边坡稳定性分析及滑移面快速确定

针对边坡稳定性分析及滑移面确定这一工程问题,提出一种解析法。首先根据基本假设及边坡的几何关系,建立边坡滑移面确定模型,推导出滑移面控制方程;然后基于极限平衡理论,采用解析的方法推导出与滑移面控制方程相关联的安全系数解析表达式;最后通过求解目标函数（一元函数）在定义域上的最小值,求出边坡最小安全系数及对应的临界滑移面。通过算例验证表明：本文方法的边坡稳定性分析结果与传统极限平衡条分法分析结果基本一致,最小安全系数偏差不超过±5%;本文方法所确定的临界滑移面与基于传统极限平衡条分法所广泛搜索的临界滑移面比较接近。本文方法对于高效、精准地进行边坡稳定性分析及滑移面确定具有借鉴意义。     

基于GeoStudio的滑坡稳定性计算方法对比分析

为了解决滑坡治理过程中的稳定性分析问题,将GeoStudio软件应用于滑坡稳定性分析计算中。以陕西巨亭滑坡为例,采用极限平衡法、滑面应力分析的有限元法分别进行了稳定性计算。对比分析2种计算方法得到的安全系数和潜在滑动面得出：安全系数较勾接近,但有限元法得出的潜在滑动面更准确。GeoStudio软件可以方便的计算出边坡安全系数,直观的表达出潜在滑动面,为滑坡的治理分析提供可靠依据。     

基于有限元极限平衡法的锚固边坡稳定性分析

在平面应变条件下,采用极限平衡和有限元法对锚固边坡稳定性评价过程的关键问题进行研究。将条分法对锚固边坡安全系数的定义推广到有限元法中,通过弹塑性有限元分析计算结构整体应力场,再结合虎克-捷夫法完成最危险滑动面的优化搜索。以天然边坡、渗流作用下锚固边坡及开挖锚固边坡为例,对比分析了条分法、有限元极限平衡法及有限元强度折减法三者在安全系数大小、滑动面形状、位置及对锚固作用处理上的差异。结合工程实例分析发现:同条分法相比,有限元方法所得到的安全系数更大,滑动面也更深,其中,有限元极限平衡法具有良好的计算精度,而条分法在一定程度上削弱了锚固效应,有限元强度折减法在一定程度上会放大了锚固结构的稳定效果。     

土坡抗震稳定性分析的有限元-滑动面法

提出了一种土坡抗震稳定性分析的新方法，即将有限元法和传统的滑动面法相结合。首先根据有限元法通过求解动力方程，计算出某一时刻土坡内的有效应力，然后根据有效应力计算该时刻的最危险滑动面及对应的安全系数。该方法不仅能够考虑土的应力应变性质，而且能够在任意时刻确定最危险滑动面的位置及安全系数。给出了该方法的详细算法。     

某高速公路路基边坡稳定性分析

对工程实例的路基横向滑移破坏,首先采用极限平衡理论确定边坡滑动的最危险滑动面,将可靠度理论与有限元强度折减法相结合,在考虑土体的弹塑性本构关系和塑性应变的情况下,对路基滑移安全系数、强度折减系数和可靠度指标进行耦合分析,阐述边坡失稳定机理,为工程治理提供可靠依据。     

静动力作用下的双排桩加固边坡稳定性分析

为探讨双排桩结构加固边坡的静动力稳定性,运用极限分析上限定理,在假设前排桩上的土压力为极限土压力,推导出后排桩所需提供抗力的计算公式,同时确定出其最危险滑移面分布。通过双排桩结构加固边坡的算例分析,研究了第二排桩所需提供抗力与双排桩之间间距、第二排桩位置以及地震加速度系数等因素相关关系的一系列研究结果。研究结果表明第二排桩所需提供抗力受双排桩之间间距、第二排桩位置以及地震加速度的影响明显,同时确定出静动力条件下双排桩加固边坡的最危险滑移面分布。     

初始滑面正应力假定对一般三维边坡稳定性影响

基于滑面正应力修正的边坡安全系数显示解法,研究滑面初始正应力分布对边坡稳定性的影响。假设滑面的初始正应力分布,用含有待定参数的修正函数对其进行修正,使滑体满足所有方向的力和力矩平衡条件,推导出满足所有平衡条件的安全系数方程,得到边坡安全系数值,对边坡稳定性进行评判分析。结果表明,对于三维对称边坡,不同初始滑面正应力分布对边坡稳定性影响较小,安全系数最大差别控制在5%以内;对于一般三维形状边坡,不同初始正应力分布对边坡稳定性影响较大,三维安全系数的差别在6.2%,与其他方法的差别最大达到28.7%,需要进一步验证滑面正应力分布的合理性才能应用于工程实践。     

