邊坡穩定性分析的案例
邊坡穩定性分析 附GeoStudio2018幫助文檔邊坡穩定性分析模型SLOPE Modeling下
DeepEX中邊坡分析操作概述
在DeepEX中進行邊坡穩定性分析時，其操作思路大體可以分為以下三步：1）建立邊坡模型；2）邊坡分析設置；3）分析計算。
其中，邊坡建模和分析計算操作比較簡單。DeepEX提供了兩種邊坡建模方法，一種是直接建模，另外一種是DXF文件導入建模。當邊坡形狀比較復雜或者已有現成的DXF文件時，用戶可以直接導入DXF文件建立邊坡模型。當邊坡比較簡單時，可以在【一般】選項→【地表設置選項】中選擇【左側斜坡】或【右側斜坡】選項，即可打開編輯邊坡的對話框，如圖1所示。在該對話框中可以編輯邊坡坡度、放坡類型、臺階尺寸等數據，從而創建出邊坡模型。分析計算只需點擊【計算邊坡】按鈕即可，計算完成之后就能得到相應的安全系數結果。唯一需要注意的是，在進行邊坡穩定性計算之前，必須先完成常規計算。
圖1 設置邊坡形狀
在建立邊坡模型后，邊坡穩定性分析中最關鍵的操作就是邊坡分析設置。首先，用戶需要在【邊坡】選項中勾選【整體穩定性分析】（如圖2），才能進行邊坡穩定性分析設置。勾選之后，單擊【選項】按鈕即可打開【邊坡穩定性分析選項】對話框，如圖3所示。在該對話框中用戶可以選擇邊坡穩定性分析方法，設置圓弧中心范圍、半徑搜索方法，選擇是否考慮邊坡周圍基礎荷載、支撐極限承載力以及是否考慮坡頂土體拉裂等。完成邊坡分析設置之后，即可進行穩定性計算。
圖2 【邊坡】選項
圖3 邊坡穩定性分析選項
3 算例演示
本案例來自于Giam和Donald（1989）給出解答的一系列邊坡分析案例中最簡單的一個。Giam和Donald得到的計算結果在全世界范圍內得到了廣泛認可，因此他們的案例成為各種邊坡分析軟件的驗證案例。本文選取該案例來驗證DeepEX計算結果的準確性。
展開 Updated---邊坡穩定性概率分析數據集(Probabilistic Approach)
1 引言
隨著計算巖土力學技術的發展，邊坡穩定性的概率分析技術越來越多地在實踐中得到了應用。在過去三年的邊坡工程課程教學中，逐漸進化出一個完善的邊坡穩定性概率分析數據集，包括多種先進的計算工具。
巖石邊坡穩定性概率分析
巖石邊坡楔形體穩定性概率分析(3)---節理剪切強度的隨機分布
巖石邊坡楔形體穩定性概率分析(Probabilistic Analysis)---Part 2
巖石邊坡楔形體穩定性概率分析(Probabilistic Analysis)---Part 1
巖石邊坡平面滑動的概率分析
巖石邊坡工程課程---巖體物理力學參數的經驗估算(C6)
《邊坡工程》課程總結
[重點]巖石邊坡工程課程---邊坡工程分析與設計(C4)
巖石邊坡楔形體穩定性概率分析(3)---節理剪切強度的隨機分布
邊坡穩定判別準則---安全系數FOS和破壞概率POF
貝葉斯定理(Bayes theorem)確定邊坡破壞的概率
最新的課程設計更新(SSGeotech, 77648)和優化了文獻數據，包括按照時間順序對文獻進行了重新排列，增加了Slope/W, Plaxis LE 和 SoilWorks的算例，比較了各種強度模型和概率模型以及各種計算工具的優缺點，特別強調了如何在實際的工程項目中建立模型以及如何解釋計算結果。
有一點兒需要說明的是自從Baecher【Baecher G.B. 第59屆太沙基講座 (TL59): 巖土風險和可靠性分析】提出巖土可靠性分析(Reliability Analysis)以來，一些研究者喜歡使用"可靠性"這個術語。不過，盡管破壞概率和可靠性可以相互轉換，但是在邊坡穩定性分析領域中，我們仍然偏愛使用簡單易懂的"破壞概率"評價邊坡的穩定性。
展開 HYRCAN---一個免費的邊坡穩定性分析框架(極限平衡法LEM)
1 引言
