Rocsicence-Slide中文教程

主要内容软件介绍程序设置边界条件支护结构滑裂面材料模型渗流场分析概率分析主要内容软件介绍程序设置边界条件支护结构滑裂面材料模型渗流场分析概率分析概况Slide是一款评价岩质或土质边坡安全系数或者失效概率的二维极限平衡程序，滑面可以是圆弧或者非圆弧形式。程序计算方法基于竖直条分法极限平衡分析(例如，Bishop，Janbu，Spencer等等)；对于给定边坡，可指定已知滑面或者驱动程序使之自动搜索滑面。•圆弧或非圆弧临界滑面的自动搜索•计算方法:Bishop,Janbu,Spencer,GLE/Moergenstern-Price•多种材料类型•概率分析：失效概率，可靠度指标•敏感性分析•地下水分析：浸润面，Ru系数，孔压网络，有限元地下水分析，B-bar系数•拉裂面：干燥或者充水•外荷载：集中或者分布荷载，地震力•支护结构：土钉，土工织物，桩，无限强度域(无滑动搜索)•给定安全系数下的反分析：确定支护力•任意滑裂面的查看•单个滑面分析结果视图显示程序特征主要内容软件介绍程序设置边界条件支护结构滑裂面材料模型渗流场分析概率分析概况Slide程序进行稳定性分析中，可以对计算条件进行预先设置，所能操作的对象有：•条带间作用力方程•地下水分析方法•概率分析•敏感性分析•随机数•工程标题•滑动方向•单位制系统•昀大材料数目•数据输出选项•分析方法基本设置工程标题：用于结果后处理滑动方向：自右向左；自左向右单位制系统：公制；英制昀大材料数：默认情况下，对于岩土体和支护结构，提供的材料数为20个，用户可根据需要修改。程序规定昀大材料数为500个数据输出：程序执行计算过程中，将单个滑裂面的详细结果(如，剪应力，孔压，条间力等)写入后处理文件，用于在后处理程序中查看及成图显示。用户可控制后处理文件中数据写入量：•全局昀不利滑裂面(标准选择)：只将当前所有滑裂面中昀不利者的详细结果数据写入后处理文件•昀大数据输出：对于网格搜索方法，记录每一个滑裂面搜索网格点中昀不利滑面的详细结果；对于不规则滑面，则记录每一个滑面的详细数据。与前者比较，该方法耗时且需要较大的存贮空间注意，无论何种数据输出方法，有以下输出规定：•后处理文件中均保存每一滑裂面的安全系数值•记录已知滑裂面详细数据•上述规定对任意稳定系数计算方法有效(如Bishop,Janbu等等)分析方法Slide程序共提供九种安全系数计算方法：•Ordinary/Fellenius•BishopSimplified•JanbuSimplified•JanbuCorrected•Spencer•CorpsofEngineers#1•CorpsofEngineers#2•Lowe-Karafiath•GLE(GeneralLimitEquilibrium)/Morgenstern-Price(theimplementationoftheGLEmethodinSlideisessentiallyequivalenttotheMorgenstern-Pricemethod)部分条带法稳定条件修正Janbu法：修正Janbu法结果是在Janbu法的基础上乘与一个修正系数f0，以考虑条件力的影响(Janbu法认为条件力为0)：JanbuCorrectedSafetyFactor=*JanbuSimplifiedSafetyFactor其中修正系数是关于坡体形状，土体强度的函数：式中，根据岩体性质不同，参数b1取值方案：•仅有粘结力：b1＝0.69•仅有摩擦角:b1＝0.31•综合强度:b1＝0.50均值边坡GLE方法条间力：如果选择了GLE计算方法，程序默认条间力方程为半周期正弦函数，用户可选择不同方程类型或者自定义方程（共七种）条分数目：潜在滑体竖直条分数目,默认为25。不推荐条分数目大于100，对精度影响微弱，增加计算成本收敛容差：用两次迭代的差值来判断计算是否收敛，默认为0.005，用户可以自定义大小昀大迭代步：对每一滑面进行稳定迭代中允许的昀大迭代数，默认为50。