基于强度折减法的三维边坡稳定性与破坏机制

基于强度折减技术的三维弹塑性有限元法是当前较为有效的边坡稳定性评价方法,但很少应用于复杂地质环境及负载条件下的三维边坡稳定性与破坏机制分析。拓展这一方法,利用典型算例,探讨了单元尺寸、边界条件、土体强度、局部超载和地震荷载等因素对三维边坡稳定性及潜在滑动面的影响;在此基础上,着重研究含软弱夹层及地下水的复杂三维边坡在负载条件（坡顶局部超载及地震荷载）下的破坏模式及滑动机制。结果表明：随着黏聚力的增加,潜在滑坡体的剪出位置远离坡脚,滑坡后沿远离坡肩,滑坡深度加深;坡顶超载强度较低时,边坡表现为整体破坏模式,而高超载强度下表现为局部地基破坏;考虑地下水后边坡的稳定性显著下降,且潜在滑动面加深,滑坡体体积有所增大。含软弱夹层的三维边坡,其潜在滑动面呈折线型,当受超载作用时,其破坏模式和滑动机制与地震荷载作用下不同:前者为竖向剪切和水平错动的联合作用,而后者为软弱夹层水平错动起主导作用。     

基于强度折减法的边坡安全预警及失稳判据研究

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.     

基于Morgenstern Price法和强度折减法的边坡稳定性对比分析

应用Morgenstern-Price法和强度折减法,对云南省宣威市万家口子水电站附近的九子崩塌堆积体的主滑体进行稳定性分析,考虑了正常蓄水位、库水位下降和地震作用时的正常蓄水位、库水位下降4种工程情况。结果表明：Morgenstern Price法所得稳定系数随着蓄水位的下降而减小,在考虑地震作用的情况下,稳定系数也相应降低;强度折减法所得数据则不一样,蓄水位不同时,稳定系数则变化不大。相同蓄水位情况下,考虑地震时稳定系数有所减小,强度折减理论对于简单的均质土坡可能会得到与极限平衡法接近的稳定系数和滑动面,但对于非均质（如成层）土坡,则会有较大的差异性。Morgenstern-Price法使用条分法对滑动岩土体进行受力分析,针对的是人为假定的土体极限平衡条件,不能提供边坡的位移信息,需在计算中事先假定出若干个滑动面;强度折减法通过降低材料的强度参数来达到极限平衡状态,能够考虑土体的应力-应变关系,同时能给出边坡的位移信息,但是缺乏统一的边坡达到极限破坏的判断标准。2种方法都可为边坡稳定性提供有效的分析与评价。     

地震作用前后极限平衡法和强度折减法的边坡稳定分析对比

分别运用极限平衡法和ANSYS强度折减法对国内某边坡地震作用前后稳定性进行了分析,考虑地震作用时采用了拟静力法施加水平和垂直两个方向的地震力.根据地震作用前后两种方法得到的边坡稳定系数、滑动面、滑动体的对比分析发现,两种方法得出的安全系数、滑动面相差不大,说明了强度折减法运用到边坡稳定分析中是合理的.强度折减法得出安全系数均比极限平衡法略大,这是由于强度折减法考虑了土体的应力-应变关系,使得计算结果更符合实际.通过地震作用前后边坡的水平位移图的对比,总结了一些规律,为地震区边坡的锚固提出相应的建议.     

基于SLFT的边坡强度折减法失稳判据

强度折减法在评价边坡稳定性时不需要假设和搜索临界滑裂面,相对于其它方法具有一定优势,但失稳判据尚无明 确标准。滑移线场理论（SLFT） 可以计算得到的极限状态下的边坡坡面曲线（简称极限坡面曲线）,已有研究表明极限坡 面曲线与边坡坡面的相对位置关系可以判断边坡稳定性。基于该结论提出一种边坡强度折减法失稳判据：不同折减系数计 算得到不同的强度参数,因此滑移线场理论计算得到的极限坡面曲线将发生变化,当极限坡面曲线与边坡坡面在坡底相离 时,判断边坡为稳定状态;当极限坡面曲线与边坡坡面相交于坡脚时,判断边坡为极限平衡状态;当极限坡面曲线与边坡 坡面相交时,判断边坡为失稳状态。对标准边坡考题的计算结果表明：提出的失稳判据收敛性较好,安全系数计算结果与 标准答案和已有失稳判据分析结论相差较小;传统失稳判据收敛指标的确定没有明确标准,当位移突变曲线光滑时很难找 到突变点,很难准确计算对应的安全系数,更重要的是传统失稳判据判断边坡极限状态受到人为主观因素的影响,而提出 的失稳判据可以实现失稳判据的客观标准化;确定的临界滑裂面形状以及在边坡中的位置都与标准答案基本一致,提出的 失稳判据适用于强度折减法。     

