强度折减法在边坡稳定性分析中的应用

边坡稳定性计算方法众多,强度折减法是一种新的、有效的方法。基于有限元软件,运用强度折减法对边坡进行稳定性计算,分析了各折减系数下边坡土体水平位移和塑形应变趋势,合理的确定了边坡的安全系数。同时应用极限平衡法对强度折减法的计算结果进行了验证,指出了强度折减法的优越性,为类似的工程提供了一些参考。     

双强度折减法在高边坡稳定性分析中的应用

有限元强度折减法主要用于边坡的二维稳定性分析,两个强度指标c、采用了同一折减系数,但传统的单一折减系数不能完全反映两个强度参数各自的安全储备特点。本文在前人研究的基础上,分析了双强度折减法的原理,并通过工程实例运用传统的单一强度折减法、内摩擦角不折减只对内聚力折减、内聚力不折减只对内摩擦角折减以及内聚力和内摩擦角以不同折减系数同时折减4种方法进行了有限元数值模拟,同时对该实例中荷载作用下的高陡边坡稳定性进行了计算与对比分析。结果表明:在高陡均质岩坡中,滑面的摩阻力(即内摩擦角)在边坡的稳定性中起主要作用,且在进行强度折减分析时内摩擦角的折减系数应小于内聚力c的折减系数。     

动态局部双强度折减法边坡稳定性分析

基于双强度非等比例相关联折减法和最小强度折减路径理论对以往的强度折减法进行改进,避免了以往双强度折减时比例系数选择的盲目性,所得的边坡稳定性系数更符合最小值理论,并结合动态局部折减法实现了边坡中滑动带形成的动态演化过程。综合以上方法提出动态局部双强度折减法,通过对某一边坡稳定性进行数值模拟,模拟结果表明:动态局部双强度折减法能够较好地反映边坡破坏过程中岩土体内聚力和内摩擦角的发挥程度,可模拟边坡失稳的动态演变过程,所得边坡稳定性系数与通用条分法所得结果更为接近,并且所得边坡稳定性系数、塑性区面积及边坡位移量均小于传统强度折减法的模拟结果。     

基于FLAC3D模拟和强度折减法的滑坡稳定性计算

滑坡稳定性分析是研究滑坡风险、监防工程的基础。本文以万州区金金子滑坡为例,通过对滑坡监测资料的分析及滑坡计算工况的选取,建立了该滑坡三维地质模型和地下水位模型,同时采用FLAC3D软件模拟并结合强度折减法的思想对该滑坡进行了稳定性计算,并将其计算结果与极限平衡法相比较,结果表明:基于FLAC3D软件模拟与强度折减法结合的滑坡稳定性计算简单可行,计算得到的滑坡稳定性系数略高于极限平衡法;但强度折减法折减系数有待加权取值以提高精度。     

昔格达土路堤边坡稳定性优化分析

昔格达土是一种广泛分布于川西南地区的性质特殊的岩层,遇水时易产生滑坡、崩塌等不良地质灾害。为了研究施工过程中不同加筋位置、间距和层数对昔格达土路堤边坡稳定性的影响,本文利用大型有限元分析软件ABAQUS,结合工程实例分别建立了不加筋和加筋有限元模型,并以位移突变为失稳判据利用强度折减法对不同加筋位置、间距和层数对昔格达土路堤边坡稳定性的影响进行了研究,并计算得到了各个模型的边坡安全系数,结果表明在昔格达土路堤中部加筋效果最好,同时从经济角度进一步提出了昔格达土路堤加筋的优化方案。该研究结果对实际施工具有一定的指导意义。     

基于强度折减法的港珠澳大桥沉管隧道干坞工程高边坡稳定性分析

在列举和分析比较当前岩土工程领域边坡稳定性分析的各种主要方法的基础上,概述了强度折减法的基本原理、主要特点和优势,并以港珠澳大桥沉管隧道干坞大型临时工程拟建场地的岩质高边坡为实例,应用强度折减法基于FLAC3D软件对该边坡的稳定性进行了计算和分析,确定了边界条件和强度参数,计算了该边坡的安全系数,结果表明自然工况下边坡处于稳定状态,底部开挖以后边坡趋于欠稳定状态,同时指出了边坡的关键变形部位,可为后续的设计和施工提供参考。     

