水位升降对顺层岩坡稳定性影响的上限分析方法

在构造顺层岩石边坡的简单直线破坏模式基础上,将强度折减技术与极限分析上限定理结合,推导边坡内外水位升降影响条件下的顺层边坡稳定性安全系数的目标表达式,并采用序列二次规划迭代法进行求解。通过算例计算,分析水位变化参数对顺层岩石边坡坡体安全系数和潜在破裂面的影响。研究结果表明:边坡内外水位升降对边坡安全系数和破坏范围存在不可忽视的影响,但当岩层倾角处于一定范围时,岩层倾角对边坡安全系数和破坏范围的控制程度更强。     

公路缓倾互层岩质边坡失稳数值模拟研究

本文在前人研究的基础上,论述缓倾软硬互层岩质边坡主要在自重、风化作用、溶蚀作用及软弱夹层软化作用下形成危岩体,危岩体主要受软弱基座和断续延伸的外倾结构面控制;斜坡受灰岩岩溶发育的影响较大,灰岩的力学强度呈现不同强度的降低,是崩塌的易发岩组;综合各个内在及外在因素采用工程地质过程机制分析法,得出该边坡危岩体破坏模式为倾倒式破坏;危岩体演化过程中斜坡岩体内部裂隙的发展方向是自下而上的,且随着变形的发展,在软弱夹层处出现向坡体外部的塑性变形。     

基于遍布节理模型的顺层边坡稳定性影响因素分析

在应力作用下,层状岩体表现出相对于均质各向同性的岩体更为复杂的力学行为,针对该种岩层采用目前广泛使用的各向同性本构模型在受力行为及变形破坏的机理上会造成较大的误差,以成都至兰州高速铁路某隧道洞口段边坡工程为研究背景,采用FLAC~(3D)自带遍布节理模型(ubiquitous-joint模型)描述层状岩体的各向异性特征,对岩体及节理面的稳定性影响参数进行强度折减并分析其与边坡安全系数的关系。结果表明:边坡的整体安全系数F随节理面倾角呈先减小后增大再减小的趋势;岩体与节理面的黏聚力、内摩擦角的相对值大小影响边坡安全系数的变化规律,而与绝对值大小无关,并且均在安全系数最低的30°倾角表现更高的敏感性,层状岩体的剪胀性对边坡安全系数的影响与节理模型的范围和岩体与节理面的内摩擦角相对值有关。     

含软弱夹层顺层岩质边坡稳定性分析及处治研究

为解决含软弱夹层的顺层岩质边坡失稳问题,以锦赤铁路某顺层岩质边坡为研究对象,基于工程地质资料,分析该类滑坡的发生机理。建立力学模型,采用工程类比法、室内试验法和反算法确定边坡安全系数,以及软弱夹层结构面抗剪强度和岩层失稳横向极限长度,计算得出该边坡的剩余下滑力为1 684. 8 kN/m。针对滑移-拉裂型顺层边坡的破坏模式,提出通过反压回填、刷方减重、夯填裂缝等措施减少下滑力,设置抗滑桩和锚杆框架梁等综合处治措施。基于算得的剩余下滑力,采用定量分析法,得出抗滑桩和锚杆框架梁的布置形式:抗滑桩截面为2. 25 m×2 m,桩长18 m,桩间距为6 m;锚杆框架梁的锚杆间距为3. 6 m,菱形布置。监测数据表明,处治效果较为理想,可为此类顺层滑坡的预防和处治提供借鉴。     

铁路刚构斜拉桥主墩大型基础深切灰岩顺层山坡治理技术

以黔张常铁路长湾澧水大桥2号墩大型基础深切灰岩顺层山坡的加固为依托,通过分析灰岩中软弱夹层的形成、层位及边坡稳定性,确定边坡的治理措施。对灰岩节理发育情况和滑面进行地质调查,结合钻孔判定软弱夹层的层位;再结合边坡稳定性检算,分析边坡的稳定性。研究结果:层面充填泥土的浅层灰岩处于临界状态,遇扰动可能滑动;基坑开挖后,按深层层面抗剪强度检算的边坡稳定系数不能满足要求。优化设计与施工组织,采取降低临空面高度、减少施工因素影响、加固边坡等综合治理措施。     

