浅谈边坡稳定性评价常用到的几种软件比较

减小字体 增大字体 作者:刘超  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2012-07-28 20:19:03

 1基于ARCGIS软件建模分析法
  ARCGIS由Esri公司开发,开发之初,主要关注于数据编辑或者集中于应用工程,以及花费精力在创建GIS数据库并构造地理信息的强大功能。随着ARCGIS版本的更新,其功能也逐渐丰富起来。
  1.1 ARCGIS原理
  ARCGIS在计算机软硬件支持下,运用系统工程和相关理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以及提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。
  1.2 ARCGIS优缺点
  优点:1)这是全球首款支持云架构的GIS平台,同时ARCGIS10具备了真正的3D建模,编辑和分析能力,并实现了由三维空间向四维时空的飞跃;2)真正的遥感与GIS一体化,并且可对软件直接进行数据输入。
  缺点:1)运用GIS软件建模需借助遥感的影像图形,才能让模型精确,但是高清的遥感影像资料不容易得到;2)通过概率统计原理来进行地震模拟,一般情况下仅适于大范围地域,范围过小则不能收集到足够的资料,不能根据概率统计原理来进行危险性分级。
  1.3 ARCGIS工程案例
  工程案例1 :刘连中等人以汶川地震灾区为例,采用此种方法确定危险性指数,成功的将汶川地震波及到的32个重灾区县,分为四个等级。对于灾害的预防有非常积极的意义。
  工程案例2:对汶川县城城区的南沟和羊岭沟两条泥石流沟进行调查和评价,将遥感(RS)和GIS技术相结,开展了系统的危险性评价、易损性评价、承灾能力评价,风险计算及风险分区评价研究。最终得到泥石流评价图、泥石流易损性评价图及风险评价图。
  2基于SLOPE/W 软件建模分析法
  2.1 SLOPE/W简介及原理
  SLOPE/W 是GEO-SLOPE软件中一款用于边坡稳定性分析的软件,它是基于刚体极限平衡理论(包括力平衡和力矩平衡)建立的程序,同时SLOPE/W 是全球岩土工程界应用最广泛的专业边坡稳定性分析软件。
  2.2 SLOPE/W优缺点
  其优点:1)在计算时,可以采用多种土体模型,通过对模型赋值参数进行边坡稳定性分析;2)SLOPE/W建模容易,操作简单;3)SLOPE/W可以直接用CAD底图建模,能让使用者比较直观的看到图示化最危险滑动面及对应的滑动中心的位置和相应的安全系数;4)可以得到各土条的受力情况和几何尺寸及焦度,以及各物理量随坐标轴的变化曲线,为进一步分析提供了方便;5)SLOPE/W还可以与 SIGMA/W和 QUAKE/W模块结合,可以分别按有限元应力法计算边坡的稳定度和分析在地震荷载作用下的边坡问题。
  缺点:1)采用极限平衡分析法不能解决分析边坡应力和应变的问题;2)传统的极限平衡法在边坡稳定性分析中的主要问题是:为使本身不静定的问题变为静定,要做一些假设。如果这些假设与实际情况不符,则会得到不合理的结果。
  2.3 SLOPE/W工程案例
  
  工程案例:在《基于SLOPE/W 的汾离高速公路靳家庄1#滑坡研究》一文中,应用了SLOPE/W 程序对滑坡的稳定性进行分析与计算。结果表明:该滑坡在天然状态下,整体处于稳定状态;在工程状态下,受水动力条件的变化以及人为活动的影响,易发生复活。这为设计人员提供了参考。
  3基于ANSYS软件建模分析法
  3.1 ANSYS简介及原理
  ANSYS由美国著名力学专家、美国匹兹堡大学力学系教授John Swanson博士于1970年创建发展起来的,它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享和交换,如Pro/Engineer、NASTRAN、I-DEAS、AutoCAD等。能够进行结构静力分析、结构动力学分析,结构非线性分析及流体力学等分析。是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
  原理:ANSYS以有限元为计算的理论基础。
  3.2 ANSYS优缺点
  其优点在于:1)能够与众多CAD软件数据接口;2)实现多场及多场耦合分析;3)具有强大的非线性分析功能;4)支持多种自动网格划分技术;5)图案显示直观,同时还可以输入参数进行动态观察;6)在解决小变形问题,ANSYS比其他分析软件更有优越性。
  缺点:1)ANSYS前期处理的实体建模和网格划分模块操作复杂;2)对于一般的边坡工程,划分的单元网格可能上万,计算量非常大,相应的对计算机要求较高。
  3.3 ANSYS工程案例 工程案例1:对攀钢西昌钒钛钢铁新基地工程的稳定性分析。该项目属一级边坡工程,场地工程地质条件复杂,地形地貌变化大。基于ANSYS的有限元强度折减法求得边坡安全系数,最后通过计算得出边坡安全系数为1.47。
  工程案例2:在三峡库区三期地质灾害治理工程中,对土质滑坡中的抗滑短桩水平位移用ANSYS分析,得出了两点认识:第一,在滑坡治理中,让桩出现“大变形”的设计是极其经济的;第二,以桩受压区边缘的最大变形拟定为超大直径抗滑短桩的变形是合适的,这对于抗滑桩变形监测的布点具有重要指导意义。

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