多层采空区条件下的高速公路路堑边坡稳定性数值分析

高速公路建设过程中常穿越各种矿山采空区,采空区对路堑边坡的稳定性产生较大的影响。基于有限差分分析的快速拉格朗算法FLAC3D程序,由于具有强大的数值模拟分析功能,可以模拟多种结构形式的地质体,因而广泛应用于各种岩土工程问题。本文结合国家某重点交通项目,采用快速拉格朗算法FLAC3D程序对多层采空区条件下的某路堑边坡稳定性进行了评价,主要包括开挖、注浆和锚固等工况下路堑边坡的应力和位移分析。分析结果表明,采空区经过处理后的路堑边坡是稳定的,FLAC3D应用于多层采空区条件下的路堑边坡稳定性评价是可行的。     

地震作用下土石混合体边坡稳定性分析研究∗

目前对边坡进行的动力分析多是针对土质边坡或岩质边坡,忽略了土石混合体边坡这一特殊岩土体边坡,而少有的研究中都是将土石混合体边坡简化为等效均质土坡,忽略了块石的存在。利用数字图像处理技术,建立某一实际土石混合体边坡的细观结构模型,利用有限差分软件 FLAC3D 的动力分析模块分析对比了等效均质土坡与土石混合体边坡在地震荷载作用下的变形及稳定性。结果表明：土石混合体边坡在地震作用下首先在坡脚处出现剪切破坏,随作用时间增加逐渐在顶部产生拉裂破坏,最终形成完整的破坏带;土石混合体边坡的滑面受石块位置制约,具有“绕石现象”;在相同地震荷载作用下,土石混合体边坡破坏区贯通比等效均质土坡慢,最终产生的永久位移比等效均质土坡产生的永久位移小,块石的存在增加了土石混合体边坡的抗剪强度,提高了其稳定性。     

不同含水率下考虑筋土界面刚度软化的加筋边坡地震响应∗

加筋土结构具有较好的整体变形协调能力以及抗震性能，被广泛应用于边坡工程中。基于不同含水率下残积土及筋土界面室内直剪试验数据，在有限差分软件中考虑不同含水率下土体和筋土界面抗剪强度参数，并通过 FISH 语言编程在数值计算中实现筋土界面剪切刚度动态变化过程，分析加筋边坡在不同含水率、筋材长度、筋材间距及地震峰值加速度工况下的位移、应力、加速度响应。模型计算结果表明：相比不考虑筋土界面刚度软化情况，考虑筋土界面剪切刚度软化情况下含水率对加筋边坡水平位移和加速度放大系数的影响较大；坡面侧向位移、 坡顶沉降和筋材拉应力与回填土含水率呈正相关，加速度放大系数与含水率呈负相关；在一定范围内增加筋材长度能够有效降低加筋边坡坡面的水平位移；筋材间距对含水率越低的加筋边坡坡面侧向位移影响越大；地震峰值加速度越大，含水率对坡面水平位移影响越大。     

黄土边坡动力响应分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立了某一黄土边坡三维模型,首先对其在地震作用下的动力响应规律进行了总结,然后探讨了地震动参数对黄土边坡动力响应的影响。结果表明:黄土边坡对地震波存在垂直放大和临空面放大作用;当输入地震波振幅或频率增加时,坡面监测点加速度放大系数随坡高增加呈"增加→衰减→增加"的三段形态;速度放大系数随坡高的增大而增大,并在坡顶达到最大值;位移放大系数随振幅和频率的增加而增加;地震持时对加速度、速度峰值的影响不大,但坡体位移随持时的增加而显著增加。强震作用下的最大剪应变增量区域的位置和形状表明,黄土边坡的破坏模式仍是沿着某一弧形潜在滑动面失稳破坏。研究结果有助于进一步揭示黄土边坡在地震作用下的失稳机制,为黄土地区边坡抗震设计与防灾减灾提供参考。     

