(推荐)强度折减法的原理
强度折减法的原理知识讲解

强度折减法的原理二 抗剪强度折减系数法的理论2.1抗剪强度折减系数法的概念抗剪强度折减系数(SSRF :Shear Strength Reduction Factor)定义为:在外荷载保持不变的情况下,边坡内土体所发挥的最大抗剪强度与外荷载在边坡内所产生的实际剪应力之比。
这里定义的抗剪强度折减系数,与极限平衡分析中所定义的土坡稳定安全系数在本质上是一致的。
2.2抗剪强度折减系数法的具体内容所谓抗剪强度折减技术就是将土体的抗剪强度指标C 和φ,用一个折减系数s F ,如式(1)和(2) 所示的形式进行折减,然后用折减后的虚拟抗剪强度指标F C 和F φ,取代原来的抗剪强度指标C 和φ,如式(3)所示。
s F F C C /= (式1))/)((tan tan 1s F F φφ-= (式2)F F fF C φστtan += (式3)式中:F C 是折减后土体虚拟的粘聚力;F φ是折减后土体虚拟的内摩擦角;fF τ是折减后的抗剪强度。
折减系数s F 的初始值取得足够小,以保证开始时是一个近乎弹性的问题。
然后不断增加s F 的值,折减后的抗剪强度指标逐步减小,直到某一个折减抗剪强度下整个土坡发生失稳,那么在发生整体失稳之前的那个折减系数值,即土体的实际抗剪强度指标与发生虚拟破坏时折减强度指标的比值,就是这个土坡的稳定安全系数。
2.3抗剪强度折减系数法的优点结合有限差分法的抗剪强度折减系数法较传统的方法具有如下优点:(1)能够对具有复杂地貌、地质的边坡进行计算;(2)考虑了土体的本构关系,以及变形对应力的影响;(3)能够模拟土坡的边坡过程及其滑移面形状(通常由剪应变增量或者位移增量确定滑移面的形状和位置);(4)能够模拟土体与支护结构(超前支护、土钉、面层等)的共同作用;(5)求解安全系数时,可以不需要假定滑移面的形状,也无需进行条分。
关于边坡稳定性分析中强度折减法的几点探讨

关于边坡稳定性分析中强度折减法的几点探讨摘要:目前基于弹塑性有限元的强度折减法已被广泛应用于岩土工程边坡稳定性分析当中,但是,这一方法在折减原理(即如何折减)、失稳判据和安全系数的选取以及屈服准则的选用上都存在较大的争议。
笔者基于此,根据目前的研究现状,针对上述几方面作了综合性的探讨,期望能对该理论研究提供参考。
关键词:边坡,稳定性,强度折减法1.前言目前,对于边坡稳定的设计计算大都采用强度储备的方法,即令边坡稳定性安全系数,这里为达到极限平衡状态时的强度折减系数。
通过这一折减措施,从而可以保证工程具有一定的安全度。
如今,随着有限元这一计算工具的出现,其与强度折减的结合,使之具有了其他传统条分法所无法比拟的优越性,因而被广泛应用于边坡稳定的计算当中。
但是,这一方法在如下几方面还存在较为广泛的争议:2.正文2.1.折减原理Duncan(1996)指出,边坡安全系数可以定义为使边坡刚好达到临界破坏状态时,对土的剪切强度进行折减的程度。
通过逐步减小抗剪强度指标,将、值同时除以折减系数,得到一组新的强度指标、,进行有限元计算分析时,反复计算直至边坡达到临界破坏状态,此时采用的强度指标与岩土体原有的强度指标之比即为该边坡安全系数,计算公式如下:、(1)赵尚毅、郑颖人等[1]通过比较毕肖普法(其安全系数定义为:沿整个滑动面的抗剪强度与实际抗剪强度之比,即:)和强度折减法的安全系数定义,认为两者安全系数具有相同的物理意义,强度折减法在本质上与传统方法是一致的。
郑宏等[2]人则认为:通常情况下,岩土材料的抗剪强度和越大,其弹性模量也越大,泊松比就越小。
所以在通常利用强度折减法进行边坡稳定性计算时,也应对和作相应的调整。
葛修瑞院士[3]也提出“仅将、值同时除以相同的折减系数是否合理?”这一疑问。
事实上,在不同类型的边坡工程中,在维持边坡稳定性方面,、值所作的贡献是有差别的,并且、可以变动的范围也大不相同,而且从物理意义上来讲两者属不同的力学属性。
基于PFC2D岩质边坡稳定性分析的强度折减法

