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边坡稳定分析方法大讨论

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ljmtidilgw 发表于 2006-11-26 11:04:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
几个高手都有这个意愿,我先起个头。叫大讨论,除了计算模拟方法,大家也把软件也加到里面。显然,边坡稳定分析有它自己的性格鲜明的特点。
我先把目前边坡稳定分析的主要方法归纳一下,有英文翻译,以便将来对照相应英文文献。不完整的话,请跟贴补充,一定鲜花伺候!
按大的分类,边坡稳定分析目前应该有四大类:

(一)极限平蘅法[limit equilibrium method]
建立在库仑[1773]理论基础上,一般要假设破坏面,然后用岩土基本参数c、φ进行稳定计算。
优点:传统方法,简单明了,稳定或不稳定可以从安全系数上判断,实践经验多,数据库庞大。目前也用的不少,特别是很多老专家和大师。
缺点: 需要假设破坏面。如果假设地好,结果就越准确,假设错了,结果也可想而知。假设滑动面需要经验,也是该方法的致命缺点所在。

(二)极限值分析法[limit analysis method]
依据为Drucker [1951]塑性边界理论,假设在研究对象产生一个小变形。主要包括了对岩土破坏的可能上下限区间的分析。
下限值:采用静态应力场理念,服从塑性流屈服准则, q下限=4cu
上限值:采用动态允许速度场理念,满足塑性流速度边界条件,q上限=5.52cu。
例子:条形基础极限平衡破坏 q=4cu.θ/sinθ^2 [祥见附件]
优点:用可能的破坏上限和下限值来框定滑动面,显然比单一假设滑动面要好。很适合岩土参数和信息不完全的场地。
缺点: 难以解决复杂破坏机理的稳定问题。
这个方法比较好的延伸就是结合有限单元分析:有限元下限和上限计算。本人看法,上限的动态分析可能引入动荷载或地震荷载!这是静态分析难以实现的。

(三)滑动线分析法[slip-line methods]
这个方法是家喻户晓,大家都很熟悉,也是目前用的最多的方法。
(1)圆弧破坏分析法:Bishop、Janbu、Spencer,其中Bishop法应用最广泛
(2)直线[折线]破坏分析法:在岩体分析中比较多,如直线、折线、楔体破坏等。
优点:是试算一系列滑动面,确定最危险的面,比假设滑动面要更合理
缺点:适合于均质体,如土坝、土质边坡、堆石边坡、均质岩石边坡

(四)位移有限单元法[displacement finite element method]
现在很流行,不用我多说。比较多的是位移有限元计算。
优点:显而易见,不用假设滑动面,可以细到局部。
缺点:但难以确定岩土的状态,特别是和安全系数等常规判定标准结合。模拟均质体,比较成熟,模拟非均质体,建立模型十分困难,甚至不可能,如一个或几个结构面或断裂带相交。有人建议有结构面时采用有限元+边界元法,可以减少很多庞大的计算工作量。
另外,上述各类方法都涉及岩土参数的选取问题,都是你取样的、试验的、最后选定的,不连续结构面和断裂也是你定义的。参数同时也受的空间、时间上的变化、取样数量和代表性等因素的限制。所以,其准确也肯定受人为因素限制,并不是说让“它”自己去 计算,而是让它帮你计算。

点评

好,学习  发表于 2012-12-21 17:41

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njzhaoxm + 1 + 1 很给力!

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 楼主| ljmtidilgw 发表于 2006-11-26 11:20:15 | 显示全部楼层
补充一下,有限元法最终结果是一系变形结果,并不能说明岩土体、结构就是处于弹性变形、临界状态或已经破坏,也不能提供安全系数。极限平衡法结果则输出岩土状态和安全系数。
这个也不是什么大难题,给常规的设计准则里加上有限元法准则就可以。以它作为判断岩土形状的准绳。比如,岩石变形不超过±10mm,混凝土结构不超过±5mm等,这个准则的制定需要设计、材料专家和岩土地质人员一起进行。
附: 条形基础承载力限值问题

