条形基础荷载对边坡稳定性影响与加固研究

西部山区土地资源贫乏,为了合理地利用土地资源经常在边坡上修筑各类建筑物与构筑物,由于基础荷载会影响边坡的稳定性,荷载过大甚至会引起滑坡,造成生命与财产的重大危害。对此,以坡顶条形基础荷载作用于边坡稳定性为研究模型,应用 M-C 线性破坏准则结合极限分析上限定理,分析附加应力对边坡稳定性的影响。对于稳定性较差的土质边坡,采用抗滑桩进行超前支护,研究地震荷载作用下超前支护桩加固边坡的抗力荷载、临界屈服加速度的影响因素。为坡顶条形基础荷载下边坡稳定性分析与超前支护设计提供一种合理的计算方法。     

基于滑面上应力控制的边坡主动加固计算方法

根据边坡加固的内部机制,建立边坡非线性有限元计算模型;在给定控制点上,以边坡加固后应力状态与边坡未开挖时应力状态为边界条件,提出了基于滑面上应力控制的边坡主动加固计算方法.该方法给出了滑面上应力控制点选取模型,并以等效应力作为应力控制的判别准则,建立了边坡加固应力控制函数.以应力控制函数为目标函数,以外部加固荷载及分布为约束条件,借助遗传算法建立边坡应力控制智能优化模型,实现了基于滑面上应力控制的边坡主动加固设计计算.最后,经过实例计算及模型试验表明,该方法通过优化控制外部加固荷载大小与分布,可有效地控制和修复边坡内滑面上应力损失.所提出的方法是一种以稳定性为前提的边坡主动加固计算的新方法,具有可行性和合理性,所得结论可为边坡加固治理及施工方法提供重要依据.     

锦屏一级水电站左岸高边坡工程整体稳定性的模型试验研究

介绍锦屏一级水电站高边坡工程整体的模型试验方法,以检验和评价该工程的整体实效与稳定性。根据现场高边坡实际开挖工程、已完成支护及工程地质等条件,建立三维地质力学模型,采取施加上部荷载和底部动荷载方式,模拟和测试该边坡在上部山体正常荷载作用下边坡工程的稳定性、爆破振动荷载作用下的边坡工程稳定性,以及超常荷载作用下边坡工程的破坏过程与安全度。试验与分析结果表明,正常荷载应力作用下,该高边坡工程变形较小,边坡无破坏且稳定;在下部爆破振动工况下,未出现边坡及支护开裂与破坏,而在不断增加的超载作用下,边坡最终发生开裂和失稳破坏,且裂缝主要出现在锚固区之外。试验给出边坡变形及破坏的全过程,定量分析边坡变形和应力变化规律,探明边坡应力、变形及破坏趋势。研究结果表明,前期完成的高边坡支护工程是有效的,整个边坡在目前工况下是稳定的,并对边坡安全提出建议:后期边坡工程应有足够锚固强度,避免损伤岩体,加强长期现场监测与信息反馈。此模型试验具有重要的工程意义及实际价值。     

基于UDEC的桥基顺层边坡稳定性数值模拟分析

桥基边坡稳定性直接关系到桥梁的施工与运营安全,山区桥梁基础位于顺层岩质边坡之上时形成桥基顺层边坡,其稳定性受到桥基荷载的影响,是工程界关注的热门问题.文章利用UDEC离散元软件对山区桥基顺层边坡的稳定性进行模拟分析.通过对桥基荷载施加前后顺层边坡的坡体位移与应力时程曲线变化规律对边坡稳定性进行评价,模拟计算结果表明:桥...     

