土质边坡稳定对数螺旋滑裂面的理论分析

介绍了国内外边坡稳定中的滑裂面形式，并分析了各种滑裂面形式的优缺点，在此基础上提出了一种新的滑裂面形式——对数螺旋滑裂面，对此种形式从几何构造到受力分析进行了探讨，说明了这种滑裂面形式优于其他滑裂面形式的特点。     

加筋土坡的可能滑移模式和基于库仑理论的稳定分析方法

加筋土坡因其填方量少、工期短、经济安全等优势在国内外已得到广泛应用,故其稳定性分析也显得尤为重要。目前,已有多位学者将极限分析上 限定理运用于加筋土坡的稳定性分析中,并假定水平条块速度间断面。然而在其分析过程中,构造的速度场并不符合位移协调条件。提出了由于筋材的隔断 作用形成的斜向界面破坏模式,并计算相应速度场式,分别提出主动、库仑、被动三种滑移模式。通过计算比较发现,在加筋间距较密时,库仑模式总是相 应安全系数最小的控制工况。实际工作中,可以只使用这一概念清晰、计算简便的方法分析加筋土坡的稳定性。为方便工程设计快速获取安全系数或筋材间 距,将土坡各参数进行无量纲化,绘制了安全系数图,并与Michalowski设计图表进行对比,验证了该算法的有效性。且针对多个实际工程算例进行验算, 验证了库仑模式上限法的可行性。     

基于影响带观测的加筋土坡稳定性分析

为了观测土工格栅加筋影响带的范围,采用特制的一侧透明的拉拔盒,共对6种不同级配的粗粒土分别完成了4种法向压力下的拉拔试验。通过预埋于土中用大头针尖制作并包裹于导线皮中的位移观测点,直接观测了土工格栅在粗粒土中拉拔引起的土粒位移,发现格栅的拉拔会带动其上一定厚度范围内的土体发生移动,这个范围称之为加筋影响带。试验发现平均粒径d_(50)0.83 mm的粗粒土中,土工格栅加筋影响带的厚度δ与试样的法向压力没有关联,主要与土粒级配有关,当d_(50)1.05 mm时,δ随d_(50)的增大有较显著的增加;而当d_(50)1.05 mm后,这种趋势明显减缓;特别是当d_(50)1.65 mm后,二者呈良好的线性递增关系。基于这一试验结果,提出了考虑加筋影响带的加筋土坡稳定性分析方法,简称影响带法。在这一方法中,认为土工格栅的加筋作用相当于增加了加筋影响带内土的黏聚力,而内摩擦角不变。从而将加筋土坡简化为成层土坡,使计算大为简化。而计算得到的加筋土坡稳定安全系数在加筋层距不大于0.6 m,且格栅抗拉强度大于20 k N/m时,与有限元强度折减法的计算结果符合良好。     

基于极限学习机方法的边坡稳定性分析

为了实现对边坡安全系数的预测,选取了60组边坡稳定性影响因素和对应安全系数作为数据样本,利用极限学习机(ELM)建立了边坡的稳定性分析模型,指出实验结果与传统的BP神经网络和极限平衡法方法的计算结果非常接近,表明极限学习机可以用来进行边坡稳定性预测和判断。     

包山式古城墙土坡稳定性分析

南京古城墙文物价值非凡,滑坡是古城墙的典型损伤,对包山式城墙危害巨大。以狮子山段城墙历史滑坡勘察资料为背景,对砖砌体与土体的复合结构进行分析并适当简化。采用GEO-SLOPE软件中的瑞典法、简化Bishop法、Janbu法、Spencer四种极限平衡分析方法,对考虑自然情况、不同浸润深度、施加锚杆三种工况下的土坡稳定性进行分析。结果表明：各种方法对浸润深度的敏感程度很接近,评价土坡稳定性时以简化Bishop法得出的结果最安全;对于常见浸润深度2～4m,四种方法所得边坡安全系数为1.5～1.6;增加锚固长度比增加锚杆预加力对提高边坡安全系数效果更为明显。     

土坡稳定的非线性极限分析

本文在非线性破坏准则下应用上限极限分析法研究土坡稳定问题,将上限分析法和极限平衡法相结合得到一个最小的上限解。分析中还引入地震系数,用以研究地震条件下的土坡稳定.求解时采用较为简便的逆解法,分析结果以坡度系数的形式表示土坡临界高度。本文分析了强度参数和地震系数对土坡稳定的影响,分析结果与文献中报导的数量不多的离心模型试验结果相比,较为接近。     