基于PFC2D岩质边坡稳定性分析的强度折减法王培涛;杨天鸿;朱立凯;刘洪磊【摘要】基于颗粒流离散单元法,将强度折减法引入到边坡稳定性研究中,可以解决应用连续变形分析方法研究存在的缺陷.取特定平均不平衡力比率作为边坡失稳与否判断准则,将颗粒间粘结强度及摩擦系数进行折减,以边坡岩体出现失稳破坏且断裂面贯通作为失稳判断准则,一方面能够对边坡局部危险区域予以定性预测,另一方面监测边坡变形到破坏的失稳过程,最终定量分析边坡稳定性.结合黑山铁矿现场边坡稳定研究实例,分别研究了边坡开挖扰动前后的边坡变形特征,得到开挖前后边坡安全系数分别为1.803和1.183,与预期结论一致.【期刊名称】《东北大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(034)001【总页数】4页(P127-130)【关键词】PFC2D;离散元法;岩质边坡稳定性;强度折减法;数值模拟【作者】王培涛;杨天鸿;朱立凯;刘洪磊【作者单位】东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819;煤炭科学研究总院沈阳研究院,辽宁沈阳110016;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TP274强度折减方法自Zienkiewicz 提出以来,引起了国内外学者的关注和研究[1-4].利用有限元强度折减法研究边坡稳定性可以有效地分析边坡强度储备情况和边坡大型滑移趋势.然而,从边坡工程滑坡失稳破坏的机理分析可知,边坡岩体的变形与破坏是边坡发展演化过程中两个不同的阶段,变形属量变阶段,而破坏则是质变阶段,它们形成一个累进性变形破坏过程.由于连续变形方法自身特点限制,无法对该过程进行分析,非连续变形分析方法能够方便地实现边坡变形从量变到质变的全过程,因此利用非连续变形分析方法研究边坡稳定性具有重要意义.目前,以颗粒流离散单元方法为代表的非连续变形方法在国内获得了推广,多应用于散体流动方面[5],在边坡稳定性定量评价方面尚不成熟.周建等[6]将强度折减法引入颗粒流离散单元,对土坡安全系数的评价作了尝试性研究,得到了与有限元软件分析相似的结果,为颗粒流离散单元强度折减法在边坡领域的应用开辟了新途径.基于文献[6]的思想,本文通过FISH 二次开发进一步研究了颗粒流的强度折减法,对边坡变形到破坏失稳的过程进行监测,通过安全系数定量表征边坡稳定性,得到了边坡强度储备信息,实现了边坡局部破坏特征及破坏后边坡整体稳定特征的研究.1 强度折减法实现原理1.1 边坡安全系数的定义材料的细观断裂形式或表现为颗粒内部引起滑移的剪切断裂,或表现为沿着颗粒内部的作用键分离开的劈理,亦或为颗粒间从滑移到分离.采用离散元法分析岩质材料,细观颗粒的粘结方式一般采用平行键连接模型(见图1)[7],该粘结键相当于颗粒骨料间的含有一定力学属性的胶结物,因此该模型可以抗拉、抗剪、抗弯,可以更好地反映材料破坏特性.图1 平行键连接原理Fig.1 Parallel bonding logic of PFC2D细观颗粒的平行粘结强度p,包括法向连接强度pn和切向连接强度ps;颗粒间摩擦系数f 的大小,是决定边坡离散系统稳定的内在因素.在从大到小不断调整这些参数值过程中,存在一组临界参数,当时,边坡发生失稳.此时以模型初始条件下连接强度(或者摩擦系数)与临界连接强度(或临界摩擦系数)的比值作为边坡安全系数,定义为1.2 颗粒流离散元强度折减法基本原理该方法不需要假定滑裂面位置,直接从细观上定义颗粒之间的接触关系,其计算过程是边坡内部材料自身求得稳定状态的调整过程,不要求变形协调、位移连续,通过可视化直接描述边坡的滑移、倾倒、裂缝的扩展过程,以及滑动面的几何形状和位置.基于PFC 内嵌FISH 编程语言,编写了边坡强度折减法程序,图2 为程序流程图.图2 安全系数求解流程Fig.2 Flow chart for solution of safety factor本文选取黄金分割点作为强度折减法的折减比例,该比例较二分法能够加快边坡强度折减计算.临界判断准则选择不平衡力收敛准则,通过统计平均不平衡力与颗粒间接触力的比值作为失稳判据之一.迭代过程中,颗粒间接触断裂事件会进行记录,并作为判断破裂面是否贯通的判据.表1 列出了模型单纯向上或向下折减的安全系数值.为防止边坡极稳状态下连续折减的情况出现,程序限定一个上限和下限的差值,当两值差小于该值,则迭代结束,当前安全系数即为边坡的稳定性系数,本文以安全系数上、下限差值小于0.02 为计算终止条件之一.2 数值模型与计算方案选取黑山铁矿某工况实例,建立计算模型见图3.其中,模型长度585 m,高度420 m,从边坡眉线920 m 至坑底650 m 标高为270 m.台阶高度24 m,工作平台宽度11 m.模型两端边界水平位移约束,底部Y 方向位移约束,只考虑岩体自重作用力,研究开挖的矿体位于650~698 m 水平.表1 强度折减安全系数Table 1 Reduction factors for each reduction step图3 黑山铁矿西边坡剖面图Fig.3 Profile of western slope in Heishan metal mine应用颗粒流软件研究模型力学性质,主要定义颗粒密度、粒径分布、基本颗粒形状及颗粒基本细观属性.