通常3-4个迭代即能满足收敛要求，如果迭代步大于20，建议检查模型参数输入M_Alpha检查：该参数用于计算条带底部正应力，其值的大小取决于条带坡角，材料摩擦角和安全系数：安全系数对于该参数非常敏感，如果在极限计算中，其值小于0.2(默认为0.2)，则结果可能是不正确的，例如：•m_alpha不能小于零，否则法向应力趋于无穷大，得不到安全系数•m_alpha很小(但为非负)，导致较大法向力，则剪抗力比例很大，结果可能不正确•m_alpha是负值，则剪抗力为负，导致安全系数偏低；如果m_alpha为很小的负值，导致很大的负值剪抗力，很可能会产生安全系数为负值的现象，此结果是无意义的拉应力检查：稳定计算中，某些条带底部可能会出现拉应力，究其原因：•底部高孔隙水压力•条带具有陡倾坡角，此类条带通常出现在坡顶默认情况下，程序不进行拉应力检查。该功能计算步骤：•按照正常条件计算稳定系数，得到一确定值底部法向应力•在计算结果中检查滑面内一定范围内条带底部拉应力（默认情况是允许坡顶条带出现拉应力）•一旦拉应力超过材料模型(slide中若干模型)所提供抗拉强度，则将错误警告写入结果文件地下水方案Slide提供6种方法，以满足含有地下水边坡的稳定性分析：•自由液面曲线•Ru系数法•孔压网格法（总水头）•孔压网格法（压力水头）•孔压网格法（孔压大小）•有限单元法计算注：一个分析中只能选择一种地下水方法，但可以将Ru法与自由液面曲线法或者孔压网格法结合使用。B-bar参数可以考虑不排水情况下的超孔压生成Ru系数：考虑孔压的简单方法，孔压大小定义为条带竖直方向地应力的比例，可对不同材料分别指定孔压网格：已知控制点孔压大小，根据控制点网格对当前模型进行插值的考虑算法有限单元法：利用数值方法求解坡体内孔压分布特征，对整个场采用控制方程Ru系数＋自由液面（或孔压网）：程序处理方案：•地下水方案为自由液面，则在某一材料属性中没有使用给定自由液面的情况下，才能使用Ru系数•地下水方案为孔压网法，则在某一材料属性中没有使用给定自孔压网格的情况下，才能使用Ru系数单一准则：在一种材料中只能使用一种地下水方案超孔隙水压力：如果需要考虑在不排水情况下由于瞬时加载作用对孔压的增长效应，则需要使用B-bar系数，瞬时荷载可分类：•增加材料重度•地震力竖直方向分量•外荷载竖直方向分量超孔压的大小为B-bar系数与竖直方向荷载分量的乘积概率分析Slide可以考虑输入参数的不确定性或变化对边坡稳定分析的影响：•样本方法：样本抽样方法决定了概率分析中随机变量的输入分布如何取样。程序提供了两种抽样方案：Monto-Carlo和LatinHypercubeMonto-CarloLatinHypercube•样本数目：每个随机变量产生随机数数目的多少。默认情况下1000个问题：如何确定随机数数目满足精度要求－统计分析收敛曲线统计分析收敛曲线•概率分析方法程序提供两种分析方法：1.全局昀小性分析－其分析特征为：•首先使用确定性方法分析所有滑裂面以确定全局昀小安全系数所对应的滑裂面•对上一步得到的昀不利滑裂面使用随机变量样本值进行概率性分析，执行次数为样本总数。失效概率定义为安全系数小于1的子样本数与总样本数的商•需要注意的是不同的分析方法(Bishop,Janbu)可以得到不同的昀不利滑裂面，则程序对其分别独立分析总则：以昀不利滑裂面的失效概率表征整个边坡的失效概率2.整体边坡方法－其分析特征为：•对每一组随机样本值均进行昀不利滑裂面搜索，如样本总数为1000，则执行1000次搜索。