应用案例 · 第 21 页
岩土工程软件应用案例、建模方法与工程分析实践，按发布时间由近到远浏览，第 21 页。
地下工程领域软件研究趋势
通过对一些大学和研究所所从事的研究项目分析 , 对地下工程领域软件研究作了归类, 指出目前的主要研 究趋势和典型课题, 供研究开发人员参考。
阅读详情海阳核电厂岩质边坡破坏模式及稳定性分析
对 紧靠基 坑边坡 顶部边缘有大 型吊 装 设备 、 吊 装荷 载较大 以 及走 向 呈 弧形 的 海 阳 核 电 厂核 岛岩 质基坑 边坡 从定性和 定量 两个方面进 行了 稳定性分析 。 根据场 地的 地 层岩性 和 地 质构造 特征 ， 采 用赤平 投影 方法对 该边坡 发生平 面滑 动 、 楔形体破坏和倾倒破坏模式进行 了 定性分析 ， 初步确 定 了 边坡 区 域可 能发 生某 种形 式破 坏的 区 域 范围 。 在此基 础上 ， 对 最可能发生平 面滑动和楔形体破坏的 区域 采用 极限平衡法 对边 坡稳定 性进行 了 定量 分析 ， 并 对采 用锚杆 加 固后 的 边 坡 采用 极 限平衡法进 行了 稳定 性定 量分析 。 分析研究 表明 ： ① 该边坡 不 同 区 域可 能 发 生 边坡 破坏 的 模式 不 同 ， 相 比其他破 坏模式 ， 岩质边坡发生 楔形体破 坏的 可能性最 大； ②锚杆对提 高楔形体 的稳 定性效 果较 为 明 显 ， 特 别是 对于欠稳定的楔形体 ， 施加锚杆可以明显提高其稳定 性 。
阅读详情复杂岩质边坡的破坏类型及稳定性分析
复杂岩质边坡主要受结构面发育状态控制形成多种类型的变形破坏模式，与土质边坡迥异。本文以招商局漳 州开发区 11 号山西段边坡为例，基于现场地质调查，对其主要节理面进行统计分析和变形模式评判，并对圆弧滑动破 坏、楔形体破坏、平面滑动破坏及滚石破坏等各种破坏类型进行定量化评价，进而对边坡整体稳定性进行分析评价， 为治理该复杂岩质边坡提出合理化建议，并总结形成复杂岩质边坡稳定性分析的评价思路和基本流程。
阅读详情深部开采岩爆机理数值分析方法与应用
应 用 自行开 发 的岩 石 破裂 与失稳 分 析数值工 具 ( R F P A 系统 ) , 模拟 了 深部 开采 中岩爆 的发 生 、 发展 全 过 程 , 用应 力场 分布再现 了岩爆和 破坏失 稳 的 机 理 . 并 结合辽 宁抚顺红 透 山铜矿 深 部 开采 及其岩爆问题 , 进 行数值模拟 , 结 果 表明 , 岩 爆 的 发生 是 可 以 预 测 的 , 并提 出了 岩爆 预测 新方 法 .
阅读详情瑞典 Ӓspӧ APSE 岩柱热弹性耦合特性与数值模拟
瑞典 sp Ӓ ӧ 硬岩地下实验室开展的 APSE 试验的主要目的在于分析岩柱在开挖及加热过程中的力学响应及渐进 破坏过程，其岩柱热–力耦合特性的数值模拟研究是国际合作研究计划 DECOVALEX-2011 项目的 3 大研究课题之一。 采用热弹性耦合模型研究了 APSE 岩柱在开挖及加热过程中的应力、变形及温度变化规律，表明热弹性耦合模型对完 整致密岩体的热-力耦合特性具有较好的描述能力，计算结果总体上反映了岩柱在开挖及加热过程中的应力调整和温度 变化特征，并可对岩柱壁面的破坏特征及扩展规律进行定性解释。但因缺乏对岩体中多相流运动过程和渐进破坏过程 的描述能力，热弹性耦合模型也表现出较大的局限性。研究成果对中国北山预选区核废料硬岩储库围岩的稳定性评价 具有一定的参考意义。
阅读详情论完整岩体的现场强度
