GeoStudio软件在堤防边坡稳定计算中的应用

2007年第2期(第25卷271期)东北水利水电3【文章编号】1002--0624(2007)02—0003一03GeoStudio软件在堤防边坡稳定计算中的应用李玉起1，黄志全，，王凤群2。(1．华北水利水电学院，河南郑州450011；2．河南黄河勘测 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院，河南郑州450003)[摘要]GeostIldio软件提供了基于极限平衡法的多种边坡稳定计算方法。本文以Morgenstem-Price法为例，通过在工程实例申的应用，表明该软件能够解决堤防边坡稳定计算问题。[关键词]边坡稳定；GeostIldio软件；应用[中图分类号]TV222．2；TV698．2+32[文献标识码]B土边坡稳定 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 是堤防工程设计中的一项重要的内容，而如何准确、快速地进行土边坡稳定分析是岩土工程师们需要解决的问题。自FeHenius于1927年提出圆弧滑动法以来，至今已出现了数十种边坡稳定分析亢法，其中主要有极限平衡法、极限分析法、有限元法等。极限分析法是建立在极限定理基础上的．原则上可以给出问表2肃南县调查问卷中各层的权重计算表水利管理机制o．09水利机制O．202农业生产条件0．303节水型社会建设0．607题的上下限解．但上下限距离往往太大而变得无实际意义。目前极限分析法只能对简单稳定性问题进行近似分析。有限元法是分析土体应力变形的数值方法，可进行土体弹塑性、粘弹塑性分析。但有限元法分析土体稳定性仍有一定困难．因为土体接近破坏状态时。大部分单元处于塑性状态，计算过程常出现不收敛，以至影响数值计算有反效果，评价值为55分以下。3，4黑河上游治理效果评价结果黑河上游治理的效果综合评价结果：肃南县人民生活状况80．425分，生活观念理念90．265分，水利机制88．285分，总体效果85．94分，治理的社会效果是较好的。[参考文献][1]上游肃南县．1999—2003年年鉴[S]．肃南裕固族自治县审计局．[2]黄健元．模糊集及其应用[M]．宁夏：宁夏人民教育出版社，1999。157—170．[3]刘尔烈，戴峙东．模糊综合评价方法在工程项目社会评价中的应用[J]．港口技术．2002，12(4)：20-22．评价值分为4个等级：1级为显著效果，评价值【收稿日期五忑一10—17为90～100分；2级为较好效果，评价值为80～【作者简介】顾t(1983一)，女，江苏泰州市人，硕士研究生，从事90分；3级为没有效果，评价值为70-80；4级为水资源规戋1l及水利经济研究。万方数据4东北水利水电2007年第2期(第25卷271期)的可信度，且有限元法给出土体仍处弹塑性阶段的应力变形分布，如按此应力分布计算安全系数。结果又属极限平衡法的范畴。因此目前工程实践中基本上都是采用极限平衡法。它是根据滑裂土体的静力平衡条件和Mohr—Coulomb准则计算出安全系数。在许多可能的滑动面中找出最危险滑动面。GeoStudio软件是由加拿大GEO—SLOPE国际有限公司开发的．其中SLOPE／W是以极限平衡法为计算原理，专门用来进行边坡稳定分析的，它嵌套了Ordinary，Bishop,Janbu，Morgenstem-Price，Spencer和GLE分析方法。该软件对求解问题的定义操作简单，能准确、’陕速地利用不同方法求解出最小安全系数和最危险滑动面．下面以Morgenstem—Price方法为例进行阐述。1计算原理分析SLOPE／W中的Morgenstem—Price法考虑了条块间的法向力和切向力，不仅满足力的平衡方程，而且也满足力矩平衡方程，平衡方程如下：警[，一警誓卜警[等+誓]=罴[t+(誓)2]+詈[警誓一，]=誓{警+誓1警⋯誓川㈣出lK。出hK。I“＼出JJI”7x=百d(E’yt。)～y罟+}(观)一Y警(2) 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 (1)是力的平衡方程；公式(2)是力矩平衡方程。式中，x为切向条间力；K。为安全系数；C’和咖’是土的有效应力强度指标；7。是孔隙应力比；E’是有效法向条间力；U是作用于土条两侧条间面上的孔隙水应力。在求解中还要根据法向力和切向力之间的函数关系x=af(x)E以及土条两侧的边界条件E=Ei(x=xi)和E=Ei+，x=x川)，且最后一土条必须满足：E=o，耽=o。