為了滿足課外創新實踐學分的要求，選擇了一個相對開放的學習和研究項目---邊坡穩定性分析。在這個小型項目中，我們將使用一個名叫HYRCAN的軟件進行邊坡穩定性分析。HYRCAN與SLIDE的原理一樣，都是利用極限平衡法LEM求解邊坡穩定性的安全系數。但HYRCAN與SLIDE的不同之處在于SLIDE是商業性軟件，必須花錢購買才能使用，而HYRCAN是一個半開源的免費軟件，重要的是HYRCAN提供了一種現代巖土工程軟件開放的設計框架，用戶可以充分發揮自己的才能來改進軟件自身的功能，包括用戶界面。因此通過這個訓練，一方面可以增強學生的專業技能，熟悉和鞏固邊坡穩定性的分析方法，另一方面，也可以滿足“創新”要求，學生可以充分發揮自己的專業知識擴充程序現有的計算能力。這個筆記簡要描述了HYRCAN的相關開發背景。
2 HYRCAN簡介
HYRCAN是Mikola博士在2020年疫情大流行期間開發的一個類似于SLIDE的邊坡穩定性分析軟件。Mikola博士2012年畢業于加州大學伯克利分校(University of California at Berkeley), 他是一位非常天才的巖土工程師和軟件工程師，畢業后先在 Jacobs Engineering---一個國際知名的土木工程咨詢公司工作，2018年加入WSP USA工作(WSP 于2020年收購了國際知名的巖土和環境工程咨詢公司Golder Associates)。Dr. Mikola在工作之余，開發了許多免費的巖土工程工具軟件，例如DXF到UDEC的轉換，有限元分析，工程巖體分類，巖石楔形破壞分析，巷道支護等。
HYRCAN是一個二維邊坡穩定性程序，用于評估土或巖石邊坡圓形破壞面的安全系數或破壞概率。
展開 帶有軟弱夾層(Weak Layer)的三維采礦邊坡穩定性分析(3D Open Pit Analysis)
1 引言
大多數情況下，采礦邊坡的穩定性分析可以按二維平面應變問題處理，這樣作的原因有兩個：一方面由于問題本身確實可以近似簡化為二維模型，另一方面由于技術的限制，三維分析的建模和計算過程比二維分析要復雜得多。隨著開采深度的不斷增加，采礦邊坡越來越變成一個真三維問題，邊坡曲率的影響會越來越大，而且當有不連續面穿過邊坡時，使用二維模型分析的結果其誤差將會變得很大。
隨著計算巖土力學技術的不斷進步，現在三維邊坡穩定性分析正逐漸流行起來，其中最典型的數值分析工具是FLAC3D, 3DEC和RS3，最典型的極限平衡法分析工具是Slide3和PLE3。這個筆記簡要討論了使用極限平衡法進行的三維采礦邊坡穩定性分析。
2 三維模型
有多種方法可以建立三維模型，最常用的方法是輸入DXF文件【使用DXF文件組裝塊狀結構的六面體網格---基本規則】，不過這種建模方法對邊坡形狀作了太多的簡化，而且組裝模型需要非常嫻熟的技巧。實踐中最流行的方法是通過輸入幾何實體(Geometry)或表面(Surface)來建立更真實的三維模型，例如【建立更真實的數值模型(2)：FLAC3D與曲面地形的集成】。
在二維極限平衡分析中，代表巖體不連續面的軟弱夾層(Weak Layer)具有一定厚度，作為一種獨立的材料，如下圖所示。當臨近邊坡面有軟弱夾層時，滑動面會沿著軟弱夾層擴展【復合滑動面(Composite Slip Surface)破壞模式；使用BLOCK算法搜索邊坡的最小滑動面】。在三維極限平衡分析中，僅把不連續面作為一個面，類似于界面元(Interface Element)，給不連續面賦值強度參數但不設置厚度，滑動面的路徑與二維分析相似。滑動面的搜索方法是極限平衡法的核心，當進行三維分析時，不必再區分是圓形滑動面還是非圓形滑動面。
展開 
露天礦三維邊坡極限平衡穩定性分析
因此如果邊坡的幾何形狀、破壞機理或者材料強度的空間變異很大，應該進行真三維穩定性分析。
GeoStudio工程應用實例之75 有限元應力下的邊坡穩定性分析
GeoStudio工程應用實例之75 有限元應力下的邊坡穩定性分析 （中仿視頻操作和中文PPT說明文件）
資料來源：
中仿科技
文件大小：
13MB
文件語言：
簡體中文
推薦級別：
下載次數：
總: 71 今日: 5 本周: 19 本月: 71
本算例為SIGMA/W模塊的介紹算例。 這個邊坡穩定性分析算例是為了向初次使用者展示如何用GeoStudio軟件來進行