目前国际上普遍认为完整岩体的现场强度近似等于(0.40.1)c，其中，c为室内岩石单轴抗压强度。此外， 也有学者建议原位岩体的破坏强度，即地下工程围岩的启裂强度，可等价于室内单轴压缩试验或现场微震监测确 定的岩石裂隙初始的应力；其原理主要以基于 Kirsch 解析解或简化的数值模拟(光滑的开挖边界)来近似表达隧道 开挖面上的最大切向应力max。然而，这些方法均忽略了开挖边界的几何非规则性对计算结果的影响。经论证表 明，若考虑开挖面的几何非规则性因素，完整岩体的现场破坏强度并不等于(0.40.1)c，其破坏强度可高达 (0.80.05)c。以加拿大地下实验室 Mine-by 试验隧道为例，并以该隧道的实际断面形状为几何边界条件，采用有 限元软件 Phase 2 模拟隧道围岩的渐进破坏过程。研究结果表明，当原位岩体强度为 0.8c时，模拟结果与实际观 测结果具有很好的一致性。因此，忽略开挖边界的几何非规则性而解读的原位岩体强度(0.40.1)c 仅是“等价” 强度值，其低估了岩体的实际强度。
阅读详情阿舍勒铜矿深部巷道支护方案优化研究
针对阿舍勒铜矿二期工程开采范围、矿 岩 特 性 以 及 矿山深部不同地段多种支护形式的现状，通过室内试验和矿 山调查、数值模拟与理论分析，得出以下结 论：３种 支 护 方 式 对巷道的支护有助于获得合理结果的是喷锚网联合支护，建议对Ⅲ级围 岩（铜硫矿和黄铁矿）采用素喷混凝土支护或锚杆支护，对Ⅳ 级围岩（凝灰岩）采用联合支护，在围岩完整性差时采用浇灌 或者钢拱架支护。
阅读详情考虑前期降雨过程的边坡稳定性分析
基于三峡库区实测降雨资料，研究了不同初始条件对不同土体边坡稳定性影响，建议了能够反映边坡含水状态的初 始条件选取方法。在此基础上，采用非饱和渗流分析方法研究了前期降雨对不同土体边坡稳定性影响，以典型的砂土和黏土 边坡为例初步探索了前期降雨对边坡稳定性影响规律。结果表明：初始条件对不同土体边坡稳定性影响不同；建议将多年平 均降雨量对应的稳态渗流场作为初始条件进行非饱和渗流分析。边坡土体渗透系数越低，边坡稳定性受前期降雨的影响越大、 影响时间也越长。砂土和黏土边坡稳定性分析时建议至少考虑 15 d 以上的前期降雨，对于砂土边坡还应根据这 15 d 前面 5 d 的降雨情况确定是否需要增加计算天数。短历时高强度前期降雨对砂土边坡稳定性影响更大，而长历时低强度前期降雨对黏 土边坡稳定性影响更大。累积前期降雨量可以作为判断边坡最小安全系数出现时刻的依据。砂土边坡出现最小安全系数时刻 与 10 d 累积前期降雨量最大的时刻较为吻合，而黏土边坡则与 15 d 累积前期降雨量最大的时刻较为吻合。
阅读详情降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的影响
研究降雨入渗对边坡稳定性的影响规律。采用有限元法进行非饱和土边坡的二维非稳态 渗流计算，考虑基质吸作用利用极限平衡法进行非饱和土边坡稳定安全系数计算，进而通过算例计 算，分析了降雨过程中及降雨之后，边坡内孔隙水压分布、潜在滑裂面位置以及边坡稳定安全系数 的变化情况。着重分析了降雨强度和降雨持续时间的影响，并特别注意分析降雨结束后的边坡稳 定性。算例表明某些情况下边坡安全系数最小值出现在降雨之后的数小时或数天，而非降雨的过 程中或降雨刚刚结束之时。
阅读详情基于蒙特卡罗边坡稳定二元体系的建立与应用
边坡是一个具有明显不确定性、模糊性和时变性的系统，安全系数及可靠度理论在边坡稳定评价上各有优缺点。二 元体系是基于确定性指标（安全系数）和不确定指标（可靠度）建立的边坡稳定综合评价指标体系，兼有二者的优点，具有 重要的理论意义和实践价值。考虑到边坡材料指标具有区间分布及稳定边坡的安全系数不能小于其临界值的特点，对纯数学 理论模型进行修正，提出了一种更加符合工程实际的边坡稳定二元评价体系，同时选取蒙特卡罗模拟法，将该二元评价体系 融入 GeoStudio 软件，借助 GeoStudio 软件强大的计算能力，形成一套完整而高效的边坡稳定二元指标分析方法。采用该方 法进行了降雨条件下花岗岩残坡积土边坡稳定性分析，得出了有益的结论，验证了该方法的可行和高效。