目前还没有有效的方法确定细观颗粒参数与宏观属性的定量对应关系,应用最多的是通过双轴压缩试验和巴西盘拉伸试验不断调整细观参数与宏观特性,最终匹配得到合理的细观参数[8].该过程不作为本文研究重点,仅列出本文的颗粒流细观参数,见表2.通过计算进路工程布置前后两个状态下边坡的稳定情况,对应力、位移进行了监测,并给出了安全系数指标,对比两个工况来分析强度折减法的适用性.3 结果分析与讨论3.1 布置进路前结果及分析结合图3,由图4应力场变化云图可以看出,770 m 台阶与坡面连接处发生应力集中;随着折减进行,770 m 及以上逐渐呈现应力集中带,模型未发生失稳破坏.在本模型计算中,整个迭代过程一共进行了4 次,模型未发生大的滑移或者倾倒现象,最终得到的安全系数为1.803,说明此状态下边坡稳定.表2 用于表征岩体的细观计算参数Table 2 Micro-parameters used to represent rock mass图4 开挖前边坡应力场随折减过程变化Fig.4 Stress field changes of the intact slope with reduction process3.2 布置进路后结果及分析建立开挖模型如图5 所示.主要于662,674,686 m 水平矿体位置垂直矿体走向长度进行巷道开挖.图6 是开挖后边坡应力场变化情况,在原边坡岩体中布置进路后,被开挖岩体原先所承受的应力会转移到周围岩体,造成局部岩体应力集中(图6a).围岩的应力集中程度超过其承载能力,就要发生变形、断裂,甚至大规模崩塌.折减过程中,空区上方发生明显应力集中逐渐扩展到边坡内部(图6c),最终形成一条圆弧状的贯通应力集中带(图6d).图5 进路工程布置后计算模型Fig.5 General assembly of the PFCmodel after excavation图6 开挖后边坡模型应力场变化Fig.6 Stress field changes of the excaved slope图7 边坡破裂面贯通Fig.7 Slope failure with the coalescence of fractures边坡开挖后,呈现出局部破坏和整体滑移的变形趋势.颗粒间平均不平衡力与平均颗粒接触力的比值由最小的1.85 ×10-3 增加到5.20 ×10-3,模型失稳力急剧增加;由664 m 水平进路顶板的拉应力集中逐渐发展为顶板冒落,最终发展到从722 m 水平开始整体失稳垮落,颗粒连接键断裂带贯通至临空面(图7),此时边坡失稳,边坡安全系数为1.183.3.3 分析与讨论通过对比边坡开挖扰动前后的稳定性状态,分析扰动前后边坡的变形破坏结果,然后计算得到边坡的稳定安全系数,发现边坡的安全系数由开挖前的1.803 降到开挖扰动后的1.183,安全系数降低,与预期结论一致.由于工程稳定判断本身有很多不确定性因素的影响,不同国家、行业的专家都有自己接受的安全系数标准.不同的计算方法和折减手段都直接影响安全系数的取值.基于离散单元的强度折减法虽然可以给出边坡稳定性的定量指标,但是与实际工程稳定的定性对应关系需要以后进一步验证.4 结论1)通过定义安全系数并选择一定的失稳判断准则,编写了基于颗粒流离散元的强度折减法,实现了边坡安全系数的定量化判定.2)基于黑山露天铁矿某边坡工况,计算了边坡未扰动和开挖扰动两种情况下边坡的安全系数,发现扰动前边坡安全系数为1.803,扰动后安全系数降为1.183,与预期结论一致.3)本文提出的强度折减法所得安全系数与工程实际的强度储备对应关系尚未进行验证,需要进一步研究.参考文献:【相关文献】[1]Xu Q J,Yin H L,Cao X F,et al.A temperature-driven strength reduction method for slope stability analysis[J].Mechanics Research Communications,2009,36(2):224 -231.[2]Wei W B,Cheng Y M.Strength reduction analysis for slope reinforced with one row of piles [J].Computers and Geotechnics,2009,36(7):1176 -1185.