刚体极限平衡

摘要： 有别于平面滑动与圆弧滑动,具有复合底滑界面的滑坡体在滑移过程中,滑体各部位滑移方向因必须适应底滑界面的倾角而各不相同。滑体经过底滑界面转折部位时其滑移方向会产生突变,这种突变诱导滑体内部产生剪切破裂面,滑体内部的抗剪阻力则阻碍这种剪切破裂面的形成,从而有利于滑体的整体稳定。针对前缓后陡的复合滑动边坡,提出了考虑滑体内部剪切破裂面的三滑面刚体极限平衡分析方法,从而反映滑体内部抗剪阻力对边坡稳定的约束机制。以Vajont滑坡为例进行了详尽的案例分析,结果表明,复合滑坡体存在客观的内部剪切约束机制,三滑面刚体极限平衡分析可以充分反映这种机制,该方法可为具有复合底滑界面的边坡稳定性分析提供新的思路和方法。

摘要： 针对露天矿端帮产生裂隙时的边坡形态设计问题,以宝日希勒露天矿东帮为工程背景,根据现场实际情况并结合岩土物理力学参数反分析方法确定了东帮弱层的物理力学参数,应用刚体极限平衡软件定量分析了东帮地表向东推进距离与边坡稳定性的关系及其潜在滑坡模式。结果表明:该露天矿东帮的边坡稳定性主要受610平盘处弱层的控制,潜在滑坡模式为以610平盘处弱层为底界面的切层-顺层滑动;参照以往的地质成果与传统反分析方法,分别计算不同内摩擦角时的边坡稳定性,确定弱层的黏聚力为0 kPa,密度为1.9 t/m3,内摩擦角为8°;东帮边坡稳定性随推进距离增加而更为稳定,最终确定当东帮地表向东推进100 m时,边坡稳定系数Fs=1.251,满足安全储备系数的要求,此时的东帮边坡形态为最优形态。

摘要： 针对露天矿端帮产生裂隙时的边坡形态设计问题,以宝日希勒露天矿东帮为工程背景,根据现场实际情况并结合岩土物理力学参数反分析方法确定了东帮弱层的物理力学参数,应用刚体极限平衡软件定量分析了东帮地表向东推进距离与边坡稳定性的关系及其潜在滑坡模式.结果 表明:该露天矿东帮的边坡稳定性主要受610平盘处弱层的控制,潜在滑坡模式为以610平盘处弱层为底界面的切层-顺层滑动;参照以往的地质成果与传统反分析方法,分别计算不同内摩擦角时的边坡稳定性,确定弱层的黏聚力为0 kPa,密度为1.9 t/m3,内摩擦角为8°;东帮边坡稳定性随推进距离增加而更为稳定,最终确定当东帮地表向东推进100 m时,边坡稳定系数F8=1.251,满足安全储备系数的要求,此时的东帮边坡形态为最优形态.

摘要： 水库右岸边坡为顺向坡,在施工期右坝肩开挖时,坝肩发育了一条深切山体的裂隙L1,由于坝体开挖,在下部形成临空区域,右岸边坡可能形成以L1裂隙面为拉裂面,岩层层面为底滑面的滑动。

摘要： 针对岩体中赋存弱层这一类复杂地质条件的边坡,以新岭露天矿为工程背景,应用刚体极限平衡法定量分析了东帮边坡潜在滑坡模式;优化设计了东帮边坡的最优形态;确定了东帮边坡的最优边坡角;应用以强度折减理论为基础的数值模拟软件对东帮边坡稳定性进行了数值模拟,揭示了东帮边坡的变形破坏机理.结果表明:新岭露天矿东帮边坡稳定性的关键影响因素为煤层底板弱层;东帮边坡形态优化后的最优边坡角为26°;东帮边坡弱层由于受到上部岩体的挤压产生塑性屈服,当与上部岩体产生的裂隙贯通后,坡体内部滑动带形成,带动滑体发生剪切变化,即滑体沿着弱层的方向滑出.

