海岛岩石陡坡稳定性分析与支护方案优化计算

通过位移计与三维扫描仪对海岛岩石陡坡进行实际位移监测与坡体轮廓的扫描,选取典型剖面,利用有限元强度折减法进行岩石陡坡的稳定性分析。提出了一种考虑降雨量对海岛斜坡稳定性影响的实用计算方法,并分析了降雨与坡脚开挖对边坡稳定性的影响,确定了典型剖面的最大降雨量与最大坡脚开挖量。在最大降雨量与最大坡脚开挖量情况下对典型剖面选取了三种支护方案,即锚杆(索)支护、抗滑桩支护、锚杆(索)与抗滑桩联合支护。利用有限元强度折减法进行不同支护方案下的有限元分析,对比稳定性安全系数、塑性区、应力与位移等信息,确定典型剖面的支护方式,并通过对锚杆(索)倾角与间距等支护参数的优化计算,得到了既安全又合理的海岛岩石陡坡支护方案。     

基于局部软化阶梯双折减法的土坡稳定性研究∗

强度折减法是边坡稳定性分析中广泛使用的数值计算方法,传统整体强度折减法对黏聚力和内摩擦角采用同一系数进行折减。由于两强度参数发挥作用先后以及衰减程度的不同,传统整体强度折减法不能真实的反映土体渐进破坏过程,一些学者提出运用双折减法来探究边坡的破坏问题。基于土体应变软化特性,通过土体的峰值与残余强度建立起黏聚力和内摩擦角之间的关系,将得到的强度参数关系式作为双参数折减组合的依据。该方法以破坏接近度作为判别土体是否破坏的标准,引入局部阶梯折减的思想,对局部破损区域(FAI＞0.8)采用不同的折减组合,研究均质土坡的渐进破坏过程。计算结果表明,局部软化阶梯双折减法可以体现两强度参数发挥作用的先后顺序,整理出两参数间的关系式为一次函数,自变量对应的参数先发挥,因变量对应的参数后发挥;在算例中,黏聚力的折减系数大于内摩擦角的折减系数,黏聚力的强度储备比内摩擦角大,发挥得较为充分;模拟计算出的破损区面积以及边界处的塑性应变差值更加连续、平稳;阶梯双折减方法得到的综合安全系数小于整体折减法的安全系数,在工程应用上偏于安全,与其他学者得出的结论一致;受网格密度的影响,综合安全系数的范围为 1.207~1.229,该范围可为工程设计和施工提供参考。     

基于强度折减示意图的边坡稳定分析双折减系数法

当边坡达到极限平衡状态时,强度参数内摩擦角、黏聚力对边坡稳定性有不同程度的贡献,说明传统强度折减法假设强度参数以同一程度折减的方法存在缺陷。为克服传统强度折减法的不足,本文提出基于强度折减示意图的双折减系数法。首先分别对土体强度参数进行单一折减,由两折减系数得折减比。在摩尔库仑强度准则基础上,依据强度折减示意图,由特征点折减前后的抗剪力之比推导出双折减系数法下安全系数K的表达式。借助有限元软件,模拟了不同算例,对比分析了不同稳定分析方法求得的安全系数。结果表明:通过本文方法算得的安全系数与其余四种双折减系数法的计算结果基本一致,且得出的滑动面位置与传统强度折减法基本趋于一致,临界状态更为可靠,说明本文提出的双参数折减法具有较好的理论支持,且关系式简单,意义明确,可应用于边坡稳定性分析。     

斜坡软弱路基稳定性分析的修正瑞典条分法

斜坡软弱路基的滑塌形式与水平软弱路基相比,具有明显的易滑动性和非对称性.为了反映斜坡软弱路基与水平软弱路基失稳机理的区别,对两种路基形式进行离心机试验,证实了斜坡软弱路基的失稳的非对称性,因此在稳定性分析中要考虑势能差和非对称的影响.为了提高条分法在斜坡软弱路基稳定性计算的准确性,提出一种考虑不同倾斜角影响的修正瑞典条分法,引入反映势能差影响的"影响力"和反映滑动体外路堤填土重量的"附加力".将瑞典条分法、修正瑞典条分法与有限元强度折减法对工程实例的计算结果比较分析,结果表明:(1)在稳定性分析中,斜坡软弱路基需要考虑势能差和非对称的影响;(2)"附加力"在各土条上的分布形式进行简化后,其计算结果与采用强度折减法进行的有限元计算结果较为接近;(3)按瑞典条分法计算出的安全系数比修正瑞典条分法偏大53.5％、比有限元强度折减法偏大50.5％,而修正瑞典条分法与有限元强度折减法计算结果只相差不足2％.     