强度折减法在高陡岩质边坡工程中的应用

岩体中含有大量的不连续面,如层面、节理、裂隙、软弱夹层、岩脉和断层破碎带等,传统的瑞典条分法等往往难以应用于岩质边坡的稳定性评价。本文基于强度折减法,采用有限元软件ANSYS研究了高陡岩质边坡的稳定性分析方法。对实际工点的分析结果表明,该方法能够较好地反映出高陡岩质边坡具有拉裂性质的破坏机理,未加固工点边坡安全系数为1.09;加固边坡的安全系数为1.30,表明边坡病害得到了根治。此外,采用刷方和预应力锚索加固相结合的方案可以有效控制高陡岩质边坡变形,可供类似工程借鉴和参考。     

基于极限分析有限元与强度折减法的边坡稳定性分析方法

采用极限分析有限元结合强度折减理论对边坡稳定性进行研究,定义无量纲参数P并将所得边坡安全系数作为判定边坡是否失稳的依据,将计算所得安全系数与已有文献结果进行比较验证,验证结果表明所采用方法能够更好地评估边坡稳定性。对不同参数影响下的边坡稳定性进行分析,讨论了摩擦角对边坡失稳破坏模式的影响。研究结果表明:所采用方法求得的安全系数上下限差值小于1%,可以用上下限的平均值来评估边坡安全系数;边坡坡脚、摩擦角和P对边坡稳定性均有很大的影响。     

地震作用下含岩桥边坡系统可靠性分析

对于岩质边坡而言,节理面是边坡的失稳潜在影响因素.在地震作用下,地震所产生的附加力会进一步影响边坡的稳定性.基于平面岩质边坡模型,研究其在地震作用下的稳定性,并对其系统可靠性进行评估.采用极限平衡法推导平面型岩质边坡安全系数的计算公式,并利用拉丁超立方体抽样(LHS)方法估算其可靠性.以此确定不同的破坏模式对系统可靠性指标的影响程度,并分析不同的参数以及张拉裂缝位置对平面型岩质边坡可靠性的影响.研究结果表明:在系统可靠性评估过程中,LHS方法有着较高的计算效率.平面型岩质边坡各种破坏模式对系统可靠性的影响程度有所差异.张拉裂缝位于坡顶时其倾角以及水平地震因子对系统可靠性指标的影响均较为显著.边坡破坏概率随着块体裂隙连通率的增大而显著增加.     

地质勘察时顺层路堑边坡稳定性的初步判定方法

基于对顺层边坡稳定性影响因素的研究成果,从路堑边坡岩层走向与线路夹角、不同岩性岩层结构面综合内摩擦角、岩层倾角、岩层厚度等方面对地质勘察时顺层路堑边坡稳定性的初步判定方法进行探讨。结果表明:岩层走向与线路夹角是路堑边坡稳定性的首要判定条件;对高度不大于30 m的边坡,岩层结构面倾角大于其综合内摩擦角是判定路堑边坡稳定性的条件之一;岩层倾角在10°～85°时路堑边坡受到破坏,大于85°时破坏模式转变为倾倒破坏。对顺层路堑边坡稳定性进行初步判定后须经设计检算确定支挡防护措施。     

含软弱夹层地基上轨道梁承载力有限元分析

考虑轨道梁与地基、软弱夹层与相邻土层间的界面作用,建立轨道梁与地基作用体系的有限元模型,分析轨道梁荷载作用下含软弱夹层地基承载能力。依据本文计算结果给出了相应设计方案。通过与试验结果的比较分析,证实了计算模型和计算结果的合理性。研究结果表明:规范方法计算结果偏保守,本文的分析方法更能反映结构与地基作用特性,计算结果与试验结果接近,给出更为合理的承载能力评价;对于含软弱夹层地基,基础垫层厚度和软弱夹层厚度对地基承载力计算结果影响较大;随着轨道梁刚度变化,地基承载能力和变形特性不同,而柔性轨道梁对地基适应性更好,结构受力也更合理。     