采用Newton—Raphson迭代法对A和凰进行求解，并不断修正其值，直至满足E。=o，％=o。2实例应用(1)工程概况。黄河小浪底水利枢纽温孟滩移民安置区工程北防护堤设计全长10．77km，土方填筑51．50万m3，堤防工程级别4级，设计流量670m3／s，堤顶高程超设计水位1．01TI，堤顶高程112．07～109．46m，堤顶宽度5．0m，临背河堤坡1：2．5。(2)计算参数。根据工程实际情况，堤防断面由地基和堤身两部分组成，计算所需的土体参数指标见表1。表1地基堤身±层物理力学性质指标’粤士童井深度质量密度干密度孔隙比土粒比重含水率凝聚力内摩擦角渗透系数由j。由仆㈧7∥cⅢ1'“∥cm’eCs甲㈣C0出a)鲫圈如∥0地基细砂5．01．9991,6170．8182．6723．6923．46．01x10-4堤身砂质粉土1．6161．450．7752．6813．9122175．59x10‘(3)计算及成果分析。GeoStudio软件应用环境由三部分组成：DIFINE。SOLVE和CONTOUR．。根据上述方法和 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 参数利用DIFINE对该边坡稳定问题进行创建，见图1。；76童45似3垤2j．1、一’’～●---●---⋯_一●●一●●10距离(m)图1边坡稳定计算断面利用SOLVE对定义的问题进行求解。CONTOUR可以用来查看计算的结果，最危险滑动面及最小安全系数如图2所示。2喜8，10叵5Ⅷ胁№。N灿山IJ肜10距离㈤最危险滑动面编号：39：安全系数：3．056图2边坡的最危险滑动面及安全系数另外．软件还提供了每一个滑动面中任意一个条块的受力情况，图3显示了滑动面39号中条块8号的受力情况。从图中可以看出力的多边形是封闭的，这就万方数据2007年第2期(第25卷271期)东北水利水电5言山邑世嘣单位：kN图3条块8号受力及力的多边形图距离m)图4抗剪强度分布图表明条块间的力是平衡的。还需要注意的是水压力并没有包括在力的多边形中，而是通过切向力的计算，间接地包含在边坡稳定分析中的。此外，还可以查看抗剪强度、孔隙水压力、切向阻力等等的分布情况。如图4，5。3结语通过GeoStudio软件在堤防边坡稳定计算中的应用，可以得出以下结论：(1)该软件能够准确、快速地进行边坡稳定方面的分析，并提供了与滑动面相关的信息查询和各种力的分布图，缩短了工程设计的周期。(2)该软件提供了基于极限平衡理论的多种边坡稳定计算方法，可根据工程实际情况进行选择，也可方便地对这些方法计算的结果进行比较。(3)在运用该软件进行计算时，滑动面的条块数量及求解迭代次数对计算结果有一定影响，但这种影晌非常小，可以忽略。如条块数30、最大距离(m)’图5切向阻力分布图迭代次数为2000的计算出的安全系数3．056，条块数60、最大迭代次数为2000的为3．063，条块数30、最大迭代次数为4000的计算出的安全系数3．064。(4)最危险滑动面依赖于土体的强度参数，如单位土重、抗剪强度指标和。(5)通过对工程实例的应用，进一步验证了极限平衡理论。在进行边坡稳定分析中考虑了孔隙水压力，进一步模拟了工程的实际情况，提供了计算精度。[参考文献][1]陈祖煜．土质边坡稳定分析的原理、方法与程序[M]．北京：中国水利水电出版社，2003．[2]王成华．土力学原理[M]．天津：天津大学出版社，2002．[3]刘文平，郑颖人，刘元雪．边坡稳定性理论及其局限性[J]．后勤工程学院学报，2005，(1)．[4]JohnKrahn．StabilityModefingWithSLOPE／W[M]．Canada：GEO—SLOPE／WInternationalLtd，May2004．[5]钱家欢，殷宗泽．土工原理与计算【M】．北京：中国水利水电出版社．1996．【收稿日期】2006一09—12．【基金项目】2005年度河南省高等学校创新人才培养工程、2005年度河南省高校杰出科研人才创新工程项目(HAIPURT)(2005KYCX015)“边坡演化的非线性机制及滑坡预报理论研究”、河南省河南唐重点科技攻关计划项目“边坡演化过程的非线性理论研究”资助。【作者简介1李玉起(1976一)，男，河南新乡人，硕士生，主要从事岩土工程边坡稳定方面的研究。