由此可以看出，该方法中每组样本对应一个滑裂面，而滑裂面的位置取决于分析模型，搜索方法以及随机变量分布特征•边坡失效概率定义同样定义为安全系数小于1的子样本数与总样本数之商•不同的分析方法(Bishop,Janbu)可以得到不同的昀不利滑裂面，则程序对其分别独立分析敏感性分析敏感性分析可以确定输入参数对边坡稳定性的影响，其分析流程：•对于给定的敏感性分析变量，程序将其在值域内分为50个区间•确定昀不利滑裂面，使用上述50个值计算安全系数•需要注意的是，在敏感性分析迭代过程中，只能有一个参数作为变量，而其他参数作为常量(确定值)敏感性分析与可靠性分析的区别：•可靠性分析根据分布函数对随机变量抽样，而敏感性分析在一由昀大和昀小值所定义的区间内进行取值•敏感性每次迭代只允许存在一个变量，而概率分析可以拥有全部随机样本主要内容软件介绍程序设置边界条件支护结构滑裂面材料模型渗流场分析概率分析Slide中共有以下边界类型：1.外部边界：封闭的多义线，定义边坡形状轮廓•顶部线段定义了坡面•左，右以及底部线段是任意的，只要其能不影响分析区域即可(类似与边界效应)•每个模型均需要定义外部边界•一个模型中只能存在唯一的外部边界2.材料边界：任意多义线，对外部边界内不同土性材料分区•有效分区必须是由材料和外部边界辅助形成的封闭区域•一个模型中可具有任意多的材料分区材料边界外部边界3.水位线：任意形状多义线，为孔压计算定义自由液面•水位线位于外部边界之外的部分可模拟积水•一个模型中只能定义一条水位线注意情况：•如果定义了Ru系数或者孔压网格，则水位线仅仅定义了浸润面，但不参与孔压计算•当地下水方法采用有限单元法，水位线失效4.压力线：任意多义线，用于孔压计算•一个模型中昀多可有20条压力线，不同的材料区域可使用不同的压力线水位线与压力线：•水位线与压力线两种方法计算孔压方案相同•压力线不能形成积水荷载•水位线允许用户定义干湿密度，但压力线不能•水位线与孔压网格联合使用，则水位线以上孔压网格孔压为零5.拉裂面：任意多义线，用于定义拉裂区域•拉裂面可干燥，部分充水或者完全充水•一个模型只能定义一条拉裂面拉裂面确定昀大拉裂深度：Slide程序提供了三种荷载类型：•分布荷载：考虑到坡体延伸特征，分布荷载表征无限条带状荷载，单位为力/面积。其分布形式可为均匀或者线性荷载•集中荷载：表征集中荷载，单位为力/长度，其中长度表示坡体延伸特征•地震力：水平向或者竖直向的地震力系数分布荷载分布荷载三要素：1.荷载大小：均布型由一值确定；线型由两端部值确定2.荷载方向：垂直于边界；竖直(默认方向向下)；水平(默认指向坡内)；与水平面夹角(自正x方向逆时针方向为正)；与边界夹角(指定与坡面夹角)3.超孔隙压力：模拟瞬态加载均布型线型集中荷载集中荷载三要素：1.荷载大小：由一常值确定2.荷载方向：垂直于边界；竖直(默认方向向下)；水平(默认指向坡内)；与水平面夹角(自正x方向逆时针方向为正)；与边界夹角(指定与坡面夹角)3.超孔隙压力：模拟瞬态加载地震力地震力三要素：1.地震力系数：地震力＝地震力系数×条带重量2.超孔隙压力：模拟瞬态加载地震力主要内容软件介绍程序设置边界条件支护结构滑裂面材料模型渗流场分析概率分析概况Slide中支护结构共有六种：•EndAnchored•GeoTextile•GroutedTieback•GroutedTiebackWithFriction•MicroPile•SoilNail支护力作用方式•为了使支护力起作用，支护结构必须与滑面相交×√•支护力作用点及作用方向1.EndAnchored,GroutedTiebacks,SoilNails作用方向与加固单元延伸方向一致2.GeoTextiles或UserDefined方向可指定EndAnchored元素：1.极限承载力2.纵向间距3.作用方式:主动或被动4.作用方向:与延伸方向一致5.承载力确定F=T/Swhere:T=AnchorCapacityS=OutofPlaneSpacingGroutedTieback元素：1.垫板极限承载力2.纵向间距3.作用方式:主动或被动4.作用方向:与延伸方向一致5.灰浆强度Pullout:Tensile:Stripping:AppliedForce=min(F1,F2,F3)GroutedTiebackWithFriction元素：1.垫