含球状风化体混合花岗岩边坡稳定性及加固方案

在我国公路路线建设过程中,不可避免地会遇到地形起伏较大的地质环境,一般采取以深挖路堑形式通过,这可能会形成含球状风化体混合花岗岩边坡。混合花岗岩边坡坡体中球状风化体的存在易形成落石及崩塌,为此开展此类边坡的稳定性分析及加固措施研究显得十分重要。以某拟建公路K248+640标段含球状风化体混合花岗岩边坡实际工程为案例,根据现场勘察得到的球状风化体含量,采用随机程序生成半径1 m的球状风化体数据,并导入PLAXIS2D中构建相应边坡数值模型;利用有限元强度折减法开展边坡稳定性研究,探究不同工况下边坡的稳定性,并提出了3种不同的边坡加固方案;通过该类边坡不同加固方案位移、剪应变、稳定性系数等方面的数值模拟分析,并经过现场实测数据的印证,揭示了锚索格构梁方案加固该类边坡的可行性。结果表明：(1)含球状风化体混合花岗岩边坡稳定性变化规律表现为,最大剪应力随开挖步数逐渐增多整体上呈现出前期缓增、中期陡增、后期缓增的阶段性发展特征;(2)被动支护与主动施加反压力支护对含球状风化体混合花岗岩边坡支护效果有明显的不同,总结出被动支护与主动施加反压力支护的区别;(3)数值模拟与现场验证相结合,监测数据显示...     

基于改进Green-Ampt降雨入渗模型的花岗岩风化带边坡稳定性分析

为研究持续降雨对花岗岩风化带路堑边坡稳定性的影响,选取赣南安远至定南新建高速公路定南段花岗岩风化带路堑边坡建立地质模型,通过室内试验、资料统计分析等手段获取该边坡各层岩土体的物理力学参数,并结合区内实际强降雨工况,采用考虑排水的改进Green-Ampt降雨入渗模型,分别利用极限平衡法和强度折减法数值模拟方法对不同降雨工况下该边坡的稳定性和变形破坏模式进行分析。结果表明:随着降雨的持续,该花岗岩风化带岩土体边坡的稳定性系数逐步降低,工况一条件下降雨20 d或工况二条件下降雨18 h后,边坡的稳定性系数小于1;边坡坡体破坏从坡脚逐步向上延伸,并在坡体表面形成潜在的滑动面,而后台阶处也逐渐破坏;整体而言,该边坡的破坏模式为坡面冲刷和浅层剪切滑移破坏,高应力区集中在边坡坡脚处和各台阶处,短时强降雨情况下该边坡可能会发生整体滑移破坏。     

抗剪强度折减系数法在基坑土钉墙稳定性分析中的应用研究

深基坑土钉墙支护结构由于其经济可靠且施工快速简便,已在许多国家得到迅速的发展和应用。但由于土钉墙支护基坑边坡稳定性分析中土体计算参数的难以确定,常常误导土钉设计,造成众多基坑土钉墙事故的发生。笔者根据抗剪强度折减系数理论,并结合FLAC3D三维动态仿真模拟．分析了基坑土钉墙在开挖与支护作用下的应力场与位移场分布形态特征,据此得出其发生扰动后的综合强度参数,以此综合强度参数计算基坑坡体的安全系数,为基坑土钉墙稳定性分析提供了有效途径。     

考虑软弱夹层中岩土体应变软化特性的矿山边坡变形体渐进破坏分析

为明确软弱夹层中岩土体应变软化特性对矿山边坡变形体稳定性的影响,基于线性应变软化M-C模型,提出了容重增加法分析矿山边坡变形体渐进破坏的方法。以四川某石灰石矿区高边坡平台变形体稳定性分析为研究对象,选取两个典型的工程地质剖面建立矿山边坡稳定性FLAC数值计算模型,分析了软弱夹层含水量对矿山边坡变形体稳定性的影响规律,并与极限平衡法进行对比,验证容重增加法计算边坡安全系数的有效性和优越性,最后以剪应变增量为变化指标,描述了矿山边坡变形体渐进破坏的全过程。结果表明:①软弱夹层含水量增加,会增大边坡失稳的风险,同时其应变软化特性对边坡安全系数的影响更显著;②容重增加法初始状态下的边坡安全系数与极限平衡法峰值状态下的边坡安全系数计算值相当,极限平衡法采用残余强度指标计算得到的边坡稳定性结果偏于保守,建议采用容重增加法稳定状态下边坡稳定性的计算结果评价边坡变形体的稳定性;③随着计算时步的不断增加,基于线性应变软化M-C模型的容重增加法,可以全面、直观地描述矿山边坡变形体渐进破坏的全过程,可为矿山边坡安全评估提供依据。     