强度折减有限元法中边坡失稳的塑性区判据及其应用

将抗剪强度折减法基本概念、弹塑性有限元分析原理与计算结果图形实时显示技术相结合,提出了以广义塑性应变及塑性开展区作为边坡失稳的评判依据,并与以非线性迭代收敛条件作为失稳评判指标的强度折减有限元方法进行了对比。对于天然垂直边坡的算例数值分析表明,采用广义塑性应变与塑性开展区作为失稳判据可以比较准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及相应的稳定安全系数,验证了这种失稳判据的合理性。对开挖边坡和开挖支护边坡的实例计算结果表明本文方法对于复杂的边坡稳定性分析是实用的。     

基于局部强度阶梯折减法的边坡渐进破坏研究∗

通过强度折减法获取边坡的潜在滑裂带是目前数值计算广泛使用的方法,研究边坡滑裂带形成的渐进过程及坡体内部土体的应力状态具有重要的理论意义和工程价值。基于边坡破坏的渐进性思想,针对均质边坡提出了一种局部强度阶梯折减的方法。该方法以屈服接近度(YAI)作为判别土体是否存在破损区的评价标准,将局部破损区按不同破损次序分配予不同的折减系数,利用通用软件ABAQUS对局部坡体进行强度折减计算,研究边坡渐进变形过程,直至边坡发生整体破坏。计算结果表明,坡体内部初始破损区参与了潜在滑裂面的形成过程,对边坡后期渐进变形具有贡献;有效解决了传统强度折减法潜在滑裂面上折减区和非折减区边界处的塑性应变值的跳跃性问题,合理地演化了边坡的渐进失稳进程。     

基于强度折减有限元法的边坡失稳判据研究

强度折减有限元稳定分析方法是目前应用及研究较多的一种分析方法。如何根据有限元计算结果来判别边坡稳定性，是强度折减有限元稳定分析方法的一个关键性问题。强度折减有限元法的失稳判据主要有3种：第一种以有限元解的收敛性判定失稳状态；第二种根据计算域内最大节点位移与折减系数之间关系曲线变化特征判定失稳状态；第3种通过计算域内塑性区是否贯通判定失稳状态。利用ADINA有限元通用软件，对二个不同的边坡算例进行强度折减计算，分别采用3种失稳判据进行稳定性分析，对3种失稳判据的适用性、3者之间的一致性、各自的适用范围进行了研究。研究表明，对于均质边坡，3种失稳判据存在较好的一致性，但是对于非均质边坡，塑性区贯通判据在应用范围上存在局限性。     

基于Hoek-Brown准则的强度折减法及进展

随着Hoek-Brown强度准则的不断发展和完善,基于非线性Hoek-Brown强度准则开展岩体稳定性分析开始成为一个课题。由于其具有若干优点,例如适用于复杂的工程问题,强度折减法日益受到重视。通过详细研究,将基于Hoek-Brown准则的强度折减法分为四类,即非线性强度准则线性化方法、"降低"强度包线法、参数折减方法和局部或瞬时线性化方法,并对上述四种方法进行了评述。此外,推导出Hoek-Brown强度准则的应力不变量表达形式,并提出一种新的基于Hoek-Brown强度准则和正应力与剪应力表达式形式的参数折减方案,即σci和mb等比例折减方案,通过数值算例证实了所提折减方案的简便和有效。     

基于重力加载比例法的岩质边坡稳定性分析

根据岩质边坡的稳定性主要由边坡内部的结构面所控制的特点,采用有限元重力加载比例法对含有一组平行节理面和含两组节理面的岩质边坡进行数值模拟,分析表明:与强度折减法相比,采用有限元重力加载比例法能更加快速地计算出岩质边坡的安全系数,节省计算耗时和人工干预的工作量,并能通过塑性应变的发展分析其破坏过程,确定潜在的滑动面。     