[3]Jiang Q Q.Strength reduction method for slope based on a ubiquitous-joint criterion and its application[J].Mining Science and Technology(China),2009,19(4):452 -456. [4]Fu W X,Liao Y.Non-linear shear strength reduction technique in slope stability calculation[J].Computers and Geotechnics,2010,37(3):288 -298.[5]Yang T H,Wang P T,Yu Q L,et al.Effects of lateral opening angle on ore-drawing in pillarless sublevel caving based on PFC2D[C]//International Symposium on Geomechanics and Geotechnics:From Micro to Macro.Shanghai,2010:649 -654.[6]周建,王家全,曾远,等.颗粒流强度折减法和重力增加法的边坡安全系数研究[J].岩土力学,2009,30(6):1549 -1554.(Zhou Jian,Wang Jia-quan,Zeng Yuan,et al.Slope safety factor by methods of particle flow code strength reduction and gravity increase[J].Rock and Soil Mechanics,2009,30(6):1549 -1554.)[7]Cho N,Martin C D,Sego D C.A clumped particle model for rock[J].International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences,2007,44(7):997 -1010.[8]Yoon J S.Application of experimental design and optimization to PFC model calibration in uniaxial compression simulation[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2007,44(6):871 -889.。
强度折减法

强度折减法
强度折减法是一种用于减轻原材料的热处理强度的方法,它是在适当的温度和时间下添加低碳或微合金钢进行热处理,以降低原材料强度的一种方法。
这种方法可以有效地减少热处理后的材料强度,从而改变机械性能和物理性能,实现生产过程中的改性目的。
强度折减法的工作原理:当金属材料在热处理操作时,在温度一定的情况下,添加适量的低碳或微合金钢将使原材料内部组织形成低碳锭晶,这种低碳锭晶具有更低的强度、塑性和韧性,从而改变了原始材料的组织结构,使其具有更低的强度,从而达到了强度折减的目的。
强度折减法具有许多优点。
首先,它可以有效地减轻原材料的热处理强度,从而改变机械性能和物理性能,实现生产过程中的改性目的。
其次,它的施工简单快捷,操作条件和工艺可以根据实际情况调整,减少金属材料的热处理工艺,节约设备的成本,实现金属材料的加工速度,缩减生产周期。
此外,这种方法还具有良好的可控性。
由于影响折减量的主要因素是加入低合金钢的厚度和温度,经验证,采用适当的操作模式可以控制到位,只要调整加入低合金钢的厚度和温度,就可以实现对原材料强度的有效折减。
即使是强度折减法,也有一些缺点。
首先,它可能会引起金属材料的综合性能下降,特别是硬度和耐腐蚀性,因此,在采用强度折减法之前,应该考虑到金属材料的综合性能。
其次,它会影响产品的外
观,如果采用过热处理,则会导致表面脆化和棱角粗糙,出现粗糙的表面,从而影响产品的外观。
通过以上介绍,我们可以清楚地看到,强度折减法是一种有效的减轻原材料的热处理强度的方法,具有许多优点,但也有一些缺点,因此,在采用强度折减法之前,应该充分考虑到金属材料的综合性能,并选择合适的热处理工艺和温度,才能达到技术要求和生产要求。
geo强度折减法

geo强度折减法好吧,咱们今天聊聊“geo强度折减法”这个话题,哎呀,听上去挺复杂,但说实话,一说起来就觉得有意思了。
别担心,我不会搞得像看不懂的学术论文一样。
给大家带点轻松的,能听懂的内容,咱们尽量让它简单又有趣!你想啊,咱们经常说的“安全第一”,尤其是在做地质工程、建筑设计这类事儿的时候,哪里能马虎呢?就像盖房子,如果地基不稳,哪怕上面豪华得像宫殿,也可能一阵风就塌了。
为了防止这种糟心事儿发生,咱们需要考虑很多因素,地质强度就是其中最重要的一个。