基于锚索内力增量比指标的边坡安全性预警研究

预应力锚索作为主动加固手段，可提高边坡的稳定性。但公路边坡的锚固工程并非永久保障，随着岩土体外部荷载以及内部结构的改变，边坡仍然存在失稳破坏的潜在风险。因此，边坡安全性预警研究对于防灾减灾有着重要意义。以某实际预应力锚索加固边坡工程为例，采用数值仿真方式，通过建立边坡稳定性计算模型，得到不同锚索初始预应力下锚索内力增量与边坡岩土体强度折减系数的关系曲线，并将边坡滑动面起始发育和滑动面贯通分别对应的边坡岩土体强度折减系数λ₁、λ₂对应的点作为边坡安全性预警点，建立以锚索内力增量比作为边坡安全稳定状态的预警指标，提出了基于锚索内力增量比的边坡安全性预警方法和判别标准，该方法消除了锚索初始预应力的影响，便于工程应用，并得到锚索内力增量比在不同阶段的边坡安全性预警阈值与锚索初始预应力呈现出e指数关系，可用公式y=Ae^Bx表示，实际应用中可根据这一关系式实现不同锚索预应力加固边坡安全稳定状态的预警。     

三峡库区长江水位变化条件下滑坡稳定性二元指标体系研究

安全系数是边坡稳定性评价中的常用方法,在长期的工程实践中积累了丰富的经验,其最大的缺点是不能考虑边坡岩土体中实际存在的不确定性。可靠性理论可有效地考虑边坡系统内实际存在的不确定性和相关性,但是缺乏丰富的工程实践经验,因此,将工程实践经验丰富的安全系数与先进的可靠性理论相结合,建立安全系数与可靠性相耦合的二元评价体系具有重要的理论意义和应用价值。以巴东县东壤口镇宋家屋场滑坡为实例,计算了长江水位从135 m至175 m变化过程中的平均安全系数(最大可能安全系数)和相应的可靠性。将最大可能安全系数与边坡可靠性相乘,对最大可能安全系数进行折减,得到边坡可靠的安全系数。设折减后安全系数的临界值为1．05,由此计算出不同最大可能安全系数的临界变异系数和临界破坏概率。根据不同的最大可能安全系数及它的临界破坏概率,绘制出边坡稳定性分区图。用均值安全系数和可靠性二元指标对宋家屋场滑坡的稳定性进行了评价,结果是可靠的安全系数为1．068,略大于临界值,处于基本稳定状态。文中论述了边坡稳定性二元指标体系的建立方法。     

降雨入渗下残坡积土边坡的稳定性模拟研究

针对杭兰高速公路受降雨影响显著的非饱和残坡积土边坡,考虑降雨入渗的影响,通过对非饱和土水力特征参数的试验研究,用精度较高的Van Genuchten公式拟合土-水特征曲线,得出了非饱和渗透函数的特征参数;在此基础上,将饱和-非饱和非稳定渗流分析与有限元强度折减法相结合,进行了降雨入渗渗流场与应力场的耦合分析,模拟雨水入渗引起的暂态渗流场,并将计算所得到的暂态孔隙水压力用于考虑基质吸力影响的边坡稳定系数的计算;最后根据研究区的降雨气象资料,探讨了降雨强度、降雨持时对残坡积土边坡渗流场分布、发展和稳定性的影响。该研究可为滑坡地质灾害的预防提供依据。     

深圳市水径余泥渣土受纳场边坡监测与稳定性分析——以深圳市水径余泥渣土受纳场边坡为例

以深圳市水径余泥渣土受纳场边坡为例,采用深层位移监测和GEO-SLOPE稳定性计算相结合的方法,对边坡稳定性以及监测数据分析后表明:采用圆滑滑动法计算的一般工况安全系数都大于1.35,地震工况大于1.15,边坡处于稳定状态。边坡位移变化整体呈现前期速度较快,后期位移速度逐渐趋缓,最终处于相对稳定状态,且累计位移都在10mm以内。     

边坡矢量和分析法最危险滑面搜索研究

边坡矢量和分析法主要考虑了力的矢量特征,在求得边坡真实的应力情况下,将潜在滑面的总抗滑力矢量与总下滑力矢量在边坡整体下滑趋势方向上投影的比值作为边坡稳定性安全系数。本文首先对边坡矢量和分析法的基本原理和安全系数表达式进行了介绍;然后在此基础上,将指定滑面入口和出口搜索最危险圆弧滑面并对其进行优化处理的方法运用到矢量和分析法最危险滑面的搜索中;最后通过两个算例进行了验证分析。算例的分析结果表明:使用该方法搜索得到的边坡最危险滑面在位置上与极限平衡法中Morgenster-Price法以及强度折减法得到的滑带虽然有一定差别,但得到的边坡稳定性安全系数十分相近,相对误差很小,从而验证了该方法在求取边坡稳定性安全系数中的适用性和准确性。该矢量和分析法最危险滑面搜索方法概念清楚,搜索过程简单,能进一步提高结果的准确性,值得进一步研究和应用。     