基于SLFT的边坡强度折减法失稳判据

强度折减法在评价边坡稳定性时不需要假设和搜索临界滑裂面，相对于其它方法具有一定优势，但失稳判据尚无明 确标准。滑移线场理论（SLFT） 可以计算得到的极限状态下的边坡坡面曲线（简称极限坡面曲线），已有研究表明极限坡 面曲线与边坡坡面的相对位置关系可以判断边坡稳定性。基于该结论提出一种边坡强度折减法失稳判据：不同折减系数计 算得到不同的强度参数，因此滑移线场理论计算得到的极限坡面曲线将发生变化，当极限坡面曲线与边坡坡面在坡底相离 时，判断边坡为稳定状态；当极限坡面曲线与边坡坡面相交于坡脚时，判断边坡为极限平衡状态；当极限坡面曲线与边坡 坡面相交时，判断边坡为失稳状态。对标准边坡考题的计算结果表明：提出的失稳判据收敛性较好，安全系数计算结果与 标准答案和已有失稳判据分析结论相差较小；传统失稳判据收敛指标的确定没有明确标准，当位移突变曲线光滑时很难找 到突变点，很难准确计算对应的安全系数，更重要的是传统失稳判据判断边坡极限状态受到人为主观因素的影响，而提出 的失稳判据可以实现失稳判据的客观标准化；确定的临界滑裂面形状以及在边坡中的位置都与标准答案基本一致，提出的 失稳判据适用于强度折减法。     

综合评价法确定岩质顺向坡软弱结构面的强度参数

岩质边坡的勘察相对较为简单,不像土质边坡那样当岩土结构复杂时使得勘察较为困难,但当岩质边坡为顺向坡、且有软弱夹层时,其软弱结构面抗剪强度指标的确定一直是勘察人员难以把握的问题。结合工程实例,通过结构面大型现场直剪试验、规范查表法及反算法等综合评价法,确定了岩质边坡软弱结构面的抗剪强度指标,并对各方法进行了详细的介绍和分析,以供类似工程作对比参考。     

基于FLAC强度折减理论的边坡稳定性研究

将强度折减理论与FLAC软件相结合,利用FLAC软件后处理功能,动态显示广义剪应变增量及塑性区的演化情况,分析土质边坡的稳定性.以静力平衡计算收敛、特征部位位移突变及剪应变增量贯通情况为失稳判据判断边坡稳定状态,求得边坡的稳定系数Fs,并搜索到土坡的临界滑裂面.将计算结果同国际标准算例结果进行比较,二者具有较好的一致性.表明基于FLAC的强度折减法进行边坡稳定性分析,可以较形象地反映边坡潜在滑移面的动态演化规律及具体位置,求出边坡稳定系数,进而合理评价边坡的稳定状态.     

基于M-C准则的强度折减法分析边坡稳定性研究

在对基于M-C准则的有限元强度折减法分析边坡稳定性理论研究的基础上,编写了相应的有限单元法分析程序。通过对相关考题和算例的分析表明,其分析成果与极限平衡法的分析成果是一致的,这表明基于M-C准则的有限元强度折减法在边坡稳定性分析中是可行的,其分析成果是可靠的。     

Prediction of Drillability of Rocks with Strength Properties Using a Hybrid GA-ANN Technique

The purpose of this paper is to provide a proper, practical and convenient drilling rate index (DRI) prediction model based on rock material properties. In order to obtain this purpose, 47 DRI tests were used. In addition, the relevant strength properties i.e. uniaxial compressive strength and Brazilian tensile strength were also used and selected as input parameters to predict DRI. Examined simple regression analysis showed that the relationships between the DRI and predictors are statistically meaningful but not good enough for DRI estimation in practice. Moreover, multiple regression, artificial neural network (ANN) and hybrid genetic algorithm (GA)-ANN models were constructed to estimate DRI. Several performance indices i.e. coefficient of determination (R²), root mean square error and variance account for were used for evaluation of performance prediction the proposed methods. Based on these results and the use of simple ranking procedure, the best models were chosen. It was found that the hybrid GA-ANN technique can performed better in predicting DRI compared to other developed models. This is because of the fact that the proposed hybrid model can update the biases and weights of the network connection to train by ANN.     