不同间距双荷载作用下土质边坡稳定性研究

文中利用ABAQUS有限元软件建立某土质边坡的二维模型,通过改变坡顶两个条形基础上部附加荷载之间的距离,研究不同间距双重荷载作用下边坡的变形破坏特征,并从竖向位移场、竖向应力场、等效塑性应变以及安全系数大小等角度对数值模拟结果进行分析。研究结果表明,边坡在双重荷载作用下,竖向位移的最大值集中于荷载作用的下方坡体,且随着间距的增加而减小,但减小幅度逐渐降低;竖向应力在荷载作用处出现较大值区,坡体内一定范围发生应力重分布现象;边坡的安全系数随着荷载间距的增大而得到提高,但间距存在一个临界值,即2倍的荷载作用宽度。以上结果对相关工程的建设具有一定的参考价值。     

考虑边坡开挖中地应力释放的改进Sarma法

边坡的开挖通常伴随着原始地应力的释放,对高地应力区的人工开挖边坡而言,地应力的释放强度高、速度快,对边坡稳定性的影响往往是不利的.但是目前用于分析岩质边坡稳定性的Sarma法却没有很好地考虑岩质边坡开挖过程中地应力释放对边坡稳定性的影响,这是偏于不安全的.在传统的Sarma法的基础上,引入了地应力释放荷载,对Sarma法进行了改进,考虑了边坡开挖过程中地应力释放对边坡稳定性的影响,并用算例进行了说明.该改进的Sarma法能够较好地应用于高地应力地区人工开挖岩质边坡的稳定性分析.     

爆破开挖路堑边坡稳定性分析

结合湖北白洋长江公路大桥路堑高边坡工程,运用Geostudio软件中的QUAKE/W和SLOPE/W模块,爆破荷载采用实测输入加速度时程分析方法;同时,联合FLAC~(3D)软件中爆破荷载采用等效三角型荷载动力分析方法;采用爆破震动数值模拟了该边坡的动态响应变化过程,共同分析和评价爆破荷载动力作用下边坡的稳定性、应力、位移、各监测节点速度、塑性区分布。分析表明:该断面处爆破作用对边坡稳定性具有一定影响,但范围有限,不会引起边坡失稳破坏,这与现场工程实际情况相吻合。     

降雨条件下边坡稳定性有限元分析

先以渗流-应力耦合分析求出,降雨入渗条件下边坡的应力、位移、孔隙水压力等情况;再以重度增大法为依据,结合非饱和土强度理论,求出边坡破坏时的极限荷载因子.结果表明,降雨人渗情况下,由于孔隙水压力的改变,边坡极限荷载因子显著减小,稳定性显著降低;随降雨强度或持续时间的增大,稳定性降低.     

有限元法的特点及其在边坡工程中的应用实例

简述了在岩土工程中常用的有限元位移法的特点及计算步骤,对边坡分别在天然状态和坡顶均布荷载状态下的应力、应变作数值分析比较,分析结果显示在有荷载作用条件下边坡的塑性区贯通性强,相比天然状态下更易发生失稳破坏。     

边坡与地基极限荷载的下限有限元解

塑性极限分析下限有限元法是将计算域进行单元离散,以应力为未知数,极限荷载为目标函数,建立满足平衡条件、应力连续条件、应力边界条件、屈服条件的线性规划模型,利用优化方法求解线性规划问题。以具体算例为例,根据编制的塑性极限下限有限元的MATLAB程序,求解了边坡和地基的极限荷载,计算结果与解析解比较,验证了程序的正确性和有效性;同时分析了相关参数对极限荷载的影响及规律。     

爆炸荷载下岩质边坡动力特性试验及数值分析研究

 采用室内混凝土边坡模型试验方法,结合动力有限元程序模拟技术手段,对爆炸冲击荷载作用下岩质边坡的动力特性进行分析研究。研究结果表明：爆破地震波在边坡坡体上的传播及衰减特性与平地不同,质点振速峰值随爆心距的衰减相对要小得多,垂直与水平质点振速峰值衰减指数分别为0.76和0.42。比较坡顶与坡面测点振速发现,坡顶的垂直与水平质点振速峰值均大于坡面质点振速峰值,表明坡顶质点振速存在放大效应。比较迎爆侧3#测点与背爆侧4#测点的质点振动峰值,垂直和水平方向振速峰值分别降低72.7%和67.6%。由此可见,采用减震沟减震措施可以大大降低爆破振动强度,并能有效改善冲击荷载作用下边坡的应力状态。另外,比较试验与计算结果得出,质点振速及回归方程指数与试验数据均在同一量级上,坡顶质点振速随高程增加而放大,可见数值计算结果能很好反映实际爆破振动规律。     