高海拔排土场边坡安全稳定性的PS⁃InSAR监测

为了解决高海拔排土场边坡灾害监测难度大以及安全稳定性预警等问题,提出利用 PS-InSAR 技术对高海拔排土场边坡进行安全稳定性监测分析。通过对西藏山南桑日县某排土场边坡进行监测分析研究,采用 2018 年 11 月 04 日至 2020 年 12 月 23 日的 25 景 Sentinel-1A 数据,利用时序差分干涉相位的时空分析方法,进行差分干涉、模型迭代计算和地理编码等解算,解算得到平均形变速率分布,基于平均形变速率结果分析该排土场边坡的安全稳定性。结果表明：利用 PS-InSAR 技术能够获取排土场边坡区域的地表形变信息;该研究区域坡体 2018 年 11 月至 2020 年 12 月的平均形变速率最大值为 -20.00 mm/a,最大形变速率区域出现在排土场边坡的下部 ;通过 PS-InSAR 技术能够对其安全稳定状态进行准确评价,并进行预警预报,为排土场边坡的安全稳定服役提供有效技术保证。     

基于强度原理的顺层岩质边坡动力安全系数判据研究

基于完全动力的有限差分强度折减法,对6种判据求解地震荷载作用下顺层岩质边坡动力安全系数的有效性和适用性进行分析,并与刚体极限平衡法的计算结果进行了对比。研究结果表明:塑性区和岩体层面剪切滑移状态贯通判据是判别顺层岩质边坡处于临界失稳状态的必要非充分条件,以其为判据获得的动力安全系数略小于其它判据对应的动力安全系数,工程意义上偏于保守;由于很难事先预知边坡滑裂面的几何形状和位置,层面上下岩体相对位移突变判据、层面剪切滑移位移突变判据和动力安全系数时程判据的普遍适用性较差。建议联合塑性区和层面剪切滑移状态贯通判据以及滑体特征点位移或位移变化速率突变判据,进行地震等动载作用下顺层岩质边坡动力安全系数的求解;为使所选取的特征点具备普遍适用性,可在坡脚至坡顶之间的坡面上间隔一定距离选取监测点,作为监测边坡位移或位移变化速率的特征点。     

不稳定边坡治理方案的多层次模糊综合群决策

不稳定边坡治理方案的选择经常涉及到的是可行域为有限集的多层次模糊综合群决策问题。本文基于边坡工程知识,构造了不稳定边坡治理方案的评判指标层次结构,应用系统工程、模糊数学等知识,建立了不稳定边坡治理方案的多层次模糊综合群决策模型,从而使不稳定边坡治理方案选择更趋合理、科学。     

抗滑桩施工中边坡稳定系数分析

采用连续介质快速拉格朗日差分分析方法,结合强度折减技术,设定解不收敛的破坏标准,来探讨抗滑桩施工过程中桩孔开挖对边坡稳定系数的影响这一三维问题.结合工程实例,模拟几种开挖顺序,结果表明合理的施工方案对边坡扰动甚微,而随意开挖桩孔可能使边坡失稳,且失稳时的位移不大,破坏征兆不明显,破坏更加突然,应特别注意.分析施工因素对边坡稳定系数的影响,特别是对处在极限状态下的边坡,十分必要.     

高陡岩质边坡抗震稳定性的三维有限元分析

岩质边坡在地震作用下稳定性的计算一般采用拟静力法和有限单元法,拟静力法因应用简便而得到大量应用,至今广泛应用于边坡的抗震计算。建立了某溢洪道引渠左侧整体边坡三维有限元模型,选用ADINA软件并采用拟静力法对三维模型进行了抗震稳定性计算和分析,结合有限元分析的结果,提出溢洪道引渠左侧整体边坡抗震措施和建议。     

基于有限差分法的h型抗滑桩结构计算模型

目前关于h型抗滑桩的结构计算尚无成熟的模型和方法。提出基于有限差分法的h型抗滑桩结构计算模型,把h型桩分成滑动面以下和以上两部分分别建立差分方程,以边界条件为基础,推演出适用于h型抗滑桩计算的有限差分方程组,并进行计算分析。同时,进行h型抗滑桩大型结构模型试验,验证对比了有效差分分析方法。结果表明:采用有限差分法得到的h型抗滑桩关键点的位移和应力数据与结构模型试验结果基本吻合,说明采用有限差分求解h型抗滑桩的位移、应力等桩身参数具有较高的准确性和可靠度;h型抗滑桩前、后排桩的桩身应力均呈交变状态,有效降低了桩的最大应力值,克服了传统单排桩桩身应力过于集中的问题;h型抗滑桩前排桩和后排桩在同一高度上的桩身位移基本相等,具有较优的结构协同工作能力。     