Strip footing.JPG

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njzhaoxm  在2012-12-3 08:17  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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eiganer 发表于 2006-11-26 14:49:29 | 显示全部楼层
数值分析法求解边坡稳定性中通常包含两个思路  
1数值法(如有限元、有限差分法)与极限平衡的结合:数值法引入变形协调的本构关系,获得的相对更加“客观、真实”的应力和变形结果,在此基础上,再结合极限平衡法关于滑动面假设、安全系数的定义进行稳定性分析,这种方法算得的成果(如安全系数)和极限平衡法是统一的。
2强度折剪法  采用一个成熟的数值计算程序  逐步折剪强度指标  以计算不收敛为计算中止  折剪系数即为安全系数  该方法不需要假定滑动面  但有人指出是以计算不收敛为评判标准不具有明确的物理意义  并且所算得安全系数难以和一般的方法接轨

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 楼主| ljmtidilgw 发表于 2006-11-26 21:39:40 | 显示全部楼层
看来eiganer版主理解和研究得很透彻! 希望多把自己的体会分享给大家。大家一起学习学习,共同进步!特别是新方法、技术和理念!

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fengjiayou 发表于 2007-6-20 14:25:51 | 显示全部楼层
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yuguoqiang23 发表于 2007-6-23 20:42:40 | 显示全部楼层
还有快速拉格朗日法(flac),原理是差分法,可以处理大面积应力,可以处理三维渗流问题!

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eiganer 发表于 2007-6-23 21:57:14 | 显示全部楼层
快速拉格朗日是求解偏微分方程的一种方法吧   flac软件处理渗流似乎并不占优势  边坡稳定性分析当前似乎仍以二维处理为主   三维是科研的一个方向

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Fle_Flo 发表于 2007-9-20 15:07:05 | 显示全部楼层
这么好的帖子,得凑个热闹
对不对的大家只管批评哈。
大面来讲两种方法,
1、先假定破裂面,再算力。通过算力寻找最危险破裂面。或者都叫极限平衡法。
故名思义,极限——破裂面既是极限状态,平衡——破裂面上力的平衡。
但具体怎么平衡、怎么找极限各有个的高招。有条分的,有数值的;条分中有计这不计那,计那不计这的;数值法类似,不用条分而已。
2、模拟破坏过程,通过塑性计算,自动产生滑裂面。
强度折减既是一例,此外还有加载使破坏,加重力使破坏的等等方法。
这些方法中,怎么定义安全系数是一个重点,怎么算是一个难点。6楼、7楼既是讲的很具体的算法,俺叫它算法的算法吧,算法的算法次方

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chengwz 发表于 2007-10-20 12:10:39 | 显示全部楼层
我也来说两句凑凑热闹:边坡稳定性分析方法可从不同角度进行分类,也可按定性与定量进行划分,其中定性方法主要有工程地质类比法、极射赤平投影法等;而定量方法则包括极限平衡法及数值分析方法等,一般较强调定量分析方法,因为有一个具体的评价指标---稳定安全系数,但其实这一指标尚存许多灰色空间:计算参数确定、计算模型简化等。定性分析方法一般作为初步分析对是否稳定作出判断,工作经验要求较高,有时反而更可靠。

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 楼主| ljmtidilgw 发表于 2007-10-20 12:38:55 | 显示全部楼层
Fle_Flo 理解透彻,chengwz总结到位!赞扬一下,顺便把帖子再高亮一下!既然大家想念叨两句!
个人认为确定计算方法前,很重要的一个事情就是判断,当然要贯穿整个计算的全过程 - 那就是“沿结构面控制[岩石]或软弱层[土]”破坏,还是一个均质模型?
(1)结构面、软弱层控制的非均质模型
显然,如果确实是结构面控制或软弱层决定滑动破坏,假定滑动面的极限平衡法或有限元法优点在于“抓住了矛盾的关键”,不会脱离轨道,出笑话。因为,你都没有看到它、理解它,怎么能试算出来、怎么能用有限单元法判断出来?简直神了.....
(2)均质模型
这个可以用圆弧法、有限元法进行模拟计算,比较可靠。当然,如果知道有断裂、潜在滑动面也可以用有限元,有时结合边界元更有效。
专家说的“垃圾进、垃圾出”,就是指“拿到一个项目,不加仔细研究,就直接计算”。这个现象到处可见,搞得老专家对新的计算手段表示怀疑,还敢用吗、到底可靠不?有的专家直接说“本人对数值计算不感兴趣....”。都是受到打击....
话又说回来了,一个月时间,我大概会花25天时间野外测绘、各种手段勘察、收集数据,同时形成一个整体概念,确定是什么模型更适合该场地,然后花5天时间搞简单的计算和报告编写。一般报告在工作过程就基本有了框架,最后几天把试验数据填进去,核实一下,看自己的结论和试验结果、专家会诊的结果有矛盾没有。