这时候,“geo强度折减法”就应运而生了。
别怕,不难理解,咱一块儿慢慢聊。
想象一下,你要盖一栋大楼,首先得知道地面下的土壤是什么样的。
有的是松软的沙土,有的是坚硬的岩石,这两者之间差别可大了。
就像咱走路的时候,走在沙滩上总得小心点,怕陷进去,走在坚硬的石板路上倒没啥问题。
这个地质强度就是指土壤或者岩石能承受的压力大小。
地质强度越大,土壤或岩石就越稳定,建筑物就越能稳稳地屹立不倒。
你可能会想,“那我是不是可以按照实际强度来设计建筑呢?”嗯,当然可以,不过,光靠理论强度,咱也不敢完全放心。
你别小看这个“折减法”,其实就是在保证安全的前提下,把那些过于理想化的强度数据稍微调整一下,让它更符合实际情况。
就好比你跟朋友一起去外面玩,朋友说:“别怕,我很能喝!”你心里就想,“好吧,理智点,还是给他个折扣,不能让他喝成筛子。
”这“折减法”就是这么个意思,把那些理论上看起来完美的情况做点小修正,避免悲剧发生。
反正,建筑设计师们肯定希望自己盖的楼不出事嘛,不然就得“破产”了。
你瞧,强度折减法实际上是一种保守的做法,给地质强度做个“减法”,就是为了给建筑设计留条活路。
这样一来,不管外面天气怎么变化、土壤条件怎么变化,建筑的安全性还是能够保证的。
简单说,强度折减法就是让设计变得更“有弹性”,避免了那种理想中的过于自信,给建筑留个“后路”,防止万一遇到一些突发情况,建筑也能安稳立着。
岩坡稳定的三维强度折减法分析

第25卷 第12期岩石力学与工程学报 V ol.25 No.122006年12月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec .,2006收稿日期:2005–11–28;修回日期:2006–01–13基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412702);国家自然科学基金资助项目(50279051)作者简介:陈 菲(1980–),女,2002年毕业于武汉大学水利水电建筑工程专业,现为硕士研究生,主要从事边坡稳定方面的研究工作。
E-mail :feierchen_sunny@岩坡稳定的三维强度折减法分析陈 菲1,2,邓建辉3(1. 中国科学院 武汉岩土力学研究所,湖北 武汉 430071;2. 国电大渡河流域水电开发有限公司,四川 成都 610016;3. 四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川 成都 610065)摘要:目前,强度折减法基本上用于边坡的二维稳定分析。
为研究其在岩石边坡三维稳定分析中的适用性,选择平面滑动和楔形体滑动2个经典算例,运用强度折减法求解其安全系数,并与E. Hoek 和J. W. Bray 给出的解析解进行对比。
计算结果表明,数值解与解析解非常接近,模拟的滑动方向与理论假定也基本一致。
算例中,结构面使用实体单元模拟,为此进一步探讨结构面单元厚度和网格密度对计算精度的影响;结构面均为平面,其厚度为块体高度的1/10~/200,厚度与单元数对安全系数的计算结果影响不大。
对特征点位移准则和塑性区贯通准则进行比较分析,认为结构面塑性区贯通收敛准则在理论上与极限平衡理论较为吻合,实际应用上也易于操作,作为收敛准则较为合理。
三滑面五面体滑动算例进一步验证该方法的适用性。
关键词:边坡工程;岩坡;三维稳定性分析;强度折减法中图分类号:P642.22;O 242 文献标识码:A 文章编号:1000–6915(2006)12–2546–06THREE-DIMENSIONAL STABILITY ANALYSIS OF ROCK SLOPE WITHSTRENGTH REDUCTION METHODCHEN Fei 1,2,DENG Jianhui 3(1. Institute of Rock and Soil Mechanics ,Chinese Academy of Sciences ,Wuhan ,Hubei 430071,China ;2. Dadu River Hydropower Development Co .,Ltd .,Chengdu ,Sichuan 610016,China ;3. State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering ,Sichuan University ,Chengdu ,Sichuan 610065,China )Abstract :The strength reduction method(SRM) is mainly used for