摘要： NB/T35026-2014《混凝土重力坝设计规范》中的多滑动面深层抗滑稳定计算方法,将坝体坝基均进行条分.考虑岩体中可能存在的节理裂隙,对坝基岩体进行条分符合客观实际,也是刚体极限平衡法的要求;而对坝体进行条分,将改变坝基竖向力的传力机理,从而影响计算精度.基于坝基面传力机理,对比分析了坝体条分和建基面应力分摊两种传力方式对计算结果的影响,并对滑移通道倾角和力学参数进行敏感性分析,进一步论证两种传力方式对计算结果的影响规律.结果 表明,坝体条分情况下,坝体竖向荷载将在滑移通道上游区域大、下游区域小,当上游区域滑面倾向下游时,计算安全系数将偏小;反之,安全系数将偏大.

摘要： 针对露天矿内排土场在堆叠过程中的边坡形态问题,以哈尔乌素露天矿内排土场为工程背景,应用刚体极限平衡软件定量分析了内排土场堆叠至不同高度时的边坡稳定性及其潜在滑坡模式,采用数值模拟软件FLAC3D对内排土场边坡进行模拟分析,揭示了内排土场边坡的变形破坏形式及其滑坡机理.结果表明:哈尔乌素露天矿内排土场的潜在滑坡模式及其稳定性主要受基底弱层的控制;优化后排弃至1025平盘时边坡角度为18°、排弃至1095平盘时边坡角度为17°、排弃至1165平盘时边坡角度为16°、排弃至1200平盘时边坡角度为16°;内排土场边坡的滑坡机理为基底赋存的弱层在排弃物料的自重作用下产生塑性屈服,其与排弃物内部产生的滑裂面贯通时,边坡岩体发生剪切破坏并沿内排土场基底弱层挤出.%For the problems of slope shape during stacking process of inner dump in open pit mine, taking the inner dump of Haerwusu Open Pit Mine as the engineering background, the inner dump slope stability and the potential landslide are quantitatively analyzed by using rigid body limit equilibrium software, and the analysis of inner dump slope by numerical simulation software FLAC3D reveals the mechanism of deformation and destruction of the inner dump slope. The results of our study indicate that the potential landslide model and stability of inner dump in Haerwusu Open Pit Mine are mainly controlled by the weak layer of basement; the slope angle is 18°, 17°, 16°, 16° when the abandoned materials are discharged to 1025 flat disk, 1095 flat disk, 1165 flat disk, and 1200 flat disk respectively after the slope shape optimization; the landslide mechanism of the slope of the inner dump is that the weak layer produces plastic yield under the self-weight of the dumping material, and the sliding surface linkage occurred from the inner of the dumping material, the rock mass of the slope is shearing and extruding along the weak layer of the base of the inner dump.

摘要： 《混凝土重力坝设计规范》(NB/T 35026-2014)给出的多滑面深层抗滑稳定计算方法,以条块抗力ΔQi满足内力平衡条件求解抗力作用比η.由于ΔQi与水平向的夹角Φi各不相同,规范方法进行ΔQi的标量求和没有物理意义,未能真正满足内力矢量平衡.因此,规范方法理论体系不严谨,在Φi不相等时求解结果可能是错误的.鉴于规范方法的不足,以条块之间的剪力Qi替换ΔQi,对规范公式进行修正,并提出基于单变量η的迭代求解方法,解决了规范存在的问题,提高了多滑面稳定计算的实用价值.通过典型算例和工程实例,进一步验证了规范方法的不严谨可能导致不可接受的计算错误,同时证明了文中提出的优化方法的准确性和实用性.

摘要： 大岗山拱坝坝址区地质条件复杂、地震烈度高,其坝肩抗滑稳定关系到整个工程的安全;本文采用刚体极限平衡法,计算分析其坝肩抗滑稳定;考虑到大岗山拱坝的重要性及刚体极限平衡法的局限性,需通过综合措施,来最终评价大岗山拱坝的稳定安全度.