阅读详情川东缓倾红层中降雨诱发型滑坡机制研究
四川盆地东部广泛分布着砂泥岩交替的缓倾红色地层，该类地层的倾角一般只有 3°～10°，远小于层面或层 间软弱面的内摩擦角。理论上，在该类地层中发生顺层滑坡的可能性较小。但实际上，川东红层中降雨诱发型顺 层滑坡频发，给当地人民的生命财产安全造成极大的威胁。以四川省达县青宁乡滑坡为研究对象，通过现场调查 与勘查建立滑坡地质模型；定性和定量分析滑坡发生前坡体内地下水渗流场和静水压力分布特征；在此基础上计 算坡体在降雨作用下的稳定性变化；并通过环剪试验研究滑带土受滑体剪切过程中孔隙水压力和剪切强度变化特 征。研究显示，川东缓倾红层滑坡是坡体内静水压力和滑带土剪切强度降低共同作用的结果。降雨入渗引起的水 平推力和浮托力启动滑坡变形和缓慢滑动；滑带土受到滑体剪切，其孔隙水压力急剧上升，剪切强度急剧下降， 最终导致滑体的急剧滑动。另外，研究认为久雨之后暴雨是滑坡发生的必要条件。研究结论具有一定的创新性， 可以对川东红层缓倾角滑坡的预测预报与防治提供理论支持。
阅读详情考虑参数空间变异性的非饱和土坡可靠度分析
在考虑多个土体参数空间变异性的基础上，提出了基于拉丁超立方抽样的非饱和土坡稳定可靠度分析的非侵入式随 机有限元法。利用 Hermite 随机多项式展开拟合边坡安全系数与输入参数间的隐式函数关系，采用拉丁超立方抽样技术产生 输入参数样本点，通过 Karhunen-Loève 展开方法离散土体渗透系数、有效黏聚力和内摩擦角随机场，并编写了计算程序 NISFEM-KL-LHS。研究了该方法在稳定渗流条件下非饱和土坡可靠度分析中的应用。结果表明：非侵入式随机有限元法为 考虑多个土体参数空间变异性的非饱和土坡可靠度问题提供了一种有效的分析工具。土体渗透系数空间变异性和坡面降雨强 度对边坡地下水位和最危险滑动面位置均有明显的影响。当降雨强度与饱和渗透系数的比值大于 0.01 时，边坡失效概率急 剧增加。当土体参数变异性或者参数间负相关性较大时，忽略土体参数空间变异性会明显高估边坡失效概率。
阅读详情强降雨下土质边坡稳定性分析方法
为分析强降雨下土坡稳定性，基于平面应变问题，选择弹塑性本构模型，采用 Ｍ－Ｃ准则的一种等效形式 表示土的变形性质，分别采用水的状态变量、应力的状态变量描述系统的渗流状态、变 形 状 态；建立降雨入渗模 型、饱和－非饱和渗流场的连续渗流控制方程并给出定解条件；引入基质吸力模型，坡脚设置零孔压排水边界以避 免模拟渗流场与实际渗流场间差异过大；给出降雨附加重力、降雨附加渗透力的计算方法，提出边界条件 施 加 方 法、计算域截取剖分原则；采用有限元强度折减方法判别土坡稳定性，验证强降雨下土坡稳定性分析的有限元数 值模型与相应的计算程序ＳＢｓｒｍ。
阅读详情蒸发−降雨条件下膨胀土边坡裂隙演化模拟
为探究大气作用下膨胀土边坡裂隙的演化规律，以南阳地区膨胀土为研究对象，首先，通过室内单 元试验测定南阳膨胀土的胀缩系数；其次，采用有限元法分析不同大气条件下膨胀土边坡的非饱和土渗流 问题；最后，基于室内试验与有限元计算结果，采用离散元法模拟蒸发−降雨作用下膨胀土边坡裂隙的演 化过程。研究结果表明：表层土体的含水率受气候影响较大，随着深度增加，土体含水率变化受大气的影 响逐渐减弱，且边坡内部土体含水率变化存在滞后性；在蒸发作用下土体失水收缩，裂隙首先出现在坡肩 位置处的表层土体中，随着蒸发过程的持续，边坡各个位置均逐渐出现裂隙；边坡各部位裂隙数量、发育 深度、增长速率与坡体含水率变化趋势一致，即在蒸发早期变化较快，随着蒸发时间增加，增长速率趋于 稳定；边坡各部位裂隙发育的方向均垂直于边坡表面，裂隙的形态呈现出上宽下窄的“V”字形；受临空 面的影响，坡面处裂隙的发育深度大于边坡其余部位的深度，且随着边坡高度增加而增加；降雨时边坡土 体吸水膨胀，边坡各部位裂隙逐渐收缩、闭合，裂隙数量以及裂隙发育深度均减小。