微型桩-锚组合抗滑新结构支挡效果的数值分析

针对微型桩加固滑坡时抗弯强度不足的缺陷,在类叉形微型桩组合结构的基础上引入预应力锚索,提出了一种微型桩-锚组合抗滑新结构。为验证其加固效果,基于斜坡应力状态变化理论,利用有限差分软件FLAC3D,分析了某边坡处于临滑状态时有无微型桩-锚结构加固的变形位移及应力分布特征。结果表明:1滑动状态下,坡体下部位移、应力水平大于上部,判断为牵引式滑坡;2新结构在布设位置产生较大局部应力集中,形成了一个结构-土空间骨架结构,在复合体系作用下滑坡体位移及中下部应力集中得到有效控制,尤其是在坡脚附近,主应力差、剪应变增量明显减小;3预应力锚索可以有效改善结构的整体受荷能力并减小桩身弯矩峰值;4该新结构轻型、环保、抗弯承载力高,可较好地满足边坡病害快速治理工程的需要。     

基于监测数据的边坡参数统计特征及可靠度更新∗

掌握详细的边坡岩土体参数信息是进行边坡加固与风险评估的重要前提。目前大多采用马尔可夫链蒙特卡洛模拟方法基于现场或室内试验数据进行不确定性参数统计信息及边坡可靠度更新。然而,该方法存在计算量大、计算结果不易收敛和难以解决高维边坡不确定性参数统计特征及可靠度更新等问题。本文基于粒子群优化反向传播神经网络算法建立边坡位移代理模型优化计算过程,提出了改进的基于子集模拟的贝叶斯更新方法,进而基于边坡变形监测数据进行参数统计特征及可靠度更新。最后,将提出方法应用到长春西客站深基坑边坡工程。 结果表明：提出方法能够融合有限的场地信息有效地更新边坡岩土体参数统计特征,推断其后验概率密度函数,进而更新边坡失效概率。利用更新的土体参数计算的边坡位移与实测数据吻合,验证了提出方法的适用性和有效性。另外融合监测数据进行贝叶斯更新之后,虽然土体参数的不确定性明显降低,但是边坡失效概率受外界气温、 监测点位置及数据量值的影响会增大。     

丹水撇洪渠右岸边坡的稳定性分析

长阳县丹水撇洪渠右岸边坡沿途多处有变形严重的现象,研究其稳定性对确保渠道安全有重要意义。综合应用刚体极限平衡法和有限单元法分析和评价了该边坡的稳定性。计算分析表明,局部边坡段在各种工况下整体稳定性均不能满足规范要求,并提出了有关治理措施的建议。     

寒区公路土质路堑边坡滑塌原因及其防治

通过对寒区路堑土质边坡滑塌现象的调查研究，提出了寒区路堑边坡滑塌的主要原因及影响因素，尤其对“水线”的概念、成因、分布特征以及对边坡稳定性的影响，进行了详细阐述。在此基础上构建了寒区路堑土质边坡稳定性的力学模型。通过对春融期处于饱和状态的不同坡度（1：1，1：1．5，1：1．75）土质路堑边坡土体稳定性进行验算，提出了宜排水固坡不宜削坡稳定的寒区路堑土质边坡稳定措施，即在边坡上挖设树型排水渗沟，采用自身具备反滤层功能的土工材料做下层排水，再利用网状土工格室上层固土并种植喜水根深的马莲草的综合边坡稳定防治技术，并在哈同公路路堑边坡滑塌地段进行了工程应用和实践，经过两个冻融循环，取得了较为理想的防治效果。     

边坡稳定性的线性罗吉特分析

应用线性罗吉特模型，本文提出了边坡破坏概率估计的新方法，由收集到的边坡实例建模，进而用于待判边坡破坏概率计算，就能预测待判边坡的稳定程度．结果表明：这种方法具有较高精度     