摘要： 边坡治理措施中最常用的就是抗滑桩工程，但目前其设计与计算理论却非常不成熟，设计过程中的很多问题都依赖于人为假设，设计结果也非常保守。在FLAC3D数值模拟的基础上，提出了基于该软件的抗滑桩设计方法。由于数值计算能够相对准确的模拟滑坡传力和抗滑桩受力过程，因而其设计结果也就更符合实际情况。本方法的提出，突破了人们长期以来以经验为主的刚体极限平衡设计体系，对指导实际抗滑桩的设计和施工，以及今后抗滑桩的设计研究具有一定的参考价值。

摘要： 本文首先从推力计算和工程实际出发，介绍了符合经典力学的传递系数法的来源，然后根据刚体极限平衡条件，推导了传递系数法，两者是吻合的。同时也分别从推力计算和刚体极限平衡条件推导了基于摩尔-库仑理论的传递系数折减法。证明了传递系数法没作任何简化，其计算原理是正确的，且计算结果能满足工程要求，是传递系数折减法的原型，而传递系数折减法则是传递系数法的衍生，是存在一定问题的。最后结合滑坡勘察实际，指出了误解传递系数法的原因。

摘要： 对于混凝土拱坝,确保拱座稳定是拱坝设计中的关键课题之一.江口水电站坝肩抗滑稳定采用刚体极限平衡法,对坝肩的平面稳定问题及三维整体稳定问题进行了分析计算,并通过地质力学模型试验,对该拱坝的坝肩进行了稳定复核.

摘要： 本发明公开了一种消除平衡悬架钢板弹簧刚体转动误差的载荷激励分析方法，其特征是通过对平衡悬架钢板弹簧总成进行道路测试，利用位移传感器分别检测平衡悬架钢板弹簧总成前后两端相对于车架的位移响应信号，采用时变频率的高通滤波方法消除平衡悬架钢板弹簧刚体转动误差，获得位移响应信号；在有限元软件中构建平衡悬架钢板弹簧的虚拟样机模型，计算虚拟样机模型在给定载荷作用下钢板弹簧总成的应力结果，针对获得的应力结果和位移响应信号计算平衡悬架钢板弹簧总成任意点处的应力与位移对应的关系。本发明方法能够消除随机载荷激励下平衡悬架钢板弹簧的刚体转动对其位移形变测试带来的误差，提高平衡悬架钢板弹簧可靠性评估准确度。

摘要： 本发明提供了一种基于可变形刚体机构综合理论的刚体链连接方法，采用刚体链和虚拟链相互转化的方法，可将实际刚体链转化为只存在转动副(和球副)的虚拟链，因此除了要求解第一个虚拟链段的起点坐标位置外，只需要求解各个虚拟链段起点处的方向角，由此可以对虚拟链方向角设置统一的变化上限来求解。而且，由于虚拟链中各链段的结构是简化了链段的结构，每个链段都是线性的，只需考虑其起点和终点(即节点)，因此在求解过程中极大地减小了计算量，可以提高计算速度。

摘要： 本发明涉及一种自主平衡行驶自行车机械动力系统及其多刚体动力学模型，该机械动力系统包括：机械系统、电气控制系统，机械系统包括车体、后轮、前叉和前轮；电气控制系统包括工控机、直流电源和电子陀螺仪，前叉与车体连接处设有前叉尾迹调整装置，后轮设有伺服驱动电机，前轮设有方向调整伺服驱动电机，分别与通过总线与工控机连接；采用Kane法建立了自主平衡行驶自行车的多刚体动力学模型。本发明的有益效果是：为自主平衡行驶自行车的结构、参数优化和控制系统设计提供了可靠的理论依据；依靠多刚体动力学模型建立了自主平衡行驶自行车状态空间模型，基于速度函数的串级最优控制算法实现自行车自主平衡行驶。

摘要： 本发明公开了一种消除平衡悬架钢板弹簧刚体转动误差的载荷激励分析方法，其特征是通过对平衡悬架钢板弹簧总成进行道路测试，利用位移传感器分别检测平衡悬架钢板弹簧总成前后两端相对于车架的位移响应信号，采用时变频率的高通滤波方法消除平衡悬架钢板弹簧刚体转动误差，获得位移响应信号；在有限元软件中构建平衡悬架钢板弹簧的虚拟样机模型，计算虚拟样机模型在给定载荷作用下钢板弹簧总成的应力结果，针对获得的应力结果和位移响应信号计算平衡悬架钢板弹簧总成任意点处的应力与位移对应的关系。本发明方法能够消除随机载荷激励下平衡悬架钢板弹簧的刚体转动对其位移形变测试带来的误差，提高平衡悬架钢板弹簧可靠性评估准确度。