随机介质理论下隧道围岩渐进破坏过程数值实验研究

将强度折减法引入到隧道围岩安全评价中,结合"浅埋暗挖快速施工双线小间距隧道、盾构下穿立交结构隧道和结构面含有节理、不规则裂隙的山体公路隧道"等工程实例,借助材料真实破坏分析软件RFPA-2D,建立每个强度折减系数下的有限元模型。模型采用了黏弹性人工边界来消除边界条件对计算精度的影响,并借助随机介质理论实现了围岩细观结构单元的非均值性和随机分布的缺陷,揭示了不同工况下隧道围岩的动态渐进破坏过程、基元相变损伤演变机理和岩体结构面破坏特征,认为隧道围岩的宏观破坏是由岩体非线性材料细观单元的非均值性造成的,计算结果借助不同折减步中裂纹发展趋势和单元破坏的数量判断隧道围岩是否失稳破坏,并计算出具有安全储备意义上的安全系数。同时,结合ABAQUS和RFPA-2D两种不同有限元模型,对比分析了随机介质理论和连续介质理论结合强度折减法在隧道围岩稳定性评价中的差异。     

基于上限定理的抗滑群桩设计理论研究

针对抗滑群桩设计理论方面存在的问题,即荷载传递及滑坡推力分配的不确定性,基于极限分析的上限定理,给出了一种抗滑群桩的设计方法,即人为增大第一排抗滑桩的桩间距,并按极限土压力公式设计,作用在第二排抗滑桩上的荷载则按照上限定理给出。根据上述思想,并结合滑坡能量安全系数的定义和多块体体系速度场计算方法,提出了抗滑群桩的一种设计理论。     

广惠高速公路某古滑体边坡治理方案分析

滑坡是常见的公路边坡病害之一,如何经济、合理、有效地选择滑坡治理方案十分重要。本文从滑坡整治基本原则出发,介绍了广惠高速公路某古滑体边坡治理的两种方案———抗滑桩方案和预应力锚索方案,介绍了这两种方案各自的发展现状、施工工艺和优缺点,通过比较选择了预应力锚索方案。最后提出了在滑坡治理过程中应注意的一些问题。     

锅炉脱硫系统烟气换热器堵塞故障分析及处理

抗滑桩在滑坡治理中应用得比较广泛,确保抗滑桩的耐久性至关重要,抗滑桩混凝土中性化程度是影响其耐久性的重要因素。通过酸雨侵蚀与应力耦合作用下的模型试验,探讨了混凝土受酸雨侵蚀后强度和中性化深度的变化情况。分析结果显示:在酸雨侵蚀作用下,抗滑桩混凝土抗压强度先增大,然后逐渐减小;应力作用下,抗滑桩混凝土中性化深度与无应力时有很大区别,弯曲拉应力作用下的混凝土中性化深度大于无应力状态下的中性化深度,弯曲压应力下的中性化深度小于无应力下的中性化深度,应力水平的大小将影响到中性化深度的大小。     

不封底PCC能量桩与传统能量桩换热效率对比研究

PCC能量桩是一种基于PCC桩的新型能量桩技术,目前针对PCC能量桩在制冷和供热过程中的换热效率及热传导特性的研究仍相对较少。基于模型试验方法,开展循环温度作用下不封底PCC能量桩、传统能量桩的温度响应测试,实测获得桩身、桩周土热响应变化规律;继而,结合数值模拟方法,对比分析进/出水温度等因素对不封底PCC能量桩换热效率的影响规律。研究结果表明,本文试验条件下,夏季制冷模式下不封底PCC能量桩的热响应略大于传统能量桩,而冬季供热模式下差异不大;相同条件下,夏季制冷模式下不封底PCC能量桩的换热效率较传统能量桩高出24%,而冬季供热模式下仅高7%。     