红沿河核电取水隧洞进水口高边坡抗震稳定分析

以红沿河核电取水隧洞进水口高边坡为背景,介绍了核电工程中边坡抗震稳定分析的原理和分析方法。依次采用滑动面法、静力有限元法和动力有限元法计算该边坡的抗震稳定性,得到其在地震作用下的安全系数及滑动面位置;根据安全系数时程曲线进一步得到边坡最小安全系数和最小平均安全系数。结果表明天然边坡安全系数不满足《核电厂抗震设计规范》的要求,必须进行削坡加固。本文的计算方法和分析成果对于类似核电工程中的高边坡抗震稳定分析具有一定的指导意义和参考价值。     

土坡最危险滑裂面的随机搜索和稳定性分析

基于土质滑坡滑裂面的若干实例,总结出发生土质边坡滑裂面的一些规律。据此,提出滑裂面几何参数的若干统计规律。应用蒙特卡洛概念得出一系列滑裂面。用条分法分别确定出抗滑安全系数,安全系数最小的就是最危险滑裂面。通过实例验算,获得较为满意的结果。     

极端冰雪条件下的顺层岩质边坡滑移稳定性分析

推导了典型岩石边坡在极端冰雪条件下的滑移稳定系数的表达式;通过计算分析,揭示了岩石边坡滑移稳定系数随裂隙内水深、坡高、坡角、滑面倾角等因素变化的规律及与冻深的关系,并绘制岩石边坡滑移稳定系数与边坡几何要素之间的关系图。研究表明,当考虑极端冰雪灾害影响时,岩石边坡滑移稳定系数发生较为明显的变化：随裂隙饱水程度、坡面角、主滑面倾角的增加而降低,随主滑面抗剪强度的减小而降低;裂隙饱水程度越高、坡体高度越低、坡面角越小、主滑面倾角越大的边坡的滑移稳定系数,对裂隙冰冻胀力的反应越敏感。     

基于人工蜂群算法的边坡最危险滑动面搜索

将用于连续数值优化问题的人工蜂群算法引入边坡稳定分析临界滑动面搜索领域。该方法模拟了蜂群的群体协作采蜜过程,具有自适应收敛的特点,克服了传统方法容易陷入局部最优的缺点,是一种全局优化算法。为进一步改善其在复杂边坡搜索中的效果,将Hooke-Jeeves模式搜索操作引入人工蜂群算法,提出一种用于边坡临界滑动面搜索的模式搜索人工蜂群算法。对土石坝、海堤等4个实例边坡的计算结果表明,人工蜂群算法是一种简洁、高效的边坡临界滑动面搜索方法;对于复杂边坡,所提出算法具有更高的收敛精度和可靠性,为边坡稳定分析临界滑动面搜索和最小安全系数的计算提供了一种新的全局求解策略。     

SIMULATION STUDY OF ROAD-CUT EFFECTS ON SLOPE STABILITY

Landslides and rock falls along the highway are common geological hazards in Southwest China. As an influencing factor on potential landslides behavior, roads or distance to roads have been successfully used in landslide susceptibility assessments in mountainous area. However, the relationship between the road-cut and the slope stability is not clear. Therefore, we performed two-dimensional slope stability calculation using the general limit equilibrium (GLE)method incorporated in the software SLOPE/W of GeoStudio for stability analysis of slopes. Our studies show that the man-made roads influence on the slope stability mainly exists in two ways:One is to create a new steep slope, which will result in rock falls and shallow landslides along the roads; the other is to influence the stability of the original slope, which will result in comparatively huge landslides. For the latter, our simulation study reveals that the road location, namely at which part of a natural slope to construct a road is important for the slope stability. For a natural slope with a potential slip surface, if a road is constructed at or near the slope toe where the potential slip surface surpasses, it will greatly degrade the slope's factor of safety (Fs) and make the slope unstable; however, if a rode-cut is near the top of the slope, it will increase the slope's Fs and make the slope more stable. The safety location is different for different slope angle, steeper slope needs a higher location for a safety road-cut in comparison with gentle slopes. Moreover, the slope stability decreases when loading a seismic force and it varies with the slope angle. Firstly, the Fs decreases when the slope angle increasing, and when the slope angle reaches 45°, the Fs then becomes greater with the slope angle increasing.     