斜坡基桩的斜坡空间效应及其水平承载特性研究

为研究水平荷载作用下斜坡基桩的斜坡空间效应对其承载特性的影响,设计并完成了不同坡度及水平荷载作用角度下斜坡基桩室内模型试验,测得了桩顶荷载位移曲线及桩身弯矩分布。结果分析表明：水平荷载相同时,桩顶水平位移及桩身最大弯矩均随坡度增加呈非线性增大,随水平荷载作用角度增加而呈线性减小;基桩水平极限承载力却随坡度增加而减小,随水平荷载作用角度增加而增大。坡度每增加30°,桩顶水平位移约增大1.3~1.9倍,桩身最大弯矩增大约17%~30%;水平荷载作用角度每增加30°,桩顶水平变形减小约25%~30%,桩身最大弯矩减小约6%~11%。斜坡基桩的桩身最大弯矩位于地面以下3~6倍桩径范围内,坡度越大桩身最大弯矩位置越深。分析得到了基桩水平极限承载力拟合公式,可以为斜坡基桩设计提供参考。     

MATLAB在超长桩荷载传力过程中的应用与研究

用MATLAB程序实现超长桩荷载传力的过程,并对桩端摩阻力函数中的a,b岩土参数进行调整,将计算结果与工程实例相比较,得出了具体结论,以促进MATLAB在超长桩荷载传力过程中的应用。     

坡顶邻近处群桩对边坡的挤土效应模型试验研究

本模型试验在边坡坡顶邻近处,连续贯入4根模型桩,边坡介质为均质砂土。研究边坡坡顶邻近处群桩的压入对边坡土体位移的影响规律。压桩仪器采用改装的手摇式静力触探仪,整个压桩和边坡变形过程由数码相机拍摄记录,通过后期用图像处理软件处理实验有效照片,可得每一根桩的压入所对应的整个边坡土体位移状态变化情况,其状态变化情况由边坡土体中每一点的径向和纵向位移体现。根据实验数据,比较群桩压入过程中每一根桩对均质砂土边坡位移场的影响大小和影响范围,得出群桩压入过程对边坡土体位移的影响规律。     

双动载源下土质边坡的失稳机理

在丘陵地域和山区，铁路和公路共坡的区段时有出现。根据双动载源下(坡顶受公路载荷，坡底承受铁路载荷)土质边坡的受力状况，采用理论分析和计算机模拟的方法，分别就车辆载荷对边坡的传载方式以及边坡在各种载荷作用下土体单元的最大不平衡力变化情况进行了初步分析，同时，也对动载作用下单元的位移、速度、加速度等进行了比较系统的分析。分析结果表明，公路载荷对边坡稳定性的影响远远大于铁路载荷。对于缓倾斜边坡而言，位于坡底的铁路动载对边坡的破坏力可以不予考虑：由于公路载荷直接作用于坡顶，此类边坡上部的稳定性比下部弱，潜在滑移面大都出现在中上部：在频繁的公路载荷作用下，土体单元在滑移过程中有“位移滞回”现象，并且达到极限平衡状态之前表现得比较明显，由于“位移滞回”的随机性和不确定性，增加了边坡滑移体滑移迹线的复杂性，对此需要做进一步的研究。     