考虑拉裂缝的斜坡软弱地基路堤稳定性分析

评述斜坡软弱地基路堤稳定性研究面临的挑战性,应用极限平衡法软件Slide、有限元法软件Phase2,分别从推力线分布状况、达到临界剪切强度折减时单元拉伸屈服分布状况角度出发,探讨斜坡软弱地基路堤稳定性分析中引入拉裂缝的必要性;在极限平衡法基础上,利用敏感性分析法确定拉裂缝分别在干燥和完全充水条件下的最不利深度;分析拉裂缝引入后对稳定安全系数、最危险滑面形态及条间法向力的影响,阐述拉裂缝水分充填对稳定性的不利作用。研究结果表明,敏感性分析法可较好地确定拉裂缝的深度;考虑拉裂缝后,滑块土条条间法向拉力消失,稳定安全系数降低,设计更趋于安全,拉裂缝完全充水将进一步加剧斜坡软弱地基路堤稳定安全系数的降低;滑面由上部垂线和下部圆弧共同组成,其形态更真实客观。     

基于位移等值面的边坡点安全系数分析

为了计算坡体局部稳定性并定量分析边坡滑动机理,本文提出一种新的点安全系数计算方法。假定边坡体内任一点的潜在滑动面与通过该点的合位移等值面具有位置一致性,选用Bezier双三次曲面对通过节点的位移等值面进行拟合,曲面上点的位移梯度即为曲面在该点的法向量,节点位移矢量在位移等值面上的投影为该点的滑动方向,据此计算破坏面上的正应力和滑动方向的剪应力。定义边坡点安全系数为该点抗剪强度与滑动方向上剪应力的比值。与基于应力状态的点安全系数不同,本文方法在位移等值面上定义点安全系数,考虑了边坡体的实际滑动方向,更符合边坡的破坏特征。通过ACADS边坡考题验证本文方法的正确性,本文方法能够为边坡工程三维稳定性分析和滑动机理研究提供思路。     

塑性极限分析上限法在边坡安全系数求解中的应用

基于塑性极限分析上限法在边坡中建立一个合理的速度场,取滑动面为对数螺旋曲面,分别求得边坡滑动体、外荷载所做外功率和滑动面上内能消散率的计算表达式.然后定义材料强度储备安全系数为边坡的稳定安全系数,即边坡中岩土体的c和φ按同一比例折减后边坡达到极限平衡状态,由此可求得边坡处于极限状态时的外功率与内能消散率.再结合虚功率方程得出边坡安全系数的表达式,进而求得其最小上限解,便能确定边坡最不利滑动面的位置以及其最小安全系数.最后,以一个边坡安全系数求解为算例,把本文的计算结果与多种传统方法的计算结果比较,证明本文所提出的方法合理可行.     

黄土路堑边坡的稳定性分析

本文针对黄土挖方边坡采用有限元法分析其开挖过程中的变形发展过程，并与强度折减法和极限平衡法进行了比较，结果表明强度折减法由于人为降低了土体的抗剪强度，确定的安全系数小于有限元法，但仍大于极限平衡法；同时，应用三轴加载应力应变模型确定的安全系数小于围压卸荷应力应变模型确定的安全系数．这些分析结果对于黄土路堑边坡工程的建设具有重要指导意义．     

土体参数对多级均质边坡滑动面的影响

基于极限分析上限法和强度折减技术,根据边坡极限平衡状态下内外能耗相等原理,推导多级台阶式边坡安全系数极限上限表达式。编制序列二次规划法程序,通过搜索边坡最危险滑动面及其对应最小安全系数,探讨土体参数对多级边坡滑动面形态和位置的影响。研究结果表明:多级边坡滑动面形态和位置分布受无量纲参数ηcφ=c/(γhtanφ)控制。当ηcφ为定值时,黏聚力c或内摩擦角φ任一值改变对滑动面位置均无影响,滑动面位置保持不变;当ηcφ增大时,边坡失稳模式由浅层破坏转变为深层破坏,滑动面由近坡面向边坡内部移动。同时,参数tanφ/Fs的值随着ηcφ增大而逐渐减小。ηcφ较小时,上陡下缓坡体外形不规则的边坡有可能发生局部失稳,且随着无量纲参数ηcφ的增大,边坡滑动面形态有从局部破坏逐渐变化为整体破坏的趋势。本文研究有助于工程实践中判断多级边坡潜在滑动面位置,快速确定多级边坡安全系数,对高大边坡工程实际的设计施工与防护具有实用价值。     