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yangquan7982 发表于 2007-10-24 00:47:53 | 显示全部楼层
好帖,才做了一个边坡方案。我是施工的,被逼着上了架子

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baijinjie 发表于 2007-11-30 00:18:54 | 显示全部楼层
收获颇丰  谢谢
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zxy19650729 发表于 2008-3-6 23:45:57 | 显示全部楼层
好帖谢谢,今天又认真拜读了一下,受益匪浅!

[ 本帖最后由 zxy19650729 于 2008-10-29 21:02 编辑 ]
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yeqitang 发表于 2008-3-13 22:06:48 | 显示全部楼层
好帖子,学习了,多谢各位赐教!
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梦的幻想 发表于 2008-4-20 15:49:25 | 显示全部楼层
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cjd502 发表于 2008-5-31 06:05:21 | 显示全部楼层
好,希望都来参与
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280998828 发表于 2008-11-7 09:48:21 | 显示全部楼层
我也来说几句:
我学的是边坡稳定性评价,现在刚刚做完各种实验,正打算做稳定性评价,现在还不知道用什么方法,看到楼主的分析,有种醍醐灌顶的感觉,谢谢啦!
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cjd502 发表于 2008-11-7 10:49:57 | 显示全部楼层
正准备做边坡的动态演变分析
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banlm 发表于 2008-11-8 15:44:12 | 显示全部楼层
好帖,如能结合一些具体算例进行说明就更好了。
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zhangghost 发表于 2008-11-23 04:37:36 | 显示全部楼层
说到边坡稳定分析方法,不久前(06年)的样子,郑宏发表了一篇关于边坡稳定性分析的无条分法,其主要思想是运用三力矩平衡方程列出平衡条件,假设滑裂面的应力分布状态,将所有的力转化为边坡边界积分从而得到一种较简单,容易计算编程的格式,无条分,听起来很吸引人,正在看这篇论文,所以拉出来说说。
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agreedycat 发表于 2009-2-4 16:22:36 | 显示全部楼层
厉害
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tmsr 发表于 2009-2-7 21:35:31 | 显示全部楼层
收获颇丰  谢谢
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tjzjgzl 发表于 2009-2-18 10:40:05 | 显示全部楼层
好东西,感谢楼主分享
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recally2 发表于 2009-7-22 09:50:00 | 显示全部楼层
楼主说的四个方法,前三个都是一样的,都是极限平衡法,极限平衡法的本质是利用塑性力学里面的上下限定理来计算边坡稳定,通常采用条分的方法来构建一个滑坡体处处位于塑性状态(上限)和滑面处于塑性状态,其它位置位于弹性状态(下限)的场,来计算。通常情况下对滑坡体有刚塑性假定。
而第四种方法,其实可以引申为数值计算方法,数值方法是通过计算边坡体的应力应变场来获取边坡状态,它包括有限元、有限差分、离散元、dda等,安全系数通常是通过强度折减法来实现。
还有一种就是前面有人说的前两种方法结合,用数值方法计算滑坡体应力,按极限平衡计算安全系数。

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xdj86 发表于 2010-3-23 17:15:09 | 显示全部楼层
本帖最后由 xdj86 于 2010-3-23 17:17 编辑

说到边坡稳定性分析方法,我想大类就是定性与定量,定性靠经验(自己的,别人的),靠工程地质类比。
实际上经验就是工程地质类比,非常的实用。到现在为止绝大部分的边坡治理都是这样靠类比来完成的。
因为影响边坡的稳定性因素太多,什么自身强度阿,外荷载阿,水等不利因素,个个都是大爷,难以测量评价准确。
说这些数据都只是个大概我想一点也不为过。
另外我想计算方法与边坡的大小有一定关系,边坡覆盖面积越大,需要查明的情况也越多。
2d的边坡治理过于保守(排除简单边界均质的情况),实际上复杂边界及非均质往往提高了边坡的稳定性。如何评价此二因素对数值计算结果的提高呢,是一个问题。

