相关热词搜索:
随着大型土木工程等的广泛发展,边坡工程数量与规模也在不断拓展,在工程实际当中,边坡稳定性易受多种因素影响,且对工程整体的安全稳定具有重要的影响作用。基于此,本文就区间不确定分析方法在边坡稳定性分析中的研究展开探究,主要介绍了极限平衡法和区间有限元法,并通过工程实例,对边坡稳定性的实际分析流程进行了介绍,以期为提升边坡工程稳定性与安全性提供有效参考。
采用区间不确定方法分析边坡稳定性,其主要原理是基于岩土力学参数,对原有的边坡稳定性分析方法进行改进与完善。通过相关方法的应用、总结,得出的边坡稳定性评价准则,有利于在此后的边坡工程当中,对其进行客观的评价,便于为工程加固、变更等操作提供可靠依据。通过工程实例分析,能够进一步了解,区间不确定分析方法对分析边坡稳定性分析的重要意义。
边坡稳定性分析的区间不确定方法应用
极限平衡法。区间极限平衡法是一种基于传统极限平衡计算公式中,岩土参数区间性的一种推到分析方法,在实际分析过程中,具体的区间数包括粘聚力ci、边坡岩土体重度γi、内摩擦角φi,依据这些区间数能够进一步得到边坡安全系数FS,对边坡稳定性的分析,就需要进一步推到其安全系数区间F’。具体的推到方法如下:
瑞典条分法。瑞典条分法是一种经过时间检验的古老又简单的方法,在实际计算过程中,依据工程图谱,假定滑动面为圆柱面,剖面上为圆弧状,如下图所示。采用瑞典条分法,将滑动体划分成若干条块,同时假定各条块为刚性不变形体,计算过程忽略条块两侧面所受作用力。
分别表示第i 个条块的粘聚力、重度以及摩擦角;而αi 则为第i 个条块,过圆心的底面中心发现,和过圆心的铅直线之间的夹角;而li 与Vi 则分别表示第i 个条块的弧长与体积。
在确定边坡安全系数区间的过程中,需要明确区间的上下限,由于边坡破坏的滑弧面存在多种可能,如αi ≥ 0,或αi < 0,则在实际计算分析过程中,要分别考虑αi的正负状况。假设,所取条块i ∈ [1,m] 时,αi ≥ 0;当i ∈ [m,n] 时,αi < 0,则能够得到:
此公式当中即包含边坡安全系数区间的上下线。
区间有限元法。有限元法是处理岩土工程的常用方法,在沿途工程当中,对连续的岩土体结构离散化,从而得到有限单元,将若干有限单元连结成为一个整体,且假定外力能够通过有限单元的连结点传递。在实际问题分析的过程中,需要对这些细小的有限单元进行述职计算,得出相应结点的位移与应力,进而对得出的位移与应力进行比较分析,明确岩土结构的稳定性状况。
在实际运用过程中,区间分析方法,以区间数学为基础理论,结合了有限单元法进行相关分析方法的有效建立,在这一过程中,应用求解控制方程如下:
K·U=P,R=(U)
式中,K 表示边坡的总体刚度矩阵,属于输出变参量列矩阵的函数,而变参量则包括岩土材料参数以及几何尺寸等;U 表示结点位移的列矩阵;P 为边坡结点所受外荷载矩阵;R 表示的是位移量U 的函数,常规情况下,R 都表示应力或应变。
利用区间有限元法分析边坡稳定性,能够对岩土本身的变形因素进行重点分析,同时,对于能够对岩土应力应变分布与边坡破坏的发生过程进行有效预测。在以往的分析过程中,难以得出精确的稳定安全系数,或滑动面形状与位置等,应用效果不够显著,若工程必须采用此种方法,可结合强度折减技术定义或应剪力定义、应力水平定义等方法,进行更为深入、准确的分析。
边坡稳定性评价应用
经过长时间的分析总结,能够明确的了解到边坡稳定性安全系数与稳定状态的关系,即当安全系数小于1.2 时,则目标边坡为失稳状态;当安全系数大于1.2 且小于1.5时,一般情况下,边坡都处于稳定状态,极少数情况下,边坡为失稳状态;当安全系数大于1.5 时,则能够准确判定,边坡处于稳定状态。以一个简单的边坡稳定性分析作为算例,该边坡的高度为10m,坡度为1:2. 经过实地勘测,能够得到基准参数区间:粘聚力c=[13.5,16.5]kPa; 重度γ=[19.8,20.2]kN/m; 内摩擦角φ=[18 ° ,20 ° ];泊松比v=[0.27,0.33]; 弹性模量E=[13500,16500]kPa。采用区间极限平衡法进行分析,则要先明确边坡的最危险滑面,由此开始进行条分。采用区间瑞典条分法进行计算,将相应数值
带入公式
能够进一步得到边坡安全系数区间[1.345,1.674],其区间下限大于1.2 且小于1.5;区间上限则大于1.5,依据上述评价准则,能够基本判定该边坡处于稳定状态。这种区间分析方法,能够得到最小安全系数,因此其反应的边坡稳定状态更加的客观、保守、安全。
采用区间有限元法计算是,则要进行剖分网格图与成果图,结合有限元程序,进一步得到网格中各个节点的位移与应力等区间,通过相关计算,所得的安全系数为1.732,依据评价准则,边坡状态为绝对稳定状态。相比之下,区间极限平衡法所获得的分析结果更加保守安全。