Scientific Research on Weak Intercalated Layers of Bedding Rocks in the Past 30 Years

The research achievements about weak intercalated layers of bedding rocks are presented in this paper, which were made by the author and his colleagues in the past 30 years. A lot of work made are related to the stability analyses for slops of large-scale open-pit minings, and for bed rocks of key water conservancy projects. The emphasis of this paper is put on shearing testing method in-situ, and the research results of deformation and strength properties of weak intercalated layers.     

岩基软弱面的工程力学性质研究30年

本文介绍了作者及其合作者近30年来在大型露天矿边坡稳定性和大型水利枢纽岩基抗滑稳定性研究工作中所取得的有关岩基软弱面工程力学特性的研究成果,着重介绍了野外现场抗剪试验技术和弱面的变形特性及强度特性的研究结果。     

有侧限边坡支护方法研究及应用

通过对边坡现有支护方法总结及锚索施加的预应力所产生的附加应力影响因素的系统分析,结合岩体边坡地质构造特征及附加应力分布性质研究,在确保边坡自然生态和谐环境不改变的条件下,提出了边坡有侧限支护方法,经过实施及运营等工作结果验证了该种方法的合理性,有效地防治了滑坡的产生。     

基于FLAC-3D的强度折减法判据的研究

运用FLAC-3D软件对一简单边坡进行了稳定性分析.分别利用计算收敛判据、塑性区贯通判据、有效剪应变增量判据和特征点位移突变判据求出边坡安全系数,并加以对比分析.着重对特征点突变判据进行研究分析,分析发现:监测坡顶和坡面中点位移比监测坡脚处位移更有效;仅从位移大小的突变作为判据标准不够严谨,提出一种通过观察特征点位移与折减系数相关曲线的斜率变化来确定安全系数,斜率突变处对应的折减系数即为安全系数.     

红层软岩微观结构与抗剪强度关系实验分析

红层软岩属于滑坡、崩塌灾害的易发地层,岩石的微观结构特性对其宏观力学强度有着重要影响。对四川省屏山县和云南省绥江县采集的侏罗系红层砂岩、粉砂岩和泥岩样品进行了扫描电镜观察及变角模抗剪强度实验。基于MATLAB数字图像处理技术,提取了红层砂岩、粉砂岩和泥岩的微观结构参量,即孔隙率、颗粒磨圆度、颗粒定向度及欧拉数的量化值,进一步分析了上述各参量和抗剪强度的定量关系。研究结果表明：红层软岩的抗剪强度和孔隙率呈负指数关系,和颗粒磨圆度、定向度呈负相关线性关系,和欧拉数呈正相关线性关系。     

A Study on the Peak Strength of Brittle Rocks

Summary A study on the peak strength of brittle rock materials having random strength distributions was carried out using the re-normalization group theory approach. A major advantage of the approach is that it is scale invariant, and therefore, one can relate the micro-fractures with macro-fractures of rocks at the critical state. The stress transfer from the broken sub-sections to the unbroken sub-sections is defined by a conditional probability. The critical probability P ^* and the relation between the peak strength and the mean strength of the elements have been obtained theoretically. On the other hand, the whole process of rock brittle fracture has also been simulated numerically from micro-fracture to macro-fracture by using the Rock Failure Process Analysis (RFPA) code. The peak strengths obtained by the numerical model agree fairly well with those obtained by the re-normalisation group theory. Due to the stress transfer from the broken subsections to the unbroken subsections, the peak strength is considerably less than the mean strength of the elements. Received October 24, 2000; accepted February 26, 2002 Published online September 2, 2002     

基于拉剪强度同等折减法的滑坡稳定性分析

以攀枝花教师街滑坡为背景,考虑土体抗拉强度的影响,结合抗剪强度,采用“拉剪强度同等折减法”来研究滑坡的稳定性。通过室内试验,分析了含水率对教师街滑坡不同岩土层的影响规律,发现滑带层土体的内摩擦角和粘聚力受水的作用更加显著。通过利用有限差分软件FLAC和拉剪同等折减法,得到了教师街滑坡的拉剪临界折减系数、临界内摩擦角、临界粘聚力;同时,还发现教师街滑坡对土体的内摩擦角敏感度最高,但是抗拉强度的影响和粘聚力很接近,不容忽视;滑坡坡肩位移大于坡脚位移,应注意坡肩位移的变化。