基于等效桁架模型的基坑双排桩结构计算模型研究

在基坑双排桩支护体系中,由于前、后排桩桩间土的存在,导致其受力及变形机理变得非常复杂,而当前规程及其它常见的双排桩计算模型中,仅采用水平构件等效桩间土的作用不够完善。通过引入等效桁架模型,将前、后排桩桩间土等效为平面桁架结构,进而提出一种基坑双排桩支护结构的改进计算模型。再利用MATLAB自行编制相应的计算程序包,将该计算程序包应用到1个典型的算例分析中,对提出的基坑双排桩改进计算模型的合理性及可行性进行验证。结果表明,引入桩间土等效桁架模型后,由于考虑了桩间土的剪切变形效应和桩侧摩阻力,基坑双排桩计算模型的计算精度和合理性有了进一步提高。     

考虑径向温度效应的能源桩荷载传递分析方法研究

针对能源桩受温度作用影响时的承载特性难以量化,提出考虑径向温度效应的荷载传递法对能源桩热-力耦合作用下的受力特性进行研究,评估温度变化对能源桩的影响,研究桩身轴力、桩侧摩阻力的分布状态,并以昆山能源桩的现场测试为依托,验证了本文方法的可行性。计算结果表明,温度作用对能源桩桩身应力应变状态有显著影响,当桩体受极限荷载与温度作用时,侧阻力发挥的作用几乎不大,在降温作用下能源桩桩顶会产生残余变形,因此在能源桩设计时应以降温作用时的沉降值为标准进行折减,考虑能源桩的设计承载力。     

不同埋管形式的预制能量管桩热响应试验研究

能量桩是通过在传统桩基础内安装换热管的新型节能减排技术。通过在PHC桩芯内埋设换热管形成预制能量管桩。现场采用单U和双U热响应试验,利用分布式光纤传感技术,对桩身的温度和应变分布进行了监测,得到了试验过程中能量桩的温度和应变变化规律;发现换热初期热量会堆积在能量桩内无法快速传递到桩外,整个过程桩体升温幅度不大,热量传递效率较低;揭示了预制能量管桩的热、力学变化特征,为预制能量管桩的优化设计和换热能力的评价提供了依据。     

中日规范中关于液化和侧向扩流场地桥梁桩基抗震设计考虑之比较

评述了我国液化场地和侧向扩流场地桥梁桩基抗震设计规范.总结了中日两国液化场地和侧向扩流场地桥梁桩基的抗震设计方法与技术细节,阐述了日本规范中液化场地和侧向扩流场地桥梁桩基抗震设计中的液化地基土反力折减系数的确定方法,以及土体液化侧向扩流对桩作用力的计算模式.指出我国规范中在液化和侧向扩流场地桩的抗震分析方法、不同土层分...     

重力式挡土墙抗震稳定性检算最不利状态选取探讨∗

重力式挡土墙整体稳定性检算最不利状态选取对抗震设计有重要影响。针对加速度峰值、墙身外倾峰值、墙顶位移峰值三种典型挡墙抗震危险时刻以及常用“土压力峰值时刻包络”取值方法,以振动台模型试验揭示地震土压力取值结果差异性,基于重力式挡土墙ABAQUS 有限元模型地震响应计算,分析各危险时刻墙背土压力取值及整体稳定性检算结果差异,提出抗震稳定性检算最不利状态建议。结果表明：（1）随地面峰值加速度和墙高增加,三种危险时刻地震土压力均呈现从非线性分布向近似正三角图式转化,合力及作用点高度整体上较现行抗震规范分别大49% 和18%;（2）峰值包络法因不能反映墙-土运动主/被动状态和地震动传导时延特征,致使墙顶附近土压力取值结果过大,地震土压力合力较危险时刻大一倍且作用点偏高约25%;（3）墙身外倾峰值危险时刻的抗滑移稳定系数较其余两种危险时刻偏小14%~33%,且随地面峰值加速度增大反映出更明显的衰减敏感性,以此作为抗震稳定性检算最不利状态有利于结构安全与经济性协调。     

一种改进的斜支撑体系支护某超大深基坑的变形分析

济南某商业广场超过50000 m2的基坑采用一种改进的斜支撑支护体系进行支护,与普通斜支撑支护型式不同,该支护体系包括支护桩、斜撑、立柱与支撑桩.本文采用FLAC3D显式有限差分数值计算分析方法,并结合支护桩水平位移测斜数据,对该支护体系的变形特性进行分析研究,从中论证各支护单元在3个开挖阶段的运动学效应.研究结果表明...