顺层岩质边坡开挖变形特征模型试验研究

为了研究顺层岩质边坡的变形破坏特征,预测边坡开挖后的变形趋势,以便于确定边坡开挖和支护参数,在相似原理的基础上,结合贵州织金茶店乡现场实际情况,进行了开挖坡角30°和50°的2组模型试验。试验结果表明:含多层软弱夹层顺层岩质边坡破坏多在边坡中后缘产生拉裂缝,拉裂缝均由上及下、由表及里向坡脚延伸;开挖坡角30°时,边坡破坏集中在4～7 m深处,开挖坡角50°时边坡破坏集中在15～35 m深处。通过对试验数据的拟合分析得到开挖边坡破坏范围的计算公式。     

地质环境因素在包西铁路庆兴隧道进口边坡失稳中的作用

通过分析包西铁路庆兴隧道进口边坡围岩变形失稳的原因,特别是对于包括地质结构(围岩的软弱夹层、围岩中的软弱结构面等)、活动断层构造、现代构造地应力、区域地下水、地表水等方面的地质工程因素进行了研究,指出控制边坡变形的因素主要是高地应力、围岩的软弱夹层以及地表水三个方面,系统地说明了地质环境因素在工程活动中的作用,并根据现场的实际情况对发生边坡变形的围岩进行了相应的治理.     

软弱夹层对隧道光面爆破效果影响机理研究

以一实际隧道为工程依托,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟方法,针对含软弱夹层围岩隧道光面爆破成型效果问题开展研究。根据软弱夹层与隧道光爆层的相对位置关系,对软弱夹层的空间分布形态特征进行归类和概化处理,提出一种适用于分析软弱夹层影响下光爆层爆破成型效果的概化模型;开展软弱夹层对隧道爆破成型效果影响的多工况数值计算,分别从爆炸应力波的传播及爆生气体的楔入2个方面探讨软弱夹层对隧道爆破成型效果的影响机理,推演得到不同软弱夹层赋存状态下隧道爆破成型轮廓分布图式;结合工程实际施工情况,提出软弱夹层条件下隧道超欠挖爆破控制措施并进行爆破试验验证。结果表明,推演的软弱夹层条件下爆破成型与实际吻合较好;爆破参数调整后,隧道爆破成型效果理想。     

二维边坡滑动面及稳定性弹塑性有限元分析

通过理论推导和证明,提出了岩土潜在滑线(面)确定潜在滑移线面的理论。该理论根据弹塑性有限元的应力分析结果,用数值积分方法得出岩土潜在滑移线(面),是确定岩土潜在滑移面的通用方法。当岩土应力达到破坏状态时,确定的潜在滑移面将转为真正的滑移面。通过大量的边坡算例和实例分析得出,本文所提出潜在滑移线(面)理论是正确的,分析边坡稳定确定潜在滑面具有优越性。常规边坡稳定性分析与本文方法所得到的最危险潜在滑移线(面)形状和位置、边坡稳定安全系数均相差较大;常规法所得到的结果与实际也相差较大;岩土的变形参数变化对潜在滑移线(面)的形状影响较大,而对边坡最危险潜在滑移线(面)的形状、位置及平均稳定安全系数影响不大;填土容重变化对潜在滑移线(面)的形状及位置影响不大;对边坡稳定安全系数影响较大。     

上软下硬地层隧道掌子面稳定性及塌方形态

为分析上软下硬地层对新奥法施工隧道稳定性的影响,定义掌子面软弱地层相对厚度系数无量纲参数;应用有限元模拟和强度折减相结合的方法,研究不同相对厚度系数下隧道掌子面的稳定性及其塌方形态。结果表明:软硬地层分界线在掌子面中,软弱地层相对厚度系数越大,稳定性越小;随着软弱地层相对厚度系数的增大,掌子面前方塌方范围扩大,最大位移在掌子面软弱地层中心偏下位置,应力拱的范围在扩大,且传递到掌子面下部的力更大,因此更应注重掌子面下部的加固。黏聚力和内摩擦角对掌子面稳定性的共同影响存在最优路径,沿此路径加固效果最为有效;掌子面稳定性随土体重度、开挖高度和掌子面软弱地层厚度的增大而减小;覆跨比对掌子面稳定性影响存在极值,以此作为确定隧道合理埋深的参考条件之一;地表超载只在浅埋情况下才影响掌子面的稳定性。