地震波斜入射下土质边坡的稳定性分析*

地震诱发的边坡失稳是重要的地质灾害类型之一，数值方法是对地震边坡进行分析的一项重要工具。基于黏弹性人工边界，通过将地震记录转化为等效地震荷载实现地震波在场地中的施加；并采用Mohr?Coulomb准则模拟土体的非线性特征。根据非线性有限元软件ABAQUS，建立了双面边坡的数值模型，通过分析地震波在不同角度入射下不同坡角边坡的地震响应，讨论了地震波入射角以及边坡坡角对破坏的影响。结果表明，地震波入射角和边坡形状改变了地震波在坡体内的传播规律，因此影响了边坡的破坏。随着地震波入射角的增加，靠近波源一侧坡面的滑动位移和滑动区域逐渐增加，而远离波源一侧的滑动位移和滑动区域逐渐减小。边坡坡度的增加引起坡面危害的逐渐加剧。本文讨论了不同尺寸边坡在不同地震作用下的破坏规律，从而为地震诱发边坡的失稳破坏提供了理论支撑，具有重要的现实工程意义。     

基于CSMR和卷积神经网络的岩质边坡稳定性分析

CSMR分类体系是一种半定量的岩质边坡稳定性分析方法，其综合考虑了多因素对边坡稳定性的影响，但是计算复杂。在岩质边坡稳定性评价CSMR分类体系基础上，引入卷积神经网络原理，建立基于CSMR和卷积神经网络的边坡稳定性评价模型。首先，通过85个实测岩质边坡样本对模型进行训练，构建CSMR方法中的坡高H、高度修正系数ξ、RMR评分、结构面方位修正系数(F₁、F₂、F₃)、开挖方法修正系数F₄和结构面条件修正系数λ共8个影响因子和边坡稳定状态的非线性映射关系。然后，用另外15个边坡样验证基于CSMR和卷积神经网络的岩质边坡稳定性分析模型的有效性。最后，将模型应用于广东清远银湖城边坡稳定性分析，其预测值和期望值基本吻合。同时与有限元分析法计算结果进行了对比，表明该方法具有较强的泛化能力，能快速预测边坡稳定性，可为山区工程建设中岩质边坡工程设计和管理提供依据和参考。     

水对某库岸边坡稳定性的影响分析

针对某水电站库岸边坡，分析了地质条件，采用ADINA软件建立了有限元二维模型，用强度折减法对比分析了该边坡在自重，蓄水，降雨入渗及水位骤降的情况下的位移、应力、塑性区及安全系数的变化，判断分析了该边坡在以上各工况下的稳定性，对比分析了库水位变化及降雨情况下水的作用对边坡稳定性的不利影响。     

基于突变特征的边坡工程失稳判据研究∗

边坡系统时刻与外界环境进行着物质、能量和信息的交换，导致其失稳演化过程具有典型的非线性、非连续性特征，这是边坡工程稳定性难以准确评估的重要原因之一。结合非线性突变理论，以势函数为响应变量，破裂区长度为控制变量，构建边坡突变失稳分析模型，对边坡力学机制及突变模型特征进行分析，获得边坡发生突变失稳时的破裂区临界长度，量化边坡稳定状态判定依据，为边坡的稳定性评估提供一种新的可选路径。实例分析结果表明，基于所述方法得到的结果与实际情况间误差在工程上是可以接受的，验证了方法的可行性。     

考虑含水率影响的花岗岩残积土边坡地震响应分析∗

基于室内直剪试验,得到不同含水率下花岗岩残积土的强度参数,并采用有限差分软件研究了花岗岩残积土边坡在不同含水率(13%、17%、21%、25%)和地震加速度峰值(0.05g、0.1g、0.2g、0.4g)下的位移场、加速度场和锚杆轴力变化规律。结果表明:在EL波作用下,边坡水平位移主要集中在残积土层内。含水率越高、地震峰值加速度越大,同一位置处坡体水平位移越大;PGA放大系数随着坡高的增加而增大,且表现为趋表放大效应。含水率越高、地震峰值加速度越小,同一位置处PGA放大系数越大;预应力锚杆最大轴力位于锚头处,且轴力沿自由段变化较小,而在内锚段由始端向末端逐渐减小。含水率越高、地震峰值加速度越大,同一位置处锚杆轴力越大。当地震加速度峰值较小时(PGA=0.05g),坡脚处锚杆轴力最大,当地震加速度峰值较大时(PGA=0.4g),坡顶处锚杆轴力最大。