基于变形加固理论的隧洞与巷道开挖稳定分析

地下工程的开挖稳定和加固分析是岩土工程中的难题之一。变形加固理论是研究荷载超出结构极限承载力的理论,探求的目标是结构在承受荷载超出其极限承载力时维持稳定所需的最优加固力。给定荷载下结构出现不平衡力的区域即为首先破坏的区域;给定荷载下结构总是趋于加固力最小化、自承力最大化的状态。而整体稳定性可采用余能范数进行定量评价。基于三维非线性有限元方法,详细推导了不平衡力和塑性余能范数的表达式。通过典型深部隧洞与巷道开挖及加固的算例,对比分析了加固前后围岩内不平衡力的分布以及塑性余能范数的大小。结果表明,对围岩加固可在一定程度上提高围岩的强度和承载能力。     

基坑边坡变形的理论计算方法

基于Mindlin应变解,推导出土质直坡和斜坡侧向与竖向变形的理论解.通过计算分析,讨论了影响边坡变形的因素,并据此提出了边坡支护和加固的方法.     

岩土工程加固分析的弹塑性力学基础

研究了弹塑性计算中不平衡力的性质,揭示了它和加固力、结构稳定性的密切关系。弹塑性有限元分析迭代过程实质上就是一个逐步消除不平衡力的过程。可以采用弹塑性分析中的不平衡力来指导加固设计：只要施加和不平衡力大小相 等、方向相反的加固力,结构就是平衡、稳定的。在所有加固方案里,弹塑性分析确定的加固力是最小的,并归结为应力转移的最小余能原理和加固力上限定理,弹塑性计算确定的加固力和真解相比偏于安全。拱坝计算实例表明,不平衡力分析对分析结构稳定性、指导加固设计是有助益的。     

预应力锚索地梁在矿山已变形边坡加固中的应用

岩土锚固是边坡岩土体加固的主要措施。以酒泉钢铁（集团）有限责任公司镜铁山矿黑沟矿区已变形边坡加固工程为例,利用Slide软件进行边坡稳定性分析及支护结构设计计算,对已变形边坡采取预应力地梁锚固+坡顶防渗排水+主、被动网防护+随机锚固的综合治理工程措施,阐明了高边坡预应力锚索地梁的一般程序与方法。实践表明,采用以预应力锚索地梁为主的综合防治措施,对已变形高边坡的变形控制和支护效果较好。     

变形稳定理论在盐岩储气库优化设计中的应用

为解决盐岩储气库洞室形状以及库群布置的优化设计问题,将变形加固理论发展和完善为变形稳定理论,把塑性余能与强度折减系数的K-ΔE关系曲线作为储气库群的整体稳定性判据。在变形稳定理论的基础上,对不同形状和布置方式的洞室的整体稳定性进行定量评价,优化分析了洞室形状以及库群的布置方式,进而获得最具安全稳定性的洞室形状和布置方式。研究结果表明,变形稳定理论为盐岩储气库洞室形状和洞群布置方式的优化设计提供了一套实用有效的分析理论和方法。     

边坡大变形弹塑性有限元分析（I）：理论

本文采用以物理坐标变量的Ｕｐｄａｔｅｄ－Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ描述方法,在考虑边坡非线性变形破坏的基础上,建立了边坡大变形破坏的弹塑性有限元模型,详细推导了有限元单元方程和数值分析公式,并考虑了边坡的初始应力和超孔隙不压力。     

边坡稳定及加固分析的有限元强度折减法

将强度折减理论应用于土质边坡稳定及加固的弹塑性有限元分析中,提出了以某一幅值的总等效塑性应变区,从坡脚到坡顶贯通时为边坡破坏的标准,不但物理意义很明确,而且可以根据边坡临界破坏时的等效塑性应变区确定滑动面位置,并认为此前的折减系数即为边坡的安全系数。对某供水改造工程中边坡的稳定性分析及加固计算表明：该破坏判别标准是适宜的,能够在工程实际中加以运用。     

基于盲数理论的边坡安全稳定分析研究

岩土工程中的各种信息普遍存在着随机性、模糊性、灰性及未确知性等不确定性,由于实际情况的复杂和试验资料的不足,计算参数往往是多种不确定性的混合体。针对这一特点,利用盲数来表达计算参数的不确定性,将盲信息的数学理论引入到边坡稳定的刚体极限平衡计算方法中,提出了一种安全系数计算的新方法。运用盲数运算法则计算出安全系数在不同的取值区间内的可信度,从而为判断边坡的稳定状态提供了更全面的依据,克服了传统方法描述过于绝对化的问题。实例研究表明,盲数在边坡稳定分析中能更好地考虑参数的不确定性情况,得到的结果更可靠,有较好的实用价值。     

岩质边坡锚喷加固应用中的几个问题

锚喷加固岩质边坡应用越来越广泛，但设计与施工尚未规范化，导致实施中存在一些问题。结合工程实例，分析了岩质边坡的破坏特性、锚喷加固机理及设计中存在的一些问题。     

改进的收敛性判据在边坡稳定分析中的应用

针对边坡稳定性分析中失稳判据的选择问题,在对几种失稳判据对比分析的基础上,提出了改进的收敛性判据——运行极限时步法。通过选取一均质边坡,比较不同方法下边坡的安全系数,得出改进的收敛性判据的正确性,并应用该判据于工程边坡加固前的稳定性分析中。同时,本文选取加设双排桩的加固方案对工程边坡进行加固,并采用特征点突变判据于工程边坡加固后的稳定性分析中,得出加固后边坡为稳定状态,验证了该方案的可行性。     