高海拔石灰石排土场汛期潜在滑移区域的D-InSAR评价研究

为解决高海拔排土场边坡及周边山体地质灾害的安全稳定性监测困难等问题,以西藏山南桑日县石灰石矿区及其周边山体为研究区域,通过分析西藏山南桑日县2015—2021年每年月降雨量,选取研究区域每年汛期两景Sentinel-1A卫星影像数据,利用合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术对影像数据进行处理,经过基线估算、差分干涉处理、相位解缠等计算,得到每年汛期研究区域某排土场边坡的地表形变信息,并基于排土场滑坡单一预警准则识别研究区域的潜在滑移区域及滑移量,进而判断该排土场边坡的安全状态以及对下游铁路、居民的影响。结果表明：排土场边坡处于安全稳定状态;2020年汛期研究区域的潜在滑移量为5 284.106 m³;研究区域内潜在滑移区域Ⅰ、Ⅱ区对下游铁路、居民安全构成一定的威胁,需要对其进行安全隐患排查,潜在滑移区域Ⅲ、Ⅳ区对下游铁路、居民无影响,但对排土场边坡本体稳定性构成一定的威胁,需要对其坡脚等位置进行安全防护;D-InSAR技术能够应用于高海拔排土场边坡潜在滑移点与滑移量的识别。     

赤平极射投影法在岩质边坡稳定性分析中的应用

赤平极射投影法在岩质边坡稳定性研究中,可以根据边坡的结构面的空间组合关系,做出边坡稳定性状态的初步评价,并进行边坡稳定性的分析计算。本文在万州九龙W2危岩体稳定性分析中,应用赤平极射投影法计算稳定性系数,并通过极限平衡法的计算验证,表明该方法是岩质边坡稳定性研究中的一个重要而有效的方法。     

基于Seam型裂纹的复合型裂纹起裂角预测的有限元法

目的对处于多轴应力状态下的复合型裂纹起裂角进行预测。方法考虑材料的弹性性能,利用商业有限元软件ABAQUS中的Seam裂纹模拟穿透型裂纹损伤,建立双轴载荷作用下中心带孔边裂纹板的三维有限元模型,通过位移外推法得到裂纹尖端的应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF),并利用求得的SIF基于最大周向应力断裂准则预测孔边裂纹的起裂角。结果通过与相关文献结果进行对比,发现通过该有限元方法计算得到的应力强度因子与文献结果的最大误差在2%以内,预测的裂纹起裂角与文献结果的最大误差在3%以内。结论该有限元方法计算的裂纹起裂角与文献结果一致,因此文中求解复合型裂纹起裂角所使用的有限元方法是可靠有效的。     

小降雨入渗的非饱和土边坡稳定性计算方法研究

降雨易导致非饱和土边坡稳定性降低甚至失稳破坏,研究降雨作用下非饱和土边坡稳定性具有一定意义。在考虑降雨强度较小且持续时间较长的情况下,将Richards非饱和土渗流方程应用到斜坡降雨入渗分析中,通过坐标变换、吸力水头分布假设,并结合土-水特征曲线,推导出降雨入渗条件下斜坡基质吸力分布解析解;在此基础上,将斜坡降雨解析函数引入到传统Sarma法中,进而对滑坡土条进行受力分析,得出当地下水位高于潜在滑面、地下水位与潜在滑面重合和地下水位在潜在滑面之下时,斜坡稳定性系数的求解公式;最后利用推导出的公式对实际问题进行求解与验证。结果表明:当降雨强度为0时,基质吸力最大,斜坡稳定性最大;随着降雨强度的增大,斜坡稳定性逐渐降低;当降雨强度等于饱和渗透系数时,斜坡稳定性最小,且稳定性比不考虑降雨时减小了12.8%;工程实例应用显示该方法对于计算持续小降雨状况下的斜坡稳定性是可行的。     

加速度信号积分求解位移方法研究

目的 研究动力学环境试验分析中时域积分算法和频域积分算法两种加速度信号积分求解位移方法.方法 动力学环境试验中,利用不同算法对被试品测点处所采集到的加速度信号进行二次积分处理,计算求解位移.采集过程中,再利用激光传感器测量位移,以激光所测位移为基准,对比分析不同算法求解结果的准确性,并分析其结果的误差来源、其优缺点及适用范围.结果 在动力学环境试验的不同工况下,两种不同积分法得到的位移数据与激光测定数据基本重合,积分得到的位移最大误差均小于5％,符合实际应用需求.时域积分算法在两次积分中受到噪声以及直流分量误差的影响较大;频域积分算法的计算结果相对更加准确,但是受到低频误差影响较大,具有低频敏感性.结论 在动力学环境试验中,时域积分算法适用于噪声和直流分量可忽略的情况,频域积分算法适应于低频误差较小的情况.对加速度信号数据进行必要且有效的预处理后,时域积分算法和频域积分算法的位移积分结果都具有较高的准确性,能够满足一般工程实际中的测试需求.