黄土边坡“三维最危险滑裂面”的高效搜索和稳定性评价

本文介绍了作者所开发的一套实用型黄土坡体“三维最危险滑裂面”搜索和稳定性评价软件系统的核心思想,即采用Monte Carlo随机搜索法与遗传算法相结合的优化方法,高效生成一系列接近（或包含）“最危险滑裂面”的三维滑裂面,并以Hungr法所确定的稳定性系数最小为筛选依据,搜索确定任意形态黄土坡体的“三维最危险滑裂面”,进而基于已知的“三维最危险滑裂面”,进一步考虑各种可能的参数变化,进行严密的稳定性分析和评价。     

加筋土边坡临界滑动场

在分析加筋土边坡稳定性时,将加筋材料的作用视为施加于滑面上的等效力,建立了满足力平衡的加筋土边坡安全系数的计算格式;将边坡临界滑动场数值模拟方法进行推广,提出了基于力平衡的加筋土边坡临界滑动场计算方法,可以得到形状任意的临界滑动面及边坡最小安全系数。通过算例,比较加筋前后临界滑动面和安全系数的变化,并探讨了加筋水平间距、强度、长度对加筋土边坡稳定性的影响。     

Slope seismic stability analysis on kinematical element method and its application

In this paper, kinematical element method (KEM) is extended to the solution of seismic slope stability with the pseudo-static approach. Analytical expressions are derived to calculate the factor of safety of slopes subjected to seismic loading and pore-water pressure. KEM is adopted to assess seismic stability of slope and some examples show that the results obtained from KEM, limit equilibrium method (LEM), variational method and strength reduction method (SRM) are generally in good agreement. And then the seismic slope stability charts are developed on the basis of KEM and pseudo-static approach, providing a rapid and reliable way to calculate the factor of safety and the location of critical slip surface without iteration. Based on the above seismic slope stability charts, a new back analysis method is presented. KEM and pseudo-static approach are applied to study the effect of blasting on the stability of open pit slope, and the approach to determine the relationship between critical explosive weight and distance is presented.     

宝兰客专天水市王家墩滑坡地震稳定性分析

天水市秦安县王家墩滑坡为宝兰客专沿线巨型古滑坡群,宝兰客运专线秦安隧道穿其而过。以王家墩滑坡为研究对象,围绕工程中静、动力抗滑稳定性问题,通过室内试验、现场调查对影响王家墩古滑坡稳定性的地质构造、场地工程条件等内在因素进行分析评价,在此基础上通过有限元动力分析,对王家墩古滑坡在地震载荷下的动力响应进行分析,明确地震荷载作用下,王家墩古滑坡失稳影响因素、地震荷载与滑坡失稳破坏间的关系。采用动力有限元法和强度折减法相结合的方法,开展动力抗滑稳定性分析方法研究;采用位移突变的方法来确定边坡动力失稳及动力安全系数,分析结果表明：地震作用时的水平推力对王家墩古滑坡的稳定性有很大影响,表现为上部坡体的整体滑移和隧道入口段黄土堆积层局部失稳滑塌;在天然状态下坡体处于稳定状态,在遭遇未来该区域中强地震作用时,该斜坡会发生失稳,黄土斜坡的整体滑动最容易出现在第三阶坡体,沿着塑性应变最大的滑移面整体滑移;给出了坡体动力稳定性安全系数F_s=0.92。     

Energy approach for earthquake induced slope failure evaluation

Earthquake-induced slope stability is evaluated by the force-equilibrium method in engineering practice. This method provides a safety factor against initiating failure or displacement according to the Newmark model along a fixed slip surface but it cannot evaluate failure deformations after failure occurs. An energy approach is proposed as an alternative means for evaluating slope failures and subsequent flow deformations. The driving energy for slope displacement is considered to be the earthquake energy and the gravitational potential energy. As a first step in the research, an energy balance is formulated for the model of a rigid block resting on an inclined plane. Then, an innovative model test is developed, in which the energy balance in a sliding slope is measured on a shake table. The earthquake energy used for the slope failure can be successfully quantified in the test and its contribution to displacement is discussed in the light of the energy balance established for the block model.