two-dimensional slope stability analysis. In order to verify its feasibility for the stability analysis of three-dimensional issues ,two benchmark problems ,i.e. planar slide and wedge slide ,are selected ;and the safety factors are calculated by SRM. The obtained safety factors agree well to the analytical solutions by E. Hoek and J. W. Brown ;and the modeled sliding direction is also almost the same as the hypothetical one. In the analysis ,solid elements are used to model the behavior of structural planes ,so the influences of their thickness and element intensity on modeling precision are further investigated. For blocks cut by planar structural planes ,the influence is limited when the thickness is 1/10–1/200 of the block height. Compared with the displacement criterion of characteristic points ,the entirely run-through criterion of plastic zone is more rational for its theoretical coherence to the theory of limit equilibrium and its easy use in application. The stability of a pentahedron block is further analyzed to verify the applicability of the method. Key words :slope engineering ;rock slope ;three-dimensional stability analysis ;strength reduction method 1 引 言结构面是控制岩石边坡稳定的重要因素之一。
基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性分析

基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性分析杜聪【摘要】使用有限元分析软件ABAQUS,并结合强度折减法,对边坡稳定性进行了研究.研究结果表明:当边坡加固时,边坡的整体稳定性得到了明显的提高;在运用ABAQUS和强度折减法模拟分析边坡稳定性时,模型的建立、网格的划分密度、单元类型的选取及材料模型的选用等对计算结果都有影响;边坡失稳判据的选用原则及其判据是否存在统一性,值得进一步研究.【期刊名称】《交通科学与工程》【年(卷),期】2018(034)002【总页数】5页(P31-34,90)【关键词】边坡稳定性;强度折减法;失稳判据;安全系数【作者】杜聪【作者单位】广东晶通公路工程建设集团有限公司,广东广州 510635【正文语种】中文【中图分类】U416.1+4工程界和学术界一直非常关注边坡稳定性分析的研究,把边坡稳定性分析和评价作为边坡工程的重点问题。
在极限平衡法等边坡稳定性的研究理论出现之前,工程类比法是边坡稳定性分析中应用得较多的方法,但这种方法有很大的局限性,其类比的条件因地而异,而且根据经验人为地判定也存在着主观性,因此,判定的精度比较低。
20世纪20年代,Fellenius[1]等人建立了极限平衡法。
随着研究的不断深入和发展,在极限平衡理论的基础上形成了多种边坡稳定性分析的方法。
这些分析方法具有计算方便和模型简单等优点,适用于工程实践和研究工作。
但是这些方法在某些方面也存在着不足,如:不能够考虑土体的本构关系;对边坡破坏的发展过程不能进行合理、有效的分析,往往需要靠一定的经验来确定滑动面。
将计算机技术与数值分析方法相结合,使岩土工程中许多复杂问题的研究和处理变得更加方便和精确。