基于极限平衡法和强度折减法的危岩稳定性分析

为了分析评价陡倾结构面相互组合切割形成的危岩体的稳定性,本文以龙寺CIV-1边坡危岩体为例,根据地质调查数据,建立了危岩体的简化地质模型、失稳概化理论模型以及在冻胀、地震、水力等因素影响下的力学分析模型,利用极限平衡理论推导出了危岩体的滑移稳定性系数和倾覆稳定性系数的无量纲表达式,重点分析了不同工况下危岩体的稳定性,并借助UDEC强度折减法对危岩体的形成、破坏机理进行分析研究。结果表明：不同工况下的危岩稳定性为天然工况>地震工况>暴雨工况>组合工况;层面与陡倾结构面的组合关系以及陡倾结构面的贯通程度直接控制着危岩体的稳定性和破坏模式。通过极限平衡法和UDEC强度折减法相结合的危岩体稳定性评价方法,不仅可以通过简单的数学公式高效地获取危岩体的稳定性,还可以通过力与变形的信息,直观的辨别出危岩体易失稳的部位,为陡倾结构面切割形成的危岩提供防治参考。     

基于极限状态内力分析的台阶式加筋土高挡墙内部稳定性设计方法

分级台阶设计常用于加筋土高挡墙中,目前相关设计方法滞后于实际工程。基于极限平衡法建立了台阶式加筋挡墙的筋材内力计算方法,用于确定极限状态下筋材内力分布,从而提出了台阶式加筋挡墙内部稳定性设计方法。从安全设计所需的筋材强度和筋材长度两个方面开展参数分析,揭示了台阶宽度、分级级数、分级挡墙高度等因素对挡墙内部稳定设计结果的影响规律。分析结果表明:稳定所需的筋材强度和长度随台阶宽度增加而减小,超过台阶临界宽度后筋材强度不变,直到各级挡墙完全独立筋材长度不变;台阶总宽度固定时,相比简单的放坡方式,台阶分级可以显著减小筋材强度和长度,宽度较大时双级挡墙筋材用量最少;上级挡墙高度稍大于总墙高一半时,双级挡墙稳定所需筋材强度和长度最小。     

预应力锚索加固粘性土坡设计分析

本文采用极限分析法导出求解粘性土坡稳定角试算公式。提出锚固粘性土坡要进行锚固系统的稳定性分析并引用设计实例,验算锚固系统稳定性分析结果。     

任意滑动面搜索新方法应用于三维复杂土坡稳定性分析

在提出任意三维滑动面搜索方法的基础上,针对滑动体非对称情况（包括准线不对称和长度不对称）、母线不在滑动体内沿滑动方向断面尺寸最大的面上、土坡含软弱夹层的情况,采取了一些解决措施,并将其应用于工程上常见的填挖方复合土坡、水平分层填方路堤、公路纵断面为平斜坡的土坡和含软弱夹层的土坡这4种算例中。分析表明：①此方法可以对一些较复杂条件下的土坡进行稳定性分析,并能够寻找到较优的最危险滑动面（包括整体和局部稳定性）;②当填挖边坡上填方段和挖方段的材料不一致时,更容易在抗滑稳定性差的材料处发生失稳,但当填方段和挖方段的材料重度γ相同时,两种材料的φ/c是否相等在一定程度上对滑动体的对称性和大小有影响;③对于公路纵断面为平斜坡的土坡,其潜在最危险滑动面更倾向于平坡段,斜坡对边坡的稳定系数有一定的积极影响;④在含软弱夹层的土坡中,当滑动体的长度无限长时,其三维稳定性趋于二维稳定性,与以往研究成果相比较时,得出本文方法计算出的结果与之非常接近,说明本文方法可行。     

土质边坡极限分析径向条分法研究

以极限分析上限定理为基础,根据滑移线场的理论和斜分条法,提出了土质边坡极限分析径向条分法破坏机制,并建立了径向条分法计算模型。按照外荷载所做的外功率与速度间断面上产生的内能耗损相等的原理——虚功率原理,建立了计算土质边坡稳定系数的极限分析虚功率方程。采用材料储备强度的定义,根据极限方程,可以推导出土质边坡径向条分法稳定系数计算公式。通过一个典型土质边坡剖面,采用本文的方法进行了计算,并与瑞典圆弧法计算结果做了比较,验证了本文方法的正确性。     

边坡稳定性分析的改进条分法

本文利用极限分析和刚性有限元离散概念￣［１１］，提出了一种用于边坡稳定性分析的改进条分法。该方法利用优化技术直接调整条块间及滑裂面上的内力，使得对给定的滑裂面安全系数取最大值，而对各个不同的滑裂面寻求使安全系数为最小的滑裂面。对滑裂面的形状、条块间的内力之间的关系等不做任何假定，因此能更真实地反映边坡的实际稳定状态。     

