基于非线性破坏准则的边坡稳定性极限分析

上限定理是求解岩土工程问题的有效工具。以上限定理为理论基础,分析边坡的稳定性问题,并考虑了岩土材料破坏准则的非线性特性。在非线性Mohr-Coulomb破坏准则下,采用条分法与极限分析上限法相结合的方法,对边坡稳定性进行分析。通过切线法引入非线性强度参数 、 ,推导了岩土材料在非线性破坏准则下的相关联流动法则,建立功能方程,推导了边坡直线滑裂面、折线滑裂面和光滑曲线滑裂面安全系数F的计算方程。采用数学规划法计算后与工程实际中常用的边坡稳定性分析方法进行对比,并获得安全系数F =1.0时的稳定性系数Ns。与已有的研究成果进行比较分析,结果表明了该方法的正确性及优越性     

分层土中水泥土围护结构抗倾覆验算方法的改进

推导了分层土中水泥土围护结构抗倾覆稳定系数计算公式,提出了改进的计算方法,研究了土层分层结构对水泥土围护结构抗倾覆稳定系数的影响。土层上软下硬时,水泥土围护结构抗倾覆稳定系数分别随着墙体宽度与入土深度的增加而增加。土层上硬下软时,增加墙体宽度对于提高抗倾覆稳定系数具有较好的效果,而增加墙体入土深度对于提高抗倾覆稳定系数作用不大,因为分层土中,水泥土围护结构抗倾覆稳定性主要依靠下部土体的被动土压力来维持,即抗倾覆稳定性主要受下层土体强度的影响。如将分层土参数按厚度加权平均取值后作为均匀土对待,对上软下硬土层,该方法计算的抗倾覆稳定系数比分层方法得到的小,偏于保守;而对上硬下软土层,该方法计算的抗倾覆稳定系数比分层方法得到的大,存在安全隐患。改进方法与常规计算方法对比表明,其计算结果更为安全合理     

高速铁路大断面黄土隧道二次衬砌施作时机研究

隧道工程二次衬砌施作时机是隧道界普遍关注的问题。依托正在修建的郑州-西安铁路客运专线大断面黄土隧道工程,以围岩及初期支护基本稳定速率作为二次衬砌施作时机判定指标,采用位移断面监测数据回归分析和数值分析相结合,建立基本稳定速率的理论求解方法,从而确定二次衬砌施作时机;同时,选取贺家庄隧道试验段作为工程实例,对高速铁路大断面黄土隧道二次衬砌施作时机进行研究。研究结果表明：当拱顶下沉变形速率值小于0.55 mm/d,边墙水平绝对收敛速率值小于0.11 mm/d时,即可进行二次衬砌施作。此次研究为类似工程的设计和施工提供了参考依据。     

基于Janbu法的边坡整体稳定性滑动面搜索新方法

对于边坡整体稳定分析,找到了一种用随机角来搜索随机滑动面的新方法。在此过程中,采用简化Janbu法计算安全系数。这种新方法产生随机滑动面的过程是：先假定滑动面与边坡上、下缘的交点,在某一初始方向的情况下,以下缘交点为基点开始每随机一个角度方向,使其与对应的滑动体土条划分竖线相交,直到随机角度方向与上、下缘交点的连线重合,将这些交点依次连接,即可得到一条随机曲线（或随机滑动面）。通过随机模拟曲线,发现随机角物理意义明确,具有以下两个独特优点：①只有一个随机条件,随机因素易于控制,便于计算机编程;②为保证其随机曲线为一光滑曲线,可对随机角进行适当优化,并且在条分数足够大时,能够模拟任何曲线。针对以往随机搜索精度不高的问题,采用近似曲线来代替随机曲线的方法加以改进,并且将近似曲线的生成进行了简化。经各种实例对比分析后,得出此方法计算得出的安全系数与以往研究成果颇为接近,得到的最危险滑动面亦与实际情况相符,因而可说明此方法能够适用于边坡整体稳定性分析。     