唐家山滑坡变形运动机制的离散元模拟

 地震是滑坡灾害的一个重要触发因素,而这类形式的滑坡通常危害较大。以汶川地震触发的唐家山滑坡为例,在野外现场调查基础上,采用离散元数值模拟技术,对滑坡由变形累积到破坏滑动的全过程进行模拟,以研究地震作用下顺层岩质滑坡的变形破坏过程。结果表明：在地震力及滑体重力作用下,坡顶首先形成应力集中,滑体沿中后部的软弱面产生蠕变变形,随着持续的地震动力输入,应力不断向中前部的锁固段集中,使得变形沿接触面不断向坡脚方向扩展,最终从坡脚剪出,破裂面贯通形成滑带;通过滑动过程模拟表明,唐家山滑坡运动模式为：启动→高速滑动→碰撞停积→自稳过程,滑坡滑动过程中,斜坡表层部分块体在地震水平力作用下发生临空抛射现象,表层岩体在滑动过程中,受地震竖向作用力而发生垂直抛落现象;地震力作用下坡体中质点加速度、速度具有高程放大效应,表现为水平加速度放大系数大于竖向加速度放大系数、水平速度放大系数大于竖向速度放大系数,对比结构面监测点和基岩监测点加速度、速度放大系数,表明滑坡启动时具有较大的加速度,也说明不连续结构面对岩质边坡的动力反应起着控制性作用。     

无损检测技术在实践中的应用

对某厂房所有的混凝土柱进行调查研究,发现局部排架柱的混凝土有较大深度的碳化,为了客观合理地评价厂房排架柱的结构有效承载能力,通过对这些排架柱的有限元计算模拟,从而计算出了受碳化混凝土影响的排架柱在静活荷载作用下的最大应力。     

基于有限元计算的边坡稳定性分析

采用现场调查和有限元分析方法,对羊曲水电站的厂房边坡的稳定性进行了分析,经分析认为,因受开挖卸荷的影响,坡体表部应力发生明显的分异,最大主应力总体为压应力,厂房外侧开挖边坡坡脚出现应力集中,坡脚至坡顶位移呈增大的趋势。     

地震作用下边坡岩体动力稳定性数值模拟

 以金沙江龙蟠边坡变形岩体为例,采用人工合成地震动为输入条件,并考虑超静孔隙水压力的作用,运用离散单元法进行边坡岩体的全时程动力分析,探讨地震作用下边坡岩体的动力响应规律及稳定性。数值模拟结果表明：地震惯性力的作用引起剪应力的积聚效应;岩体结构面对岩质边坡的地震动力响应起控制性作用;边坡最危险状态是地震刚刚开始时由静态到动态所发生的巨大系统改变之时;地震作用导致岩体变形破坏的主要机制是剪应力积聚和超静孔隙水压力累积效应的耦合作用。同时,计算结果还表明,龙蟠边坡变形岩体在遭受地震时不会发生整体性的远程滑动,这一结论对金沙江宽谷坝址的抉择具有重要的工程应用价值。     

基于率效应的岩石材料次加载面动态模型在岩体工程中的初步应用

为较准确反映岩体工程在地震荷载下的响应,结合Drucker-Prager屈服准则和次加载面理论,初步构建基于Drucker-Prager准则的次加载面应力路径模型,在此基础上,除计算弹性模量的率效应之外,还在Drucker-Prager准则上考虑强度的率效应,提出岩石材料的动态模型,并把该模型运用到滇中引水香炉山隧洞中。计算结果表明,相对于Drucker-Prager准则,应力路径模型能较好地描述玄武岩在循环荷载下体现的曼辛效应和棘轮效应,由于没有考虑率效应,表现出应力–应变曲线的斜率没有试验曲线大,且累计应变也比试验曲线大;在岩石循环加卸载过程中,动态模型得出的模量上比次加载面应力路径模型模拟的要大,同时变形量也较次加载面应力路径模型要小,因此该模型能较好地反映岩石的动态力学性质和变形性质;相比于Drucker-Prager准则下,采用动态模型得出隧洞的左侧监测点和右侧监测点的瞬时相对变形峰值增大了0.67 cm,同样底部和顶部以及左右两侧的永久相对变形也分别增大了0.19和0.77 cm,说明动态模型可以较好地反映围岩残余大变形;岩石动态模型相对于Drucker-Prager准则和线弹性本构,更具有滤掉高频的功能。说明该模型能很好地运用到岩石动力学中,同时也为准确分析岩体工程在地震作用下的响应奠定了一个很好的基础。