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。     

边坡大变形弹塑性有限元分析[Ⅱ]

本文应用Ｕｐｄａｔｅｄ Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ有限元分析理论,分析了石龙庙滑坡的稳定性,其中包括滑坡的大变形,初始应力和超孔隙水压力。根据土的工程地质性质,滑坡体分为四层,土层被视为是弹塑性的,土的塑性屈服采用Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ理想塑性屈服准则,挡土墙建成前后的滑坡应力和变形被分别分析和讨论,最后根据这些分析结果,提出了滑坡的整治方案。     

三维边坡稳定弹塑性有限元分析与评价

在边坡稳定分析有限元强度折减法的基础上,将二维分析推广到三维分析,研究了其安全系数的定义方式、屈服准则与失稳破坏标准等。算例分析表明,三维有限元分析比传统三维极限平衡方法和二维有限元分析更加符合实际,可以较好地模拟解决实际工程的计算问题。探讨了影响二维与三维分析结果的一些因素,通过分析得出结论：相同模型中选取Mohr内切圆屈服准则比选取外接圆屈服准则的计算结果偏于保守;三维边坡的侧向边界约束条件和长高比对计算结果影响较大,侧向边界全部约束时安全系数将大大增加,而安全系数随着长高比的增加逐渐减小。     

土质边坡预应力锚索设计方法探讨

在满足边坡稳定安全的基础上,运用边坡稳定性分析中的传递系数法分析边坡推力分布特征,以边坡主下滑段为预应力锚索加固对象,考虑其上滑体的下滑推力和阻滑段的抗力作用,得出了求解加固段各条块预应力锚索抗力的计算公式,建立了预应力锚索设计荷载与其布置间距的关系,提出了一套土质边坡预应力锚索加固设计的方法,该方法形式直观、运用方便,可直接确定预应力锚索设计荷载与其布置间距,且边坡的稳定性能自动满足工程要求。用该设计方法对某工程进行了实例分析,取得了较好的效果。     

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为变量的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水压力。     

降雨对土质边坡稳定性影响分析

从降雨对土体抗剪强度的影响、降雨对土体重度的影响、降雨形成的水压力及降雨对土体的化学作用四个方面分析了降雨对边坡稳定性的影响。并通过一个因降雨而失稳的滑坡实例介绍其整治措施。     

开口管桩高频振动贯入过程的ALE有限元分析

任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法吸取了拉格朗日和欧拉法的优点,避免了常规有限元中拉格朗日方法的网格畸变问题,适用于开口管桩高频振动贯入过程的计算分析。采用ALE有限元方法,建立开口管桩高频振动贯入过程的数值模型,对沉桩过程中挤土效应、桩侧阻力和土塞效应的变化规律进行了详细研究。研究结果表明:挤土应力主要沿径向传播,且深层土体受到的挤土应力比浅层土体大;水平挤土位移随管桩贯入深度的增加而增大,而最大水平挤土位移与管桩贯入深度存在累积效应;挤土效应的影响范围约为10倍管径,因此在施工过程中要给以足够重视;桩外侧摩阻力随贯入深度增加呈近似线性增长,桩内侧摩阻力随贯入深度增加而呈非线性增长,增长速率随贯入深度增加而逐渐增大;管内土塞处于不完全闭塞状态,土塞程度由完全非闭塞向部分闭塞过渡。此外,研究了土体模量、桩土界面摩擦系数、振动频率和桩径对土体位移的影响。     

铁路土质边坡坡度的工程地质量化设计方法

本文从工程地质角度，提出了铁路土质边坡坡度的量化设计方法。该方法既能定量，又简便快速，能够考虑各种因素的变化对坡度的影响，设计出的边坡比以往靠经验设计的坡度硬为合理。该方法在南昆线红土边坡设计中得到成功应用。     

土质边坡坍塌灾害的预测

该文根据湘黔铁路调查到的廿十四处土质边坡工点资料，通过对有降雨量记载的三十一个工点资料的统计分析，建立了土质边坡坍专题预测模式，给出了区段出现大规模坍方的警戒雨量线，计算了边坡抗洪能力，为铁路预测坍塌、抗洪抢险提供了有效方法。     

水对土质边坡的稳定性影响分析

首先论述了地下水对边坡稳定性的影响因素,水对土质边坡的影响作用,接着推导出了考虑水作用影响的边坡安全系数计算公式,最后指出应用动态的观点来研究边坡体内的地下水作用.     

边坡稳定分析的非线性有限元混合解法

在对有限元强度折减法和有限元迭代解法的优缺点分析的基础上,提出了边坡稳定分析的非线性有限元混合解法,该法将有限元强度折减法和有限元迭代解法联合运用于边坡稳定分析,充分利用了两种方法的优点。即由有限元强度折减法搜索边坡可能滑动面,将可能滑动面在网格中画出,由迭代解法逐步迭代求得其滑动面的安全系数。并以算例和工程实例说明了此种方法的正确性和合理性。     