摘要： 本发明提出了一种三线扭摆法刚体动力学参数测试台，所述测试台包括测试台顶盘（11）、三根摆线（6）和托盘（4），其特征在于，所述测试台进一步包括三只力传感器（10）、配重块（5）以及托盘参考标识（14）；所述三只力传感器（10）分别位于三根摆线（6）的上端，并刚性固定于顶盘（11）的三个呈圆周均匀分布的上悬点上；所述托盘参考标识（14）是位于托盘上表面的位置标识。本发明的测试台通过配重块5和托盘参考标识的配合，确保三线摆测量的对心要求，保证了测量精度；可以快速地获得所加配重块相对于扭摆轴线的转动惯量，只需一次测量便可获知被测物体的定轴转动惯量。

摘要： 平衡刚体运动演示仪的技术领域属理论力学中刚体动力学的范畴。刚体在一般情况下的平衡与平衡刚体的运动，过去在刚体动力学中没有定义和论述，本专利发明与申请人景毅林教授2004年在《力学与实践》第5期发表论文“论刚体的平衡”，详细探讨和研究了这一问题。刚体在平衡状态下，刚体的质心保持静止或匀速直线运动状态。刚体的转动可证有三种情况(可参见《力学与实践》2004年第5期景毅林文“论刚体的平衡”)。平衡状态的刚体的各种运动有的很难演示和想象，本发明——两种平衡刚体运动演示仪可演示平衡刚体的各种运动。它填补了理论力学平衡刚体运动演示领域的一个空白，可广泛应用于高校物理专业理论力学课程的教学。

摘要： 本发明提供了一种基于可变形刚体机构综合理论的刚体链连接方法，采用刚体链和虚拟链相互转化的方法，可将实际刚体链转化为只存在转动副(和球副)的虚拟链，因此除了要求解第一个虚拟链段的起点坐标位置外，只需要求解各个虚拟链段起点处的方向角，由此可以对虚拟链方向角设置统一的变化上限来求解。而且，由于虚拟链中各链段的结构是简化了链段的结构，每个链段都是线性的，只需考虑其起点和终点(即节点)，因此在求解过程中极大地减小了计算量，可以提高计算速度。

摘要： 本实用新型公开了一种研究刚体平衡类型的趣味教具，属于教学用具领域，包括平台，平台上设有人形躯干，人形躯干与平台为两点接触，在人形躯干的两侧设有螺栓连接的手臂，手臂与人体躯干之间设有可调节的夹角，手臂端部连接有水平放置的平衡杆，在平衡杆的两端分别通过配重杆连接有配重。本实用新型可以在课堂上演示刚体的二种平衡类型：稳定平衡和不稳定平衡，生动形象，趣味性强。本实用新型结构简单，制作成本低，演示方便，演示可靠性强，外形美观，采用该教具具有较高的性价比和实用性。

摘要： 本实用新型提出了一种主动平衡的三线扭摆法刚体动力学参数测试台，所述测试台包括测试台顶盘（11）、三根摆线（6）和托盘（4），其特征在于，所述测试台进一步包括三只力传感器（10）、配重块（5）以及托盘参考标识（14）；所述三只力传感器（10）分别位于三根摆线（6）的上端，并刚性固定于顶盘（11）的三个呈圆周均匀分布的上悬点上；所述托盘参考标识（14）是位于托盘上表面的位置标识。本实用新型的测试台通过配重块5和托盘参考标识的配合，确保三线摆测量的对心要求，保证了测量精度；可以快速地获得所加配重块相对于扭摆轴线的转动惯量，只需一次测量便可获知被测物体的定轴转动惯量。

摘要： 本发明涉及地下洞室围岩块体稳定分析领域，具体涉及一种融合刚体极限平衡法和有限元法的地下洞室块体稳定分析方法，极大地提高了对地下洞室块体稳定分析的准确性。技术方案包括：建立块体三维几何模型，采用刚体极限平衡法计算块体的安全系数，获得第一安全系数；建立块体三维有限元模型，在块体三维有限元模型上，考虑块体滑面的黏聚力和摩擦系数，以及重力、预应力合支护力、非预应力合支护力、地下水以及地震力，对各滑面上的单元节点的应力，再根据刚体极限平衡法计算块体安全系数，获得第二安全系数；比较第一安全系数与第二安全系数的大小，取较小值作为块体稳定安全系数。本发明适用于对地下洞室围岩块体的稳定性分析。