隧道围岩结构地震动稳定性分析的动力有限元强度折减法

为了得到隧道围岩结构的地震动安全系数,借助通用有限元软件ANSYS,首先对水平地震作用下的模型进行模态分析,得到质量阻尼系数和刚度阻尼系数;其次由静力分析模型得到竖向边界上的水平向支座反力,然后将结构自重转化为温度边界条件,通过热分析得到模型各节点的温度,从而实现在动力分析中考虑重力的影响;最后采用悬臂梁动力分析模型,导入热分析获得的模型各节点的温度,并在竖向边界上施加水平向支座反力,通过不断折减围岩塑性区的凝聚力c和内摩擦角?,直到计算不收敛为止,从而得到隧道围岩结构的地震动安全系数。数值算例结果表明：采用的方法是可行的,将围岩结构自重转化为节点温度的措施解决了以往动力分析不能考虑结构自重的难点,进而为以后地震作用下隧道动力安全系数的计算及其工程应用提供了理论依据。     

土石坝边坡稳定性分析的温控参数折减有限元法

将土石坝渗流的有限元计算和坝坡稳定分析的强度折减有限元法相结合,对土石坝坝坡的稳定性进行分析。考虑渗流作用时,首先采用有限元法计算坝体渗流场,通过迭代计算出稳定渗流的逸出点和浸润线位置,并根据水力梯度计算坝体所受的渗透力;然后将渗流分析所确定的渗流力与土体自重、浮力、地震力等荷载共同施加在坝体上,采用温控参数折减有限元法计算土石坝坝坡的临界失稳状态及其所对应的安全系数。分析结果表明,采用此方法进行土石坝坝坡稳定分析是合理的,且大大提高了计算效率     

基于不确定型层次分析法的边坡稳定模糊评判方法

针对边坡稳定性影响因素众多复杂,且存在模糊不确定性和层次性的特点,首先引入锚固边坡稳定性分析二级模糊综合评判模型,并基于模糊数学理论建立评价指标隶属度确定方法和模糊运算规则,从而建立出锚固边坡稳定性分析的二级模糊综合评判方法;然后,考虑评价指标重要程度取值的不确定性、专家判断的模糊性以及群组决策的优势,建立基于群组决策的不确定型层次分析（AHP）方法确定权重,进而建立出基于AHP的锚固边坡稳定模糊评判方法,最后通过工程实例分析和计算,表明文中方法的可行性与合理性。     

Models of interacting pairs of thin,quasi-geostrophic vortices: steady-state solutions and nonlinear stability

We study pairwise interactions of elliptical quasi-geostrophic (QG) vortices as the limiting case of vanishingly thin uniform potential vorticity ellipsoids. In this limit, the product of the vertical extent of the ellipsoid and the potential vorticity within it is held fixed to a finite non-zero constant. Such elliptical “lenses” inherit the property that, in isolation, they steadily rotate without changing shape. Here, we use this property to extend both standard moment models and Hamiltonian ellipsoidal models to approximate the dynamical interaction of such elliptical lenses. By neglecting non-elliptical deformations, the simplified models reduce the dynamics to just four degrees of freedom per vortex. For simplicity, we focus on pairwise interactions between identical elliptical vortices initially separated in both the horizontal and vertical directions. The dynamics of the simplified models are compared with the full QG dynamics of the system, and show good agreement as expected for sufficiently distant lenses. The results reveal the existence of families of steadily rotating equilibria in the initial horizontal and vertical separation parameter space. For sufficiently large vertical separations, equilibria with varying shape exist for all horizontal separations. Below a critical vertical separation (stretched by the constant ratio of buoyancy to Coriolis frequencies N / f), comparable to the mean radius of either vortex, a gap opens in horizontal separation where no equilibria are possible. Solutions near the edge of this gap are unstable. In the full QG system, equilibria at the edge of the gap exhibit corners (infinite curvature) along their boundaries. Comparisons of the model results with the full nonlinear QG evolution show that the early stages of the instability are captured by the Hamiltonian elliptical model but not by the moment model that inaccurately estimates shorter-range interactions.     

黏性土坡地震失稳机制及其在黄土斜坡地震稳定性分析中的应用

基于地震作用下黏性土坡失稳滑动特点,以土体应力状态及其变化分析边坡失稳过程。通过分析地震作用下边坡不同部位土体应力状态和剪应力变化,结合实际地震边坡失稳破坏特征,提出黏性土坡地震三段式滑动失稳机制。在分析该滑动失稳机制与有限元强度折减法之间应力关联的基础上,将两者结合应用于实际黄土地震滑坡动力稳定性分析。依据此考虑得到的动力安全系数相比较其他方法,与极限平衡法得到的结果更为接近。