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Slide3边坡工程应用解决方案

发布时间:	2017-10-25
来源:	www.cntech.com
相关产品：	Rocscience_Slide3

简介

Slide³是Rocscience公司于2017年为土木工程师测算复杂地表的安全系数（Factor of Safety）而量身定制的采用三维极限平衡算法计算边坡稳定性的新工具。Slide³模块是Rocscience公司在工程领域多年经验积累的产品，可模拟其他二维计算模型中是无法全面模拟的复杂模型，快速计算诸如山崩、MSE挡土墙、土钉等复杂地情的安全系数，且无需额外添加材料参数。Slide³可为各个领域提供岩土力学的参考数据。

图 1挖掘出的边坡模型

1.几何模型导入（Geometry Import）

Slide³的三维模型是在RS³（V2.0）上的3D有限元模块的基础上建立的。如果使用者已经很熟悉RS³的建模应用，那么使用者可以用相同的方法在Slide³上进行三维建模。由于矿藏、边坡的几何模型常常以其他已有的文件形式流通，所以Slide³也可通过文件导入的形式进行三维建模（支持诸如dxf、dwg、obj、stl、step、igs、xyz等大部分3D模型通用格式）。文件导入功能可通过几何（Geometry）>导入（Import）实现（如下图2）。

图 2几何模型的文件导入选项界面

2.钻孔几何（Geometry from Boreholes）

在下面的案例中（图3），已经通过五个地钻位置提取出的数据对带有软弱土层的基层地质进行了修正。L型堤坝通过拉升二维剖面的方式加于地基之上。蕞后使用检索法检测到全局蕞小面在堤坝穿过软弱图层的那一侧。

图 3建立在若土层上的堤坝

3.地下水（Groundwater）

地下水孔隙水压力在Slide³中可通过以下方式进行定义：

Ø 水位信息（地下水位或者水压线）

Ø 孔隙水压力网

Ø Ru系数

当地下水位定义在地面之上时，积水将会自动加载入计算中。

图 4在地表之上的地下水位将会自动创建积水层

RS³中有限元分析模块中计算出的孔隙水压力网可导入到Slide³中。在下列模型中，通过RS³建立地下水渗流瞬态态有限元分析，然后将算出的孔隙水压力以网格形式从RS³中导出，再导入Slide³中进行边坡稳定性计算。

图 5孔隙水压力网从RS³有限元分析模块中导入到Slide³中的峡谷堤坝模型中

图 6下游中的临界滑移面

4.水位骤降分析（Rapid Drawdown Analysis）

水位骤降分析功能可在Slide³中实现。在地下水的高级设定中（Advanced Goundwater），使用者可选择4种不同的水位骤降法。安全系数的计算是基于初始地下水位以及部分水位骤降模型的基础之上实现的。

图 7黏土心坝墙的水位骤降全模拟模型

5.材料模型（Material Models）

Slide³中提供了多种不同的岩土体模型，包括摩尔库伦模型（Mohr-Coulomb）、不排水系统模型（Undrained）、各向异性模型（Anisotropic）、广义胡克布朗模型（Generalized Hoek-Brown）等等多达15种材料本构模型。

6.支护（Support）

Slide³可提供以下支护类型：

Ø 锚杆

Ø 土工布

Ø 注浆锚杆

Ø 阻力式注浆锚杆

Ø 微桩

Ø 土钉

Ø 自定义支撑结构

Slide³的支护结构可应用于三维中的任意方向，且可作为单独的锚钉或者以阵列的形式来加载。方向选项可选择包括垂直、倾向/倾伏角或者向量。

图 8附带高量载荷的土钉阵列作用于挡土墙上

以下模型中展示了用土钉固定的破坏面。计算结果中只展示了通过破坏面的土钉，未通过破坏面的土钉被视为不提供任何支撑力并不会显示。

图 9破坏面中的土钉

7.载荷（Loading）

Slide³的载荷方式有：

Ø 点载荷

Ø 分布载荷

Ø 地震载荷

载荷可以作用于三维中的任意方向或者任意方位。在下列案例中，通过添加载荷（Add Load）中的映射多段线选项（Imprint Polyline）来添加放置于边顶附近的垂直建筑载荷。载荷的作用效果可以在临界滑移面的基础正应力云图中看出。

图 10边坡顶部附近的局部超载效果

8.检索方法（Search Methods）

Slide³中的临界滑移面检索方法是一个高度自动化且所需的用户输入甚少的一个功能。初始的试算滑移面可以通过球面（Spheres）或者椭圆体（Ellipsoids）生成；然后，表面变更功能将会继续优化检索一个安全系数更低的通用破坏面。三维失稳方向会在分析过程中自动判断，如非必要，使用者不需要特定的去定义失稳方向。