近似函数来描述结构的响应，并计算结构的可靠指标。
响应面法
01
02
03
岩土边坡的稳定性分析
03
地形地貌
边坡的形态、坡度、高度等特征直接影响其稳定性。
地质构造
岩土的成分、结构、节理裂隙等地质构造因素对边坡稳定性有重要影响。
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针对不同类型和规模的岩土边坡工程，需要开展更多的实证研究，以验证塑性极限分析法的有效性和可靠性。
在未来的研究中，需要进一步探讨岩土材料的细观结构和本构关系，以更准确地模拟其力学行为。
有限元极限分析法发展及其在岩土工程中的应用研究

有限元极限分析法发展及其在岩土工程中的应用研究

有限元极限分析法发展及其在岩土工程中的应用研究【摘要】有限元极限分析法适用于岩土工程的设计与分析。

笔者在本文中，主要介绍了岩土工程安全系数、方法和失稳判据等，以及有限元极限分析法在土坡、土基扩大以及基岩边坡基岩的应用，实现革新设计方法的目标。

【关键词】有限元；极限分析法；岩土工程；应用研究在岩土工程中，极限分析法得到了良好的应用，但是由于这一方法需要做假设，而且求解的范围有限，所以方法的应用受到了很大的限制。

但是有限元数值方法，具有很强的适应性，但是由于无法计算出稳定安全系数F，所以其应用也受到一定的限制。

在本文中，笔者探讨了有限元极限分析法的发展，以及其在岩土工程中的应用。

1 有限元极限分析法的发展20世纪70年代中期，英国科学家Zienkiewicz首先提出了有限元极限分析法，并且在岩土工程极限荷载与安全系数的计算中进行了应用。

在随后的1980年代和90年代，这种方法在边坡及地基稳定性分析中也有了良好的应用。

不过，由于当时的技术条件有限，缺乏可靠、强大的大型有限元程序、强度准则等，致使计算精度不够，在岩土工程中没有得到广泛的应用。

20世纪末，关于有限元极限分析法，国际上又出现了多种相关的研究文章，研究的方向主要集中在有限元强度折减法求解均质土坡安全稳定系数F方面。

但是由于计算结果与之前的研究结果比较相似，所以逐步为主流学术界所接受。

一些学者认为，这标志着有限元强度折减法分析边坡的稳定性，进入了一个崭新的时期。

1999年，美国的D. V. Griffith等人用该方法分析了边坡的稳定性，创新点在孔隙水压力与模拟水位两方面，同时也对库水下降情况下的边坡稳定性做了分析。

而我国有限元极限分析法在20世纪末才开始，主要是在土坡分析中的应用。

21世纪初期，国内的一些学者在边坡稳定性的分析中，采用了有限元强度折减法。

这是国内比较早的研究有限元强度折减法的文章，研究的方向集中在基本理论及计算精度两方面。

随着计算精度的不断提高，逐渐被设计单位和岩土工程部门所重视。

岩质边坡稳定性有限元分析及监测方法研究的开题报告

岩质边坡稳定性有限元分析及监测方法研究的开题报告

岩质边坡稳定性有限元分析及监测方法研究的开题报告一、选题背景岩质边坡是指边坡整体或部分由岩体构成的边坡。

它们在水库、铁路、公路、隧道等工程中广泛存在，对工程的建设和运营安全造成威胁。

岩质边坡稳定性问题一直是岩土工程领域的研究重点之一。

目前，岩质边坡稳定性分析方法主要有解析法和数值法两种。

其中，解析法适用于规则边坡和简单几何形状的边坡，但对边坡的复杂形状和变化较大的岩体力学参数缺乏适用性；而数值法则能够更好地刻画岩质边坡复杂变形和破坏过程，能够适用于各类岩石边坡的稳定性分析。

随着数字化技术的不断发展，基于有限元法的岩质边坡稳定性分析方法逐渐得到广泛应用。

然而，由于各种因素的影响，有限元方法在岩质边坡稳定性分析中仍面临着精确度、可靠性、时效性等方面的挑战。

因此，如何通过优化有限元分析方法，提高其精度和可靠性，成为了研究的重点之一。

二、研究内容本研究将以一具体岩质边坡为研究对象，开展有限元分析和监测方法研究。

具体研究内容如下：1.岩体力学参数测试与分析通过对现场采集的岩体样品进行力学实验，获取岩体的杨氏模量、泊松比、抗压强度等力学参数。

结合有限元分析，分析不同岩体力学参数对边坡稳定性的影响。

2.有限元分析方法优化基于岩体力学参数测试结果，对有限元分析方法进行优化。

采用不同网格密度、材料本构模型等参数，比较分析不同分析方案的精度和可靠性，找到最优方案。

3.边坡监测方法研究采用激光扫描和三维数字化技术，建立岩质边坡的数字模型。

结合物理模型试验，开展边坡变形和位移的现场监测，掌握边坡变形规律和变形量，对比有限元分析结果，验证模型的可靠性。

三、研究意义本研究将针对实际工程中常见的岩质边坡问题，开展有限元分析与监测方法研究。

该研究有重要的理论和应用意义：1.优化有限元分析方法，提高稳定性分析精度和可靠性，为工程建设提供科学依据。

2.建立数字模型和开展现场监测，获知边坡变形规律和变形量，为预测和控制边坡稳定性提供依据。