边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法

提出基于非侵入式随机有限元法的边坡可靠度分析方法,并编写计算程序NISFEM。采用有限元滑面应力法计算边坡安全系数,将Hermite随机多项式展开与SIGMA/W和SLOPE/W模块有机结合实现边坡可靠度非侵入式随机分析。根据随机多项式展开系数,给出边坡安全系数前4阶统计矩（均值、标准差、偏度和峰度）和Sobol指标解析表达式,并采用Sobol指标进行边坡可靠度参数敏感性分析。最后,以均质土坡可靠度问题为例,证明该方法在边坡可靠度分析中的有效性。结果表明,边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法能够有效地考虑边坡变形对边坡可靠度的影响,计算效率远远高于蒙特卡罗模拟方法（MCS）,是解决复杂边坡可靠度问题一种有效地分析手段;黏聚力和内摩擦角变异性对边坡安全系数前四阶统计矩具有明显的影响,重度变异性对安全系数前4阶统计矩几乎没有影响;抗剪强度参数间负相关性对边坡安全系数均值几乎没有影响,但对安全系数标准差、偏度和峰度均有明显的影响。此外,随着抗剪强度参数间负相关性的增加,边坡安全系数由近似正态分布逐渐变为明显的非正态分布。     

边坡稳定的非线性有限元分析

基于有限元强度折减法,进行了边坡的弹塑性材料非线性及大变形几何非线性分析,并考虑了边坡的三维变形情况。在有限元分析中采用的是莫尔-库仑理想弹塑性模型,大变形分析采用的是更新的拉格朗日法。均质边坡的算例分析表明,有限元法与简化的毕肖普法的安全系数计算结果具有相同的规律,即安全系数都随着黏聚力及内摩擦角的增加而增加,随着重度的增加而减小,但是,各种有限元法的计算结果都比相应的毕肖普法的解要大,亦即毕肖普法偏于安全。各种方法对应的安全系数由大到小的顺序依次是：三维小变形有限元分析、二维大变形有限元分析、二维小变形有限元分析,简化的毕肖普法,前二者能更好地反映实际的边坡变形情况,二者的安全系数值也十分接近,因而是较好的方法。     

层状岩质边坡开挖过程的有限元模拟

采取自编弹塑性有限元程序,在考虑岩体节理和施工爆破影响的条件下,对常－张高速公路的k135层状岩质边坡的开挖过程进行了模拟,分析了开挖过程中岩体的变形和应力状态及屈服状态,并用降低材料强度储备的有限元强度折减法,对各开挖阶段边坡的整体稳定性进行了评价。通过分析表明,k135边坡在其施工过程中是稳定的。     

边坡稳定有限元分析中的三个问题

对大型有限元软件ABAQUS进行二次开发,提出了自动搜索安全系数的边坡稳定有限元分析模型。在此基础上进行大量变动参数研究,探讨了迭代不收敛、塑性区贯通及等效塑性应变贯通等3种边坡失稳判据的内在联系与适用性,其中迭代不收敛判据易于自动搜索的编程实现,且较少依赖研究者的经验。大多数情况下单元阶次不影响安全系数的确定,但一阶单元有时可能高估安全系数,建议采用二阶单元。基于更新拉格朗日格式实施边坡稳定大变形有限元分析,结果表明迭代不收敛准则不适用于大变形分析。     

纳米硅水泥土弹塑性有限元分析

试验表明水泥土中掺入适量的纳米硅材料可以大幅度地提高水泥土的抗压强度。在试验的基础上,得出纳米硅水泥土的屈服条件后,采用相关联的流动法则和塑性功硬化条件,建立了纳米硅水泥土的弹塑性本构关系方程。在此基础上,以空间轴对称为研究对象,采用三角形截面的圆环单元,应用虚功原理建立了轴对称条件下纳米硅水泥土有限元方程,用增量刚度法求解,且用Matlab软件编制了有限元程序,在三轴试验条件下验证了该程序的合理性。以某机场水泥土搅拌桩地基处理方法作为工程背景,应用不同纳米硅掺量的水泥土作为地基处理的新材料,与传统水泥土进行了比较,计算结果表明,纳米硅作为水泥土外加剂用于地基处理可有效地减少地基沉降,提高地基承载力,在相同上覆压力下纳米硅水泥土处理后的地基沉降小于普通水泥土材料。     

土坡有限元稳定分析若干问题探讨

详细探讨了用有限元方法分析土坡稳定所遇到的问题及处理方法 ,主要包括: 有限元前后处理 ;有限元计算范围及网格划分对计算结果的影响 ;安全系数的定义 ;最危险滑动圆心位置及临界滑动面的形状等问题。     

岩石高边坡弹塑性平面离散元分析研究

为了更有效指导边坡设计与施工,基于弹塑性平面离散元（DEM）模型,对龙滩水电站航道1+016～1+080段岩石高边坡的开挖支护过程进行了计算分析,分析了边坡在有支护结构对应力场、位移场、整体稳定性和边坡锚索轴力随开挖步骤变化情的影响,同时分析了地下水位升降对边坡变形和整体稳定性变化情况。计算分析结果表明,边坡支护前后,应力场、变形场,塑性屈服区分布情况有明显差别,支护结构可以减小边坡位移,提高边坡整体稳定性,地下水位升降对边坡变形和整体稳定性影响较大。另外,对边坡开挖过程中的坡顶位移和锚杆轴力进行了监测,监测结果与计算结果进行了比较。     

有限单元法分析边坡稳定的若干问题研究

系统介绍了有限单元法分析边坡稳定的基本原理,对安全指标与判断标准两个重要方面进行了详细论述,并采用面向对象技术编制了相应的可视化分析软件AFEAS。结合一个边坡稳定工程实例,对比了有限单元法和刚体极限平衡法的分析结果。分析结果证明了所给的安全指标与判断标准是可行的,并表明了有限单元法分析边坡稳定的优越性。