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东南西北人  在2012-3-13 13:08  送朵鲜花  并说:精彩帖子,送朵鲜花鼓励一下
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单车王子 发表于 2011-4-12 14:24:42 | 显示全部楼层
收获颇丰
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0406076101 发表于 2011-5-16 15:05:21 | 显示全部楼层
楼主真厉害,学习下。个人觉得,边坡在实际工作中,和理论还是有些出入的。理论,基本上坡体是单一岩土体,而工作中经常遇到,岩土组合边坡,这时,作为岩土工程勘察设计人员,该如何处理?
请大家积极讨论下
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zhanlang 发表于 2011-5-25 22:18:37 | 显示全部楼层
还真值得学习
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王明柱 发表于 2011-12-26 14:53:20 | 显示全部楼层
感触颇多,我也是学地质的!看到如此多的高手,开眼啦!
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n900 发表于 2011-12-26 15:47:27 | 显示全部楼层
Thanks!
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shmilyljh 发表于 2012-1-13 12:54:21 | 显示全部楼层
再次学习下。{:soso_e182:}
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iguoguo 发表于 2012-3-8 17:10:39 | 显示全部楼层
好帖子啊,我基本上那个看不懂了。回头一定要加强学习
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sjzdh01 发表于 2012-5-1 10:31:13 | 显示全部楼层
不错,谢谢分享
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junfang138 发表于 2012-11-22 16:07:33 | 显示全部楼层
正在学习这方面的内容,把学到的内容与大家分享下,哈哈,重在参与嘛。
边坡分析就是极限分析,大体有俩种方法:楔体极限平衡理论和极限平衡理论
一、楔体极限平衡分析
该方法就是分析一个滑动楔体与未动土体之间滑动面上的土体极限平衡问题。他基于刚塑性理论。这个方法的基本思路是:1、假定滑裂面,2、建立楔体处于极限平衡时的力和力矩的方程,3、定义一个安全系数,安全系数最小的面是滑动面,设计时要求安全系数大于最小安全系数。滑动面形状不同,基本平衡方程满足的不同,安全系数定义的不同,形成了现行的多种边坡稳定分析方法。如毕肖普法、通用分析法等。
二、极限平衡理论
这种方法是要求在极限平衡状态时要满足静力平衡方程和运动方程,并对他们在相应的边界条件下进行求解。,方程难解,好,俩个办法:1、划一个区间,即是上下限定理,2、滑移线法。当然这俩种方法都可以结合有限元或有限差分法进行求解。
若想认真学习,给大家推荐一本书:谢定义的高等土力学。

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ljmtidilgw  在2012-12-3 08:57  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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 楼主| ljmtidilgw 发表于 2012-12-21 17:57:21 | 显示全部楼层
0406076101 发表于 2011-5-16 15:05
楼主真厉害,学习下。个人觉得,边坡在实际工作中,和理论还是有些出入的。理论,基本上坡体是单一岩土体, ...

这个要抓住重点,把重要的、决定性的结构面破坏模式搞清楚

然后从野外入手,得到边坡破坏的地质模型,再计算。
鲜花(279) 鸡蛋(4)
 楼主| ljmtidilgw 发表于 2012-12-24 20:07:36 | 显示全部楼层
1.png


Slope stability analysis methods
http://www.eswnman.net/thread-227995-1-1.html
鲜花(143) 鸡蛋(3)
东南西北人 发表于 2013-6-1 12:18:33 | 显示全部楼层
相关讨论见以下帖子:

关于边坡治理的方法讨论与汇总
http://www.eswnman.net/thread-792-1-1.html
(出处: 东南西北人)
鲜花(2) 鸡蛋(0)
Wendy 发表于 2021-11-24 07:57:47 | 显示全部楼层
努力~~各位。。。 支持东南西北人
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