万方数据GeoStudio软件在堤防边坡稳定计算中的应用作者：李玉起，黄志全，王凤群，LIYu-qi，HUANGZhi-quan，WANGFeng-qun作者单位：李玉起,黄志全,LIYu-qi,HUANGZhi-quan(华北水利水电学院,河南,郑州,450011)，王凤群,WANGFeng-qun(河南黄河勘测设计研究院,河南,郑州,450003)刊名：东北水利水电英文刊名：WATERRESOURCES&HYDROPOWEROFNORTHEASTCHINA年，卷(期)：2007，25(2)引用次数：1次参考文献(5条)1.陈祖煜土质边坡稳定分析的原理、方法与程序20032.王成华土力学原理20023.刘文平.郑颖人.刘元雪边坡稳定性理论及其局限性[期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ]-后勤工程学院学报2005(1)4.JohnKrahnStabilityModelingWithSLOPE/W20045.钱家欢.殷宗泽土工原理与计算1996相似文献(4条)1.期刊论文沈华中.洪卫基于GeoStudio软件的堤坝安全评价-人民黄河2008,30(11)对Geostudio的特点及边坡稳定分析模块SLOPE进行了介绍,并以某概化堤防为例,分析了水位升降、降水、裂缝等因素对堤防安全的影响规律.结果表明:①Geostudio软件结构合理,建模简单,分析功能强大,适用性强;②水位升降速率、降水、纵向裂缝等对堤防安全的影响较大,因此在汛期要注意加强安全保护,必要时应采取相应的应急措施.2.期刊论文陈浩.黄静.林锋GeoStudio软件在土坡饱和-非饱和渗流分析中的应用-四川建筑2008,28(6)在对饱和-非饱和渗流数学模型简要分析的基础上,对影响渗流有限元计算分析结果的一些参数选取方法进行讨论,如非饱和土的水土特征曲线、渗透系数及毛细水头等.利用GeoStudio软件对降雨条件下的土质边坡内部渗流场进行模拟,分析地下水位线、坡体饱和度、压力水头随降雨时间的变化规律.模拟结果与实际情况比较吻合,可为土质边坡稳定性的分析提供参考依据.3.期刊论文李领先基于极限平衡法的边坡稳定性计算-科技信息2009(12)本文将极限平衡法应用于边坡稳定性分析中,利用GeoStudio软件系列中的SLOPE/W软件分别用简布法、摩根斯坦一普赖斯法、斯宾塞法方法对黄陵-延安高速公路K207+690～830段边坡在自然状态和饱水状态两种工况下进行了稳定性计算.计算结果表明:在饱水状态下比在自然状态条件下所得的稳定性系数要小20%左右,可见水对边坡稳定性影响是相当大的,对边坡的稳定性起到了决定性的作用.4.学位论文刘保东石灰处治膨胀土路堤长期稳定性试验研究2008本文以广西百色典型膨胀土为研究对象，通过室内环境模拟试验、机理试验、边坡稳定性分析计算，探讨环境因素作用下土体内温、湿度场的分布变化规律，分析石灰处治膨胀土路堤边坡强度和长期稳定性的影响因素及影响机理。通过机理试验确定石灰处治膨胀土填筑时需用的最佳掺灰比、闷灰时间、填筑含水量、压实度等技术指标，保证路堤填筑时的强度和稳定性。通过对环境温湿度、降雨和日照的模拟，量测环境因素影响下土体内温度、湿度变化的数据，观测土体表面裂缝、位移的发展情况。对模型试验结果分析表明，环境温度、湿度的变化对土体表面裂缝发育、土体位移以及土体强度存在一定的影响；日照降雨干湿循环使土体表面产生的裂缝最大宽度5mm左右，最大位移7.1mm，日照降雨干湿循环对土体裂缝和位移的影响比环境温、湿度循环要大。室内干湿循环三轴强度试验结果表明，石灰处治膨胀土强度随含水量的增加而减少，随干湿循环次数的增加而衰减；粘聚力与干湿循环次数存在一定的线性关系，内摩擦角随循环次数变化不大，与循环次数的关系基本呈一条水平线。综合环境模拟和机理试验结果，运用GeoStudio软件的Ceo-Slope模块对石灰处治膨胀土路堤边坡进行稳定性分析，得出气候环境变化对边坡的稳定性影响很大。随着温度、湿度、日照、降雨等气候环境因素的变化，边坡的稳定性急剧降低；对于干湿循环后受水浸泡的边坡，其稳定性相对其他环境因素影响衰减更大；石灰处治膨胀土路堤边坡稳定性与边坡高度有较大的关系，相同气候环境下，坡高越大，边坡稳定系数则越小。引证文献(1条)1.屈建军承载岸堤开挖与锚固支护有限元分析[期刊论文]-现代矿业2009(4)本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dbslsd200702002.aspx下载时间：2010年4月25日