邊坡的有限元應力分析。
算例示意圖如下所示。
點擊下載：本地下載
http://www.cntech.com.cn/down/h000/h03/1241745098d3625.html
展開 應變軟化模型IMASS邊坡穩定性分析
zone initialize density 2500zone property in_mod_youngintact 2.5e10zone property in_stren_gsi 45zone property in_stren_mi 15zone property in_stren_ucsi 60e6zone property in_bulking_dil 10zone property in_weak_multecrit 1.0
4 邊坡穩定性分析
使用Hoek-Brown本構模型計算邊坡穩定性，通常需要預定義巖體的損傷，使用擾動因子(D因子)和假設巖體的彈性-完全塑性行為來表示邊坡面由于爆破和應力松弛(可延伸至坡面后30%的邊坡高度)引起的強度減弱。在IMASS中，由于考慮了巖體峰值和后峰值強度包絡線，因此可以模擬巖體發生塑性變形時在這些包絡線之間的應變軟化，這就消除了根據主觀的D因子來預定義坡面的破壞程度。
展開 雙層土邊坡穩定性分析出現的問題
1 引言
昨天在看別人作的一個邊坡穩定性分析時，無意中發現他的位移計算結果好像有問題，于是自己驗算了一下。下面記錄了用Plaxis 2D分析一個雙層土邊坡穩定性(slope stability.p2dx)時遇到的問題以及可能的解決方法。
2 模擬要點
(1) 模型建立。用"創建鉆孔"工具可以迅速建立多層地層模型并設置材料參數，這種模型的邊界是矩形，適用于樁基礎和沉降模擬，但對于邊坡這樣的非矩形邊界不能直接適用。盡管可以使用多邊形修改工具改變成邊坡形狀，但操作起來非常笨拙，需要不斷地添加點和移動點，因此感覺這種處理方法不好。
因此最直接的方法是對上下層分別"創建土體多邊形"。還有一種方法是首先把邊坡的外邊界畫出來，然后使用"剪切多邊形"命令把邊坡模型分割成兩層。當使用這個命令后系統刪除了原來的Polygon_1，產生新的Polygon_1(Soil_1)和Polygon_2(Soil_2)，目前正在作的這個例題模型就是使用這種方法產生出來的。這種方法類似于Rocscience軟件定義的外部邊界和內部邊界，更符合巖土工程師劃分地層的思維。
(2) 設置參數。最簡單的設置材料參數的方法是返回到“土體”，使用“顯示材料”圖標，這將打開"材料集"對話框，通過”新建”按鈕輸入材料參數。當然，也可以通過左側的“模型瀏覽器”下屬的“土體”編輯材料參數。當兩層土的參數輸入完成后，通過拖拉方式賦值給模型，這一點類似于Slide和RS2的操作方式。為了計算邊坡的長期穩定性，兩層土的排水條件使用了“排干”選項，但Plaxis不能控制非飽和密度和飽和密度的選擇，無論在什么情況下都必須輸入這兩個值。感覺這一點兒處理的不好。在Slide中，如果不設置地下水位，那么僅使用非飽和密度，自動關閉了飽和密度的輸入，這么處理更合理一些。
展開 地震載荷作用下的邊坡穩定性(Seismic Loading)---偽靜態和Newmark位移分析
1 引言
在地震易發的山地區域，地震力會降低邊坡的穩定性，嚴重時會導致邊坡發生破壞。本文首先回顧了近日國內發生的一次地震事件，然后進行了地震載荷作用下的邊坡穩定性分析，主要包括偽靜態分析和Newmark位移分析。
2 四川雅安地震
據中國地震臺網測定，2022年5月20日8時36分，四川雅安市漢源縣宜東鎮(震中)發生了4.8級地震，震源深度20km，震中位于北緯29.67度，東經102.48度。不過，USGS測定的震級是M4.9級(29.929°N, 102.724°E)，震源深度10km。