阅读详情基于修正统一硬化模型的超固结非饱和红黏土边坡稳定分析
在降雨和水位升降的联合作用下，库岸边坡易发生滑塌现象。采用理想弹塑性 Mohr-Coulomb 准则，在干湿循环作 用下，分析库岸边坡的稳定性，难以反映边坡土的超固结消散等复杂力学特性。以江西省新干航电枢纽库岸边坡为背景，针 对弱超固结非饱和红黏土，开展非饱和直剪试验，采用反正切函数，描述吸力应力与基质吸力的数学物理关系，提出红黏土 的超固结非饱和统一硬化（unified hardening, UH）模型。然后，在 UH 模型的基础上，采用 C++语言，开发 FLAC3D 的应 用程序；利用 GeoStudio 软件的 SEEP/W 模块，计算降雨入渗的非饱和渗流场；编写接口程序，导入 FLAC3D，开展库岸边 坡的稳定性计算。库岸边坡的水平位移明显大于经典的非饱和理想弹塑性模型计算结果，结果表明，修正 UH 模型能够合理 地预测超固结非饱和红黏土库岸边坡的稳定性，为同类库岸边坡工程稳定性分析提供了参考。
阅读详情强降雨对库岸堆积体边坡稳定性影响的离心模型试验和数值模拟研究
堆积体广泛分布于我国西南大江大河的河谷地带，在降雨条件下其稳定性直接关系到大坝的安全稳定。设计了水库 库岸堆积体边坡强降雨离心模型试验系统，开展了强降雨诱发库岸堆积体边坡失稳离心模型试验，对降雨作用下滑坡地质演 化及灾变过程进行研究。基于试验结果，进一步开展数值模拟研究，分析了满库容不同降雨强度下强降雨对不同库水位及堆 积体渗透性的边坡稳定性影响。结果表明：水库蓄水阶段堆积体边坡前缘在浮托力和泡水软化作用下造成抗滑力下降。但指 向坡体内的渗透压力对坡体起到加固作用。两种竞争机制作用下产生的后缘细微裂缝对降雨阶段边坡变形发展产生重要影 响。降雨主要造成坡表侵蚀及径流，少部分从裂缝入渗造成后缘浅层下沉。若不加处理，则边坡有可能发生推移式整体破坏。 因此，库岸堆积体边坡后缘裂缝的处置是地质灾害防治的关键。
阅读详情某铀尾矿库地震动力稳定性分析
地震是影响铀尾矿库稳定性的重要因素之一。为研究铀尾矿库在地震动作用下的动力特性，以 某 铀 尾 矿库为例，对尾矿库在设计地震条件下的动力反应进行了模拟计算，得到地震过程中尾矿坝体应力、加 速 度 反 应、变形、液化和动力稳定等计算结果。研究表明，该尾矿库在设计地震条件下总体表现良好，坝体稳定性可以 得到保障。
阅读详情基于分析分解模型数值试验的围岩力学参数估算
地下硐室围岩因结构面存在稳定性显著降低，且受结构面影响难以进行力学参数室内试验测定，导致不同围岩力学参数难以准确表示。提出一种采用分析分解模型数值试验估算围岩力学参数的新方法，依据围岩分类体系结果，借助FracSim 3D程序构建不同围岩类别的三维结构面网络模型，并通过x，y，z方向截取二维结构面网络图以反映岩体各向异性特征，实现构建分析分解模型; 之后，应用已有试验成果将分别得到的对应的完整岩块及相关 结构面的力学参数值作为模型基本输入参数; 最后，应用有限元法(Phase 2D程序) 建立其对应的岩体结构数值模型，通过有效控制边界条件实现对单轴压缩、三轴压缩等试验的模拟，即实现用宏观等效的岩体模型来预测岩体强度与变形特性，进而完成对不同类别围岩力学参数值的确定。
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