基于极限平衡法的边坡稳定性可靠度分析

传统方法对边坡稳定性进行分析时,不能定量考虑土体参数随机性、变异性的影响。为更好地对边坡稳定性进行评价,本文基于传统边坡稳定性计算方法,同时考虑参数的变异性和分布类型的差异,利用蒙特卡洛模拟技术,编制了相应程序。针对某匀质边坡,利用Fellenius法、Bishop法、Janbu法和Morgenstern-Price法进行破坏概率计算。结果表明,安全系数大于1时,边坡仍有破坏的可能,边坡稳定性对参数变异性的敏感度不同,参数变量分布类型也会对边坡稳定性评价结果产生影响。利用可靠度方法得到的可靠度指标、破坏概率等指标,能够定量地描述各参数变异性对边坡稳定性的影响。因此,可以将可靠度的方法和确定性的方法相结合,对边坡的稳定性进行描述,为滑坡风险的评估提供参考依据。     

二次抛物线破坏准则下的黄土边坡稳定性分析

近些年来,极限分析理论在边坡稳定性分析中应用广泛。笔者首先以上限定理为基础,并基于二次抛物线破坏准则,采用外切线法引入了非线性强度参数c_t、φ_t;其次,考虑黄土抗拉强度较小,易出现拉裂缝的特性,推导出裂隙—直线型与对数螺旋线型破坏模式下黄土边坡极限高度与稳定系数的公式;最后,通过SQP(序列二次规划算法)法对陕北均质黄土边坡进行塑性极限分析,并与工程中常用的极限平衡法进行比较。结果表明了该方法的正确性以及在非线性取值方面的优越性。     

边坡平面破坏稳定分析的最小势能方法

提出了一种分析边坡稳定性的新方法,依据平衡体系势能变化最小的原理,从整个边坡的势能变化求得一个满足势能的最小位移,并直接求出滑面上的法向应力分布,均质边坡可直接得到安全系数。并且建立了二维边坡平面破坏稳定分析模型。结果表明,此方法的结果准确,与传统极限平衡法的误差在2%～3%以内。     

伪蒙特卡罗法及其在边坡可靠度分析中的应用

在确定具有最小可靠度指标的滑动面（即临界可靠度滑动面）时,由于常规的蒙特卡罗法抽样耗时巨大,临界可靠度滑动面的获得较为耗时。对于均质边坡,利用简化Bishop法构建了可靠度分析的功能函数,设计了6种随机变量的标准差组合,假定了随机变量的4种抽样范围,利用抽样次数较小的蒙特卡罗法即伪蒙特卡罗法对随机生成的132组可行滑动面进行了伪可靠度指标的计算并与蒙特卡罗法计算得到的可靠度指标进行了比较分析,研究发现：只有一个随机变量的前提下,滑动面的伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标呈完全线性关系,在其它条件相同的情况下,伪蒙特卡罗法抽样范围越大,伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越小,反之亦然;伪蒙特卡罗法抽样次数越大,伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越大,反之亦然。对均质边坡,可应用伪蒙特卡罗法快速计算其临界可靠度指标。     

基于禁忌搜索和有限元的边坡稳定分析方法

与极限平衡分析方法相比,采用有限元分析边坡稳定性具有一定的优点,通过将有限元分析与禁忌搜索结合,计算边坡安全系数并同时确定其对应的最危险滑动面,既发挥了有限元在数值分析方面的优越特性,又利用了极限平衡的思想,同时,还充分展拓了禁忌搜索的全局搜索能力.算例分析表明,该方法是可行的,在边坡稳定性分析中具有很好的应用前景.     

边坡稳定性分析最小二乘法

利用经典土压力理论设定合理土条推力线位置,对土条底滑面采用摩尔-库伦破坏准则,根据静力平衡及力矩平衡条件建立线性超定方程组,应用MATLAB软件基于最小二乘法原理对此方程组求解,得到比较精确的安全系数。该法从设定合理土条推力线位置出发,避免了对条间力函数的不合理设定,采用MATLAB求解线性超定方程组得解,克服了求解非线性方程组不能迭代收敛得解的缺点,经算例验证其在精度方面比较可靠,对于评价边坡的稳定性具有参考意义。     

基于GEO-Slope方法的危岩体边坡稳定性研究

水能资源富集的西部地区,深切河谷高陡岸坡稳定性问题严重制约了水电建设项目的顺利进行。锦屏一级水电站的高陡边坡稳定性问题十分突出,其左岸1#危岩体边坡即为典型案例之一。1#危岩体边坡为缆机平台边坡,其稳定与否直接关系到缆机平台的顺利开挖。本文运用GEO-Slope方法对其进行了稳定性研究,结果表明,其潜在失稳范围的后缘边界为黄斑岩脉X,底边界为f_(LL2)断层。开挖后该范围块体基本处于极限平衡状态,再加上施工扰动,基本不能自稳,因此建议在开挖前采取相应的支护措施。     

基于蒙特卡罗法的土坡稳定可靠度分析

采用可靠度分析的蒙特卡罗法,对土坡稳定可靠度进行了分析,并以工程事例为例,讨论了计算模型以及土性参数的均值和变异系数对可靠指标的不同影响,并对可靠指标和安全系数度量土坡稳定的合理性进行了一定的比较。