該地區周邊上次發生過比較強烈的地震是2021年7月14日阿壩州汶川縣的4.8級地震，距離本次震中168公里，而2013年4月20日8時02分雅安市蘆山縣發生的M7.0級地震距本次震中約80km左右。由于本次地震震級較低，因此沒有造成大的損失，除了個別老舊的房屋坍塌和墻壁出現裂縫之外，影響最大的就是部分道路的邊坡發生了破壞，如下圖所示。
3 地震載荷作用
試驗例子取自【HYRCAN多層土邊坡(Non-Homogeneous Slope)穩定性分析以及安全系數的自動提取(JavaScript)】，在此基礎上進行地震載荷作用下的邊坡穩定性分析，為了簡化起見，下面所有的分析僅使用了Spencer方法。
3.1 不考慮地震
首先在不考慮地震的情況下重新計算這個算例，按圓形滑動面計算的最小安全系數FOS=1.374，按非圓形滑動面計算的安全系數FOS=1.358。多層材料模型和各向異性材料模型使用非圓形滑動面計算更合適一些，通過自動搜索技術和優化技術可以找出更合理的滑動面。
展開 ABAQUS案例—邊坡穩定性分析及場變量在邊坡強度折減中的應用 ￥3
本案例（附件中的inp文件）介紹了如何采用ABAQUS軟件進行邊坡穩定性分析，以及介紹了場變量在邊坡強度折減中的應用。介紹了采用平面應變單元來模擬三維的邊坡穩定問題所需要注意的問題及分析技巧。
Abaqus路堤邊坡穩定性分析算例 ￥38
邊坡穩定性分析是經典土力學最早試圖解決而仍未圓滿解決的課題。自 1927 年弗倫紐斯提出圓弧滑動法以來，至今已出現數十種土坡穩定分析法。對于勻質土坡，傳統方法主要有：極限平衡法、極限分析法和滑移線場法等。就目前工程應用而言，主要還是極限平衡法， 但需要事先知道邊坡的滑動面位置和形狀；傳統極限平衡方法尚不能搜索出邊坡的危險滑動面以及相應的穩定安全系數。而目前的各種數值分析方法，一般只能得出邊坡應力、位移、塑性區，也無法得到邊坡危險滑動面以及相應的安全系數。
用有限元法分析邊坡穩定問題克服了極限平衡方法中將土條假設為剛體的缺點，考慮了土體的彈塑性本構關系，以及變形對應力的影響；能模擬邊坡的失穩過程及滑移面形狀的影響；可適用于任意復雜的邊界條件；求解安全系數時，可以不需要假定滑移面的形狀，也不需要進行條分。強度折減彈塑性有限元法是目前在土坡穩定分析中適用性廣泛、前景良好的一種數值分析方法，它將強度折減技術與彈塑性有限元方法相結合，在給定的評判指標下， 通過調整折減系數對邊坡的穩定性進行分析，求得邊坡的最小穩定安全系數。
付費后即可獲取模型及教程下載鏈接。
展開 
邊坡穩定性分析的有限元法
本文把強度折減理論用于有限元法中,成功地解決了有限元在邊坡穩定分析中的應用問題。有限元法不但滿足力的平衡條件,而且考慮了材料的應力應變關系,計算時不需做任何假定,使得計算結果更加精確合理,而且可以很直觀的得到坡體的實際滑移面。本文結合工程算例,對邊坡加錨桿前后的穩定性進行了分析,并與傳統的求穩定系數的方法進行了比較,表明有限元法解決邊坡問題是可行的
邊坡穩定性分析的有限元法.pdf
基于ANSYS APDL的邊坡穩定性研究
0 前言
傳統對邊坡穩定性研究的方法主要有：極限平衡法，滑移線場法等，這些以極限平衡理論為基礎的分析方法沒有考慮土體內部的本構關系，無法對土體的破壞與發展過程進行分析，也無法對巖土和支護結構進行共同考慮，安全系數的求解假設過多。而邊坡的數值分析方法主要考慮土體的應力－應變關系，克服了完全不考慮土體本身應力－應變關系的極限平衡法中的缺點，為邊坡穩定性的正確和準確的分析提供概念。邊坡穩定性數值分析的方法有很多種，主要有有限元法（包括有限元滑面搜索法和有限元強度折減法）、自適應有限元法、離散元法、拉格朗日元法、界面元法等。有限元強度折減法可以考慮復雜邊坡計算，考慮巖土的彈塑性本構關系，能夠模擬失穩過程，得到準確的安全系數，并為邊坡加固作指導，因此本文采取有限元強度折減法來分析邊坡的穩定性。
強度折減法，顧名思義，簡單來說就是通過降低強度參數來得到結構達到極限破壞狀態的方法。對于邊坡穩定先分析，具體解釋為：通過修改邊坡巖石的材料參數，不斷降低巖土的抗剪強度參數，直到邊坡達到極限破壞狀態。邊坡巖土的抗剪強度參數主要是粘聚力с和內摩擦角，折減時粘聚力c直接除以折減系數Fzj得到新的粘聚力；相應地，內摩擦角的正切值除以折減系數Fzj得到新的內摩擦角的正切值，繼而求得內摩擦角的大小。將得到新的作為新的巖土材料參數再進行計算，通過不停地折減巖土強度參數，反復計算，直到達到相應的失穩條件，即失穩判據。
