岩质边坡稳定性分析中的四个要点.ppt

岩质边坡稳定性分析中的四个要点,潜在滑动面的确定,潜在滑动面的模拟,稳定性评价方法,预应力锚固效果分析与评价,目录,潜在滑动面的确定,要点一,1 滑动面的确定,土质边坡、破碎岩质边坡,最大剪应力等值线,刚体极限平衡法滑弧搜索法,岩质边坡,地质结构面 根据地质资料与经验，将可能形成潜在滑动面的软弱结构面进行连同，其中安全系数最小为可能潜在滑动面,次生滑动面 加固措施引起的新的危险滑动面,点安全度等值线,赤平投影法,潜在滑动面的模拟,要点二,1 滑动面的模拟,无滑动面的方法, Goodman节理单元模型, Katona内界面单元模型,无界面的方法 采用薄层实体单元模拟滑动面,弹簧单元,节点的接触对单元单元,二维Goodman单元模型,二维内界面单元模型,滑动面的模拟存在的问题,滑动面模拟的必要性问题,坡顶 滑移不连续变形,坡脚 剪出不连续变形,有界面、节理单元模拟滑动面,无滑动面,只能反映边坡的连续变形,无界面方法,有界面、节理单元模拟滑动面,坡顶 滑移不连续变形,坡脚 剪出不连续变形,用连续变形描述不连续变形,单元尺度容易产生畸形, Goodman单元存在的问题,1、切向刚度与法向刚度很难测定，需试算多次 2、会发生相互嵌入现象，引起计算不收敛,缺点：,同一数量级的安全系数,Goodman单元法向刚度与切向刚度比对边坡安全系数的影响,1、法向刚度与切向刚度在同一数量级时，安全系数的变化不大,不同数量级的安全系数,2、法向刚度与切向刚度不在同一数量级时，安全系数的变化较大，差一个数量级，安全系数大约差20,T=10时边坡位移矢量图,T=100时边坡位移矢量图,T=1时边坡位移矢量图, Katona内界面单元模型,优势：,1、不需要确定节理、断层Kn、Ks，通过接触面两侧的模量变化来反映Kn的影响；,2、直接采用节理、断层的C、值，摩尔库仑定律确定接触面滑动、固定、分离等状态；,边坡稳定性评价方法,要点三,现有常见边坡稳定性分析方法 极限平衡方法 传统有限元方法（E,P） 有限元强度折减法 有限元超载法,基本假定,“精确”解析解,与工程实际不符,“精确”,求解的过程与方法,精确,基本假定,？,数学解析方法,刚塑性假定,同时破坏假定,不考虑滑床变形,无法考虑开挖,刚体极限平衡法,1.1 误差的由来,1 刚体极限平衡法的误差的由来,误差,1.2 刚体极限平衡法存在的不足, 强度参数的选取, 计算方法的局限, 不符合“潘家铮极大值原理”, 适用范围单一, 评价方法单一, 破坏标准的判定,破坏的标准是按照滑动面同时破坏而制定的，并没有考虑滑坡的渐进破坏,在计算中要么选取峰值强度，要么选取残余强度，没有考虑峰值强度向残余强度的变化,无法模拟边坡施工过程、开挖引起的二次应力场，加固措施、加固时机、渗流、地震等作用的影响,无法体现出滑面上的拉剪应力的传递与转移及滑体内部的内力调整，滑面将发挥最大抗滑能力的特性,只能模拟均质性较强的土质边坡，无法模拟真实岩质边坡的非均质、各向异性的性态以及连续变形与非连续变形的破坏模式,只能模拟均质性较强的土质边坡，无法模拟真实岩质边坡的非均质、各向异性的性态以及连续变形与非连续变形的破坏模式,1.3 有限元分析滑坡稳定性的优势,符合滑坡实际的破坏模式,引入塑性理论，随拉剪应力超限，强度参数由峰值强度向残余强度转化,符合潘家铮“极大值原理”，能反映滑坡破坏的内力与应力的调整,能够模拟各种性态的滑坡 均质性较强的土质滑坡；非均质、各向异性的岩质滑坡,评价方法全面 既能稳定性控制，又能整体、局部的变形控制,2 边坡稳定性分析方法的比较,2.1 传统有限元法（弹性,弹塑性分析）,滑动面的模拟界面单元、摩擦单元,通过有限元方法模拟真实条件下边坡的岩层、断层、风化层参数与工程性状，获得接近真实情况下的应力、变形等成果,安全系数界面单元、摩擦单元的分析成果 （法向应力与剪切应力成果）,弹性分析,弹塑性分析,不考虑拉应力,初级思想,2.2 有限元强度折减法,*临界滑动条件的判定标准,、不收敛；、发散；、折减过程中位移曲线的突变点,*折减的内容, 、所有结构面按同一比例同时折减? ； 、只折减控制结构面（K大于1.0的那个面)；,理想弹塑性不计残余强度，峰值强度=残余强度,弹塑性软化计入残余强度，残余强度峰值强度, c、f不同,*折减的过程,2.3 有限元超载法,*临界滑动条件的判定标准,、不收敛；、发散；、折减过程中位移曲线的突变点,理想弹塑性不计残余强度，峰值强度=残余强度,弹塑软化计入残余强度,*计算的过程,*超载的方式,滑面拉剪应力转移后的真实安全储备,在有限元分析中，当滑动面拉、剪应力超限时，荷载将向它周围进行转移。通过拉剪应力转移，边坡滑动面部分被拉开或发生滑移，只对未发生拉开和滑移的滑动面部分进行安全系数求解。,根据边坡使用目标，确立其安全使用界限,可分别根据边坡在使用过程中的主要失稳诱发因素分别进行“超载”计算，分别确定出边坡的极限水位、极限承重、极限开挖角度、极限地震烈度等界限值作为设计与管理的原则与指标。,边坡开挖动态仿真设计与优化设计,在现场即时监测手段充分发达、计算机仿真技术、反演分析理论与方法长足进展后，可逐步模拟边坡的分布开挖过程，及其各开挖时段的坡体稳定性态，据此提出对边坡在空间上、时间上的最优加固与支护措施与安全储备的可靠度。,预应力锚固效果分析与评价,要点四,1 预应力锚索的工作机理,抗滑桩等被动加固措施,预应力锚索锚固等主动加固措施,被动加固措施的工作机理,承剪阻滑,承担抗滑剪应力；限制变形,主动加固措施的工作机理,应力贡献,刚度贡献,主动提高滑面本身的抗剪能力,约束变形； 使边坡的破坏由突变破坏变为延性破坏,2 预应力锚索模拟,常见的模拟方法,杆单元法,预应力锚索的研究,两点集中力法,边坡的预应力锚索加固研究,等效连续模型法,3 预应力锚索模拟存在问题,等效连续模型法,等效参数难以获得，控制其准确度与精度困难。,只承拉杆单元法,两点集中力法,只注意到应力贡献，仅能考虑回填注浆后的约束变形作用,只注意到应力贡献，未能考虑其约束变形的作用,4 新的模拟方法,集中力后续补偿张拉法,预应力施加阶段： 两点集中力,后续变形阶段：,集中力杆单元法,杆单元的激活时机模拟锚索的不同工作状态,新型杆单元法,Blot 杆单元,BOLT单元几何模型示意图,预应