邊坡穩定性分析（FEM、LEM）的案例
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 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 COMSOL邊坡穩定性分析 ￥600
我國是一個多地質災害的國家，在眾多的地質災害中，邊坡失穩災害以其分布廣危害大，而對國民經濟和人民生命財產造成巨大的損失。因此，研究邊坡變形破壞的過程，分析其失穩的主要影響因素，對正確評價邊坡的穩定性、采取相應有效的邊坡加固治理措施具有重要的現實意義。對邊坡進行加固以提高其穩定性時,采用土工格柵是一種經濟合理的選擇。科學布置土工格柵加固邊坡,是節約成本、保障生命安全以及保護場區周邊自然環境的關鍵。
本篇文檔首先進行了自重應力下的土坡穩定性分析，然后針對土工格柵加固后的土坡再次進行了穩定性分析，對比了加固前后邊坡的安全系數。在進行穩定性分析之前，對土坡進行了地應力平衡處理。未進行加固處理的邊坡安全系數Fs=1.28；進行加固處理后的邊坡安全系數Fs=1.51。
感興趣的朋友可下載附件，查看模型源文件！
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。
ANSYS強度折減法邊坡穩定性分析及地震荷載分析 ￥30
采用ANSYS有限元強度折減方法對滑坡穩定系數進行求解，通過有限元強度折減方法對不同工況下滑坡穩定系數進行計算，并將模擬計算值與極限平衡方法進行對比，驗證了強度折減方法的有效性。
有限元強度折減法是20世紀70年代末由英國科學家Zienkiewicz提出的，是通過不斷提高強度折減系數來降低坡體巖土抗剪強度參數，并反復試算，直到達到極限破壞狀態，程序自動根據彈塑性有限元計算結果得到滑動破壞面，同時得到滑坡的強度儲備安全系數。該方法在理論體系上比極限平衡法更嚴格，它全面滿足了靜力許可、應變相容以及土體的非線性應力-應變關系。
地震荷載加載前需要對模型進行模態分析求解，來獲得固有頻率及瑞麗阻尼系數，然后再對模型進行動態加載。
第一步：模型建立、施加邊界條件、自重工況下強度折減
第二步：模態分析求解
第三步：求解瑞麗阻尼系數、地震波加載
展開 abaqus邊坡動力穩定性分析
abaqus地震荷載下三維邊坡動力穩定性分析 邊界條件粘彈性人工邊界 付費學習
邊坡滑坡穩定性分析及治理，圖文并茂
邊坡按組成物質分類：
土質邊坡和巖質邊坡
土體和巖石的物質構成并無本質的差別，差別在于結構，它們的工程地質和水文地質特征及力學特征差異顯著，使得巖質邊坡和土質邊坡的力學性能很不相同，其邊坡破壞模式的差別也十分顯著。
露天礦邊坡特點：
露天礦邊坡與其他巖土工程邊坡相比，具有如下特點：
1）露天礦邊坡的規模較大，邊坡高度一般為200～300m，最高可達500～700m，邊坡走向延伸可達數公里，因而邊坡揭露地層多，邊坡各部分的地質條件差異大，變化復雜。
2）露天礦邊坡一般不維護，故易受風化作用的影響。
3）露天礦場頻繁的爆破作業和車輛運行，使邊坡經常受到動荷載的作用。同時隨著采掘、運輸及其他設備日益大型化，邊坡臺階的負荷有日益增大的趨勢。
4）露天礦的最終邊坡由上至下逐漸形成，上部邊坡服務期長，下部邊坡服務期則相對較短。
5）露天礦邊坡的不同地段要求有不同的穩定程度。邊坡上部地表有重要建筑物不允許變形時，要求的穩定程度高。邊坡上有站場、運輸線路，下部有采礦作業時，要求的穩定程度較高。對生產影響不大的地段，穩定程度可要求低一些。
露天礦邊坡穩定性分析與維護涉及巖體工程地質、巖體力學性質試驗、邊坡穩定性分析與計算、邊坡治理和監測、維護等工作。
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
Slide邊坡穩定性分析軟件
Slide 是一個適用于土質邊坡和巖質邊坡穩定性的分析軟件。它具備一系列全面廣泛的分析特性，包括支撐設計，完整的地下水（滲流）有限元分析及隨機穩定性分析。軟件采用Windows 交互界面，支持CAD底圖建模，不論問題簡單或復雜，用戶都可輕松、直觀地進行分析。
Slide 軟件的特點：
圓弧、非圓弧及符合滑移面等多種滑移面的自動搜索；
Bishop, Spencer, GLE ? Morgenstern-Price 等多種的極限平衡分析方法；
各向異性、非線性等多種材料破壞準則；
水位線、孔隙水壓力系數、穩態有限元滲流分析等多種孔隙水壓力分析方法；
材料參數的靈敏性分析；
隨機穩定性分析；
滑移面裂隙分析；
線性、分布、擬靜力等外荷載分析；
土釘、土層錨桿、土工織物、樁等結構荷載；
詳細的滑移面分析結果輸出。
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 
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。
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展開 ABAQUS邊坡穩定性分析-強度折減法
本算例通過三維均質土坡穩定性分析來說明如何用強度折減法計算的安全系數。
算例需知：
需要CAE源文件的請添加微信（CivilTutor）說明來意或通過附件下載。
算例結果：
模擬的關鍵之處：
1.摩擦角強度折減參數的設置
2.分析步設置采用MC本構需用Unsymmetric
3.構造邊坡形狀采用生死單元模擬，即接觸中的 Model Change。
4.無需設置預定義場變量
5.單元最好用C3D8.
6.需修改模型的關鍵字
BIANPO-1.BP 是點集合名稱，0.5是場變量，此處為強度折減系數的初始值。
展開 二維條件下土質邊坡的穩定性分析
2D邊坡.rar
二維均質土坡穩定性分析
1、問題分析：均質土坡，邊坡坡角θ=45°，土體容重Υ=20KN/m，黏聚力c=12.38kPa,摩擦角Φ=20°。若按極限平衡法分析，本算例的土坡穩定安全系數應為1.0。
2、二維均質分析模型，模型尺寸如下：
圖1 模型尺寸
圖2 邊坡建模模型
3、設置材料及截面特性
（1）設置為soil，材料設置力學—彈性—彈性，彈性模量E=100MPa,泊松比v=0.35。
（2）力學—Plasticity—Mohr-Coulomb Plasticity命令，C、Φ（摩擦角、剪脹力）。設置場變化的黏聚力。
4、分析步，設置初始增量步設置為0.1，非對稱分析，
5、邊界條件
模型兩側的水平位移和模型底部兩個方向的位移，土坡所有區域施加體力為-20，依次模擬重力荷載。
圖3 邊界條件與荷載設置
6、劃分網格
四邊形，
圖4 網格劃分模型
7、提交任務
8、結果分析
圖5 t=0.2938的塑性區
（1）滑動面
執行Result—Field Output命令，計算終止后，位移等值線云圖如下，很清晰地判斷滑動面的位置，與極限平衡分析法中，呈大致的圓弧形，并且通過坡角點。
圖6 t=0.3201塑性區
圖7 位移等值線云圖
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。
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