ANSYS有很好的二次開發功能，采用APDL二次開發語言可以進行參數化建模和分析，有利于多模型的計算。本文的邊坡穩定性分析采用折減強度法進行仿真分析，為了更加方便地的計算，本文也采用APDL二次開發參數化計算，這樣可以節省大量的前處理時間。
展開 深部露天礦邊坡穩定性---迪亞維克鉆石礦(Diavik Diamond Mine)
1 引言
露天礦隨著開采深度的不斷增加以及開挖規模的不斷礦大，由簡單構造控制引起的破壞不再起主導作用(構造控制的隧道穩定性分析---Rock Wedge), 例如平面剪切破壞(巖石邊坡平面滑動(Planar Sliding)穩定性分析)和楔形破壞(Swedge: 巖石邊坡楔形破壞穩定性分析)，而是會出現更復雜的結構控制破壞，例如如階梯路徑破壞(Step-Path Failure)和大規模的傾覆破壞(巖石邊坡傾倒破壞之塊體傾倒(Block Toppling)數據集; 屈曲傾倒破壞(flexural toppling failure)。對于深度露天礦邊坡，必須仔細評估更深層的多臺階破壞而不是單臺階破壞。因此，所選擇的分析技術必須能夠恰當地捕捉到巖體結構在逐漸降低強度方面的作用，以及對邊坡潛在破壞的運動學影響。這在深部露天礦中特別重要，因為坡腳的高原位應力可能導致完整巖橋逐漸破壞，從而導致階梯狀的破壞面發展。如果考慮到深部露天礦和地下采礦的相互作用，這種現象甚至更加顯著和復雜。目前世界上一些大型露天礦都開始由露天開采轉入地下開采, 例如Chuquicamata礦(全球最大礦山: 丘基卡馬塔(Chuquicamata)銅礦由露天開采轉入地下開采; Chuquicamata(丘基卡馬塔)露天礦巖石力學研究) , Bingham Canyon礦(Intact Strength: 原巖強度的微觀尺寸效應), Palabora礦(地下采礦引起的地表沉降分析)和Diavik礦.
在過去十幾年里，研究工作的重點是開發新的分析技術和建模工具，以取代使用經驗性巖體分類系統，從而更好地評估斷裂巖體的力學特性, 從而適應能夠模擬在大型露天礦和地下塊體崩落法開采中遇到的巖石邊坡穩定性問題。
展開 邊坡穩定性概率分析的一些新技術
1 引言
邊坡穩定性概率分析【Updated---邊坡穩定性概率分析數據集(Probabilistic Approach)】的流行需求導致了一些新技術的發展。這個筆記簡要回顧了近期出現的一些新技術，主要包括取樣方法(Sampling Method)和空間變異性(Spatial Variability)。
2 取樣方法
概率分析的核心是取樣方法，取樣方法決定了取樣時隨機輸入變量的統計分布方式，傳統的取樣方法采用Monte Carlo和Latin Hypercube【巖石邊坡楔形體穩定性概率分析(Probabilistic Analysis)---Part 1】，近期一些軟件開發者發展出兩種新的取樣方法：APEM 和Response Surface。
2.1 APEM
APEM(Alternate Point Estimation Method)取樣方法混合了泰勒極數法(Taylor Series Method)和點估計法(Point Estimation Method)。Monte Carlo分析的主要缺點之一是需要大量的模型運行以確定每個輸入變量對安全系數影響的相對可信度。APEM可以大大減少進行統計分析所需的模型運行數量，其作用與Latin Hypercube類似 。
2.2 Response Surface
Response Surface反應面取樣方法使用少量通過機器學習戰略性選擇的樣本來產生安全系數的響應面，然后預測任何取樣組合的安全系數來估算破壞概率。盡管許多驗證實例證明它與Latin Hypercube結果一致，但不能保證結果完全相同。
展開 