将有限元的强度折减法[2]与计算机技术相结合,使得用强度折减法能更好地运用于边坡稳定性研究中。
作者拟运用有限元分析软件ABAQUS 和强度折减法,以某高边坡为实例,研究边坡稳定性的相关问题。
1 强度折减法的原理强度折减法最早由Zienkiewicz[3]等人提出,后被广泛采用。
(完整word版)高等土力学

1.简述强度折减法的原理及分析过程抗剪强度折减系数法的理论2.1抗剪强度折减系数法的概念抗剪强度折减系数(SSRF:Shear Strength Reduction Factor)定义为:在外荷载保持不变的情况下,边坡内土体所发挥的最大抗剪强度与外荷载在边坡内所产生的实际剪应力之比。
这里定义的抗剪强度折减系数,与极限平衡分析中所定义的土坡稳定安全系数在本质上是一致的。
2.2抗剪强度折减系数法的具体内容折减系数sF的初始值取得足够小,以保证开始时是一个近乎弹性的问题。
然后不断增加sF的值,折减后的抗剪强度指标逐步减小,直到某一个折减抗剪强度下整个土坡发生失稳,那么在发生整体失稳之前的那个折减系数值,即土体的实际抗剪强度指标与发生虚拟破坏时折减强度指标的比值,就是这个土坡的稳定安全系数。
2.3抗剪强度折减系数法的优点结合有限差分法的抗剪强度折减系数法较传统的方法具有如下优点:(1)能够对具有复杂地貌、地质的边坡进行计算;(2)考虑了土体的本构关系,以及变形对应力的影响;(3)能够模拟土坡的边坡过程及其滑移面形状(通常由剪应变增量或者位移增量确定滑移面的形状和位置);(4)能够模拟土体与支护结构(超前支护、土钉、面层等)的共同作用;(5)求解安全系数时,可以不需要假定滑移面的形状,也无需进行条分。
2.简述确定土体临界失稳模式最优化方法的数学模型及其分析过程3.结合塑性力学上限定理,简述斜条分法作为土体稳定上限解的理论依据4.如何理解垂直条分法作为土体稳定分析的下限解5.边坡稳定、土压力和地基承载力的联系和区别?P323-324什么是加工硬化?什么是加工软化?金属材料在再结晶温度以下塑性变形时,由于晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,使金属的强度和硬度升高,塑性和韧性降低的现象,称加工硬化或冷作硬化。
岩土中什么是压硬性?剪胀性?压硬性随着压缩过程的进行,岩土的压缩模量逐步提高的现象,如应力应变曲线逐步变缓,就是压硬性的表现。
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二 抗剪强度折减系数法的理论
2.1抗剪强度折减系数法的概念
抗剪强度折减系数(SSRF :Shear Strength Reduction Factor)定义为:在外荷载保持不变的情况下,边坡内土体所发挥的最大抗剪强度与外荷载在边坡内所产生的实际剪应力之比。
这里定义的抗剪强度折减系数,与极限平衡分析中所定义的土坡稳定安全系数在本质上是一致的。
2.2抗剪强度折减系数法的具体内容
所谓抗剪强度折减技术就是将土体的抗剪强度指标C 和φ,用一个折减系数s F ,如式
(1)和(2) 所示的形式进行折减,然后用折减后的虚拟抗剪强度指标F C 和F φ,取代原来的抗剪强度指标C 和φ,如式(3)所示。
s F F C C /= (式1) )/)((tan tan 1s F F φφ-= (式2)
F F fF C φστtan += (式3) 式中:F C 是折减后土体虚拟的粘聚力;F φ是折减后土体虚拟的内摩擦角;fF τ是折减后的抗剪强度。
折减系数s F 的初始值取得足够小,以保证开始时是一个近乎弹性的问题。
然后不断增加s F 的值,折减后的抗剪强度指标逐步减小,直到某一个折减抗剪强度下整个土坡发生失稳,那么在发生整体失稳之前的那个折减系数值,即土体的实际抗剪强度指标与发生虚拟破坏时折减强度指标的比值,就是这个土坡的稳定安全系数。
2.3抗剪强度折减系数法的优点
结合有限差分法的抗剪强度折减系数法较传统的方法具有如下优点:
(1)能够对具有复杂地貌、地质的边坡进行计算;
(2)考虑了土体的本构关系,以及变形对应力的影响;
(3)能够模拟土坡的边坡过程及其滑移面形状(通常由剪应变增量或者位移增量确定滑移面的形状和位置);
(4)能够模拟土体与支护结构(超前支护、土钉、面层等)的共同作用;
(5)求解安全系数时,可以不需要假定滑移面的形状,也无需进行条分。
(注:专业文档是经验性极强的领域,无法思考和涵盖全面,素材和资料部分来自网络,供参考。
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