能源储备地下库群稳定性与连锁破坏分析

基于变形加固理论关于结构失稳的严格定义及其集合逻辑表述,提出了基于不平衡力和最小塑性余能原理的地下储库群稳定性判别方法。在非平衡态弹塑性力学框架下,将经典有限元拓展到结构失稳后的分析,塑性余能范数即可作为库群失稳判据,而不平衡力及其发展则表征了库群失稳破坏的形态和演化路径。研究了单储库的稳定性、双储库结构在不同储库间距条件下的整体稳定性及连锁破坏规律,并应用于金坛盐矿油气储库群的稳定性分析和连锁破坏模拟计算分析。研究表明,不平衡力和塑性余能范数用来定量评价地下储库的稳定性是合适的。变形加固理论为评价库群整体稳定性、研究储库间相互作用以及破坏的时空演化提供了定量实用的分析方法,为地下储库群的灾变机制与防护研究打下基础。     

矿山边坡加固中的稳定性综合分析

边坡加固稳定性分析是加固工程成功和经济合理性的关键性前提工作。本文提出了边坡加固的稳定性综合分析方法,并编制了稳定性综合分析程序。结合一个边坡加固工程,采用稳定性综合分析方法,计算边坡加固设计余推力,并进行适当的稳定性校核,为加固工程提供了切实可靠的边坡稳定性、加固力及加固效果的数据。加固工程已取得了良好的效果,表明稳定性综合分析方法是有效合理的。     

岩体基本参数对岩质边坡变形的影响

文章利用有限差分程序FLAC,定量化讨论了边坡岩体(软岩)的变形模量、泊松比、密度、粘聚力、内摩擦角、边坡高度等参数对软岩边坡变形的影响。研究表明,边坡位移随变形模量E的增大而减小;泊松比μ的增加,则会引起x方向的位移的增加,y方向的位移减小;而岩体密度对岩石边坡位移的影响甚弱。边坡岩体的粘聚力c对边坡变形的影响程度与岩体的其他参数间存在很大关系。内摩擦角对边坡位移的影响大小,则取决于粘聚力c的取值。此外,随着边坡高度的增加边坡变形则会随之增加。其中x方向位移变化对边坡高度的变化更为敏感;同样,在边坡岩体其他参数不变的情况下,边坡倾角越大,边坡变形也越大。     

青岛崂山路拓宽工程边坡加固稳定性研究

针对青岛崂山路拓宽工程中高陡岩质边坡加固问题,选择典型（C区）坡体,建立数值分析模型,基于强度折减法采用三维快速拉格朗日法（FLAC^3D）对该边坡加固前后的稳定性进行了数值模拟。通过对计算边坡稳定性的3种失稳判据进行比较分析,选取特征点位移突变为失稳判据,确定了边坡加固前后安全系数的变化。基于现场实际监测数据,对加固后边坡的稳定状态和加固效果进行评价。对该边坡的数值分析及监测结果分析表明,边坡处于安全状态,加固工程取得了明显的效果。     

变形加固理论的力学基础与工程意义

变形加固理论是弹塑性结构稳定性理论,建立基于塑性余能的结构稳定性判据并确定阻止结构失稳的有效加固力。变形加固理论的核心是最小塑性余能原理：结构总是趋于塑性余能最小的变形状态,即自承载力最大、加固力最小的变形状态。完善最小塑性余能原理的证明,并提出弹塑性结构稳定状态的最小余能原理。阐明变形加固理论对有限元法的发展：揭示了不平衡力与修正Newton-Raphson算法的物理内涵。将变形加固理论与刚体极限平衡法对比,阐明其工程意义是对设计中采用的作用-抗力体系的发展,加固完整描述了作用与抗力之差。     

基于抛物线型D-P准则的岩质边坡稳定性分析

岩质边坡内通常会存在部分拉剪屈服区,因此,在岩质边坡的稳定性分析中采用能够同时考虑拉剪屈服和压剪屈服的H-B准则相较M-C准则来说更为合适。推导了基于H-B准则的抛物线型D-P准则,克服了H-B准则在数值计算中的困难。针对基于抛物线型D-P准则的有限元强度折减法,证明了折减抛物线型D-P准则材料参数的合理性。结合上述研究成果,分析了茨哈峡水电站右岸泄水边坡在天然状况下和泄水雾化状况下的稳定安全度。计算结果表明,该边坡在天然状况下是稳定的,但在泄水雾化状况下将会发生失稳。因此,需对该边坡采取工程处理措施,提高其稳定安全度,以防泄洪雾化失稳。     

考虑降雨入渗的非连续性岩体边坡稳定分析

由于断层和节理切割,边坡岩体一般具有非连续特性,降雨入渗是影响其稳定的重要因素之一。应用饱和与非饱和渗流理论建立了岩体边坡的非稳定饱和与非饱和渗流分析模型,并采用块体系统的非连续变形分析建立了降雨入渗非饱和渗流场影响的岩体边坡稳定分析和评价模型。作为应用实例,对某高速公路岩体边坡在降雨入渗条件下的非稳定饱和与非饱和渗流场及其对边坡稳定性的影响进行详细分析,并对边坡的稳定性进行评价。     

参数反演在岩质高边坡变形与稳定分析中的应用

由于边坡岩体本身的非均质性和赋存环境的复杂性,以及边坡岩体的力学特性参数及赋存环境总是处在动态的演化过程之中,因此,决定参数取值是数值计算中的一个难点,它直接关系到计算成果的准确性与可靠性。在材料参数反演分析的基础上,对三峡永久船闸边坡的开挖效应进行了分析,并进一步分析了三峡船闸的应力变形状态,旨在对船闸运行期的变形稳定分析提供依据。