基于应力场的土坡临界滑动面的蚂蚁算法搜索技术

在土坡应力场非线性有限元分析的研究基础上，将蚂蚁算法这一新的启发式人工智能型优化方法与土坡稳定性有限元分析方法相结合，探讨了基于有限元分析得出的土坡应力场所对应最小稳定安全系数的土坡任意形状临界滑动面的蚂蚁算法搜索技术，并通过分析算例说明这一技术的可行性。     

一种三维均质土坡滑动面搜索的新方法

通过提出一种新的随机方法生成2条随机曲线:一条为三维滑体滑动方向上与坡面线围成断面尺寸最大的随机母线;另一条为垂直滑动方向上与坡面线围成断面尺寸最大的随机准线.三维滑动面是由准线在母线上移动或母线在准线上移动形成的,这时,形成的三维滑动面容易将滑体划分为n×m个铅垂条块,进而能够方便地实现三维安全系数公式中的土块微分量计算以及三维滑动面图形的生成.在此过程中,针对随机搜索精度不高的问题,通过将随机母线和随机准线用近似母线和近似准线来代替进行改进,通过搜索由近似母线和近似准线形成的任意三维滑动面来找到最危险滑动面.三维均质土坡算例表明:用本文方法计算的安全系数比其他方法计算的小,因而偏于安全,证明了所提方法的有效性.滑体长度对土坡稳定性影响的研究表明:三维边坡的稳定性高于二维边坡,随着滑体长度的增加,三维稳定性趋于二维稳定性;从准线形状分析结果以及母线与二维滑动面的对比分析证明,对于无限长三维均质土坡,其滑动面简化为二维圆弧是可行性的.     

加筋土坡动态稳定性拟静力分析

 加筋土工结构被广泛采用的原因不仅是其具有良好的静力性能,且也在于出色的动力稳定性能,现有研究较少考虑竖向地震效应对加筋土坡动态稳定性的影响。基于塑性极限分析上限理论,假定不同的破坏面,同时考虑水平和竖向地震影响并结合不同加筋模式,采用拟静力分析方法推导一定加筋强度条件下的边坡临界高度和一定边坡高度条件下的临界加筋强度计算公式,并对所导公式采用序列二次规划法进行了优化计算,数值计算与分析表明：简单静态和动态条件下,该结果与现有研究成果有较好的一致性,可以证明该方法的正确性;水平和竖向地震、岩土材料强度特性、边坡倾斜度均对加筋土坡的动态稳定性有重要影响,特别当边坡较陡,岩土填筑材料质量较差和地震影响强度较大时,忽视竖向地震影响将会导致设计偏于不安全;最后针对工程实际,提出相应的工程建议。     

均质土坡坡面形状的稳定性对比研究

运用无量纲化的公式,编制了均质土坡最小安全系数求解程序。保证开挖土方量一定,对直线型、上陡下缓的折线型及下部为直立墙的折线型坡面进行了计算和比较,结果得出下部为直立墙的折线型坡面稳定性较其他二者好,并且通过试算,得出了直立墙设置的临界高度与内摩擦角的关系曲线。     

变分法用于滑坡反分析的几个问题

本文探讨了变分法在确定边坡极限高度时存在的某些问题。绘制了坡角，裂缝位置，极限高度与φ值的关系曲线。根据所得结论可直接确定极限高度，并用于滑坡的反分析，还易于反算C，φ值。用所得结果与文献中的实例作了对比，并对甘肃洒勒山滑坡进行了反分析。     

地下水位线对土坡稳定的影响分析

边坡稳定安全系数受到多方面因素的影响，地下水位线的位置对边坡稳定的影响较大。通过对各种边坡模型的计算分析表明，地下水位变化对边坡稳定性的影响是有一定的规律的，地下水位在距坡脚3/10～4／10坡高范围内变化时对土坡的稳定安全系数影响不大。随着地下水位线的升高，边坡的稳定安全系数线性减小，可能发展为整体滑动破坏。     

地震作用下土坡可靠度风险分析

将地震效应以水平地震加速度的形式引进到土坡的可靠度风险分析中,探求动力作用下土坡的动力安全系数与相应条件下的静力安全系数的关系,并以安全系数来表征土坡的可靠度。在地震加速度为随机的情况下,导出土坡在地震效应下的失效概率的数学表达形式。以南水北调中线工程中的一土坡设计断面为实例,计算结果表明,地震效应对土坡的安全影响是较为显著的,对土坡的分析研究不应忽略地震因素的影响。     

地震作用下土质边坡可靠度分析

将地震效应以水平地震加速度的形式引进土坡的稳定性分析中，根据土条的受力平衡条件导出了任意形状滑裂面下土质边坡的安全系数表达式，并进行了稳定可靠度分析。以石家庄地区某一边坡为例，分析了土性参数和地震效应对边坡稳定性的影响。计算结果表明：土体强度指标的变异系数和地震加速度系数的变化对土坡的安全影响较为显著，对土坡的分析研究有重要意义。     

岩土体的非均质性及力学参数的条件模拟赋值

根据工程岩土体通常为非均质体，其力学参数具有空间变异二重性，应看成是空间随机场这一事实，对工程岩土体经过分级分区后，各分区岩土力学参数随机场的空间变异性分析以及岩土工程有限元计算中单元体力学参数的条件模拟赋值作了探讨。应用条件模拟法对单元体力学参数进行赋值不仅能同时考虑到岩土力学参数随机场所具有的空间变异二重性特征，而且比克立格法能更真实地再现岩土力学参数随机场所具有的离散性和波动性。     

松散土质滑坡位移与降雨量的相关性研究

为了揭示松散土质滑坡滑体位移与降雨量之间的相关性分布规律,通过资料搜集整理和分析、现场工程地质调查,采用数理统计分析法,分别对典型浅层和中层松散土质滑坡坡体位移与降雨量进行了指数和幂函数等模型的线性或非线性回归分析和比较。研究结果表明:浅层和中层松散土质滑坡坡体位移与降雨量相关关系一般服从幂函数分布的规律。据此建立松散土质滑坡位移与降雨量的通用统计模型。该研究结果可为降雨条件下浅层和中层松散土质滑坡的变形解体破坏机制及稳定性研究和预测预报提供科学依据。     

水位变化引起分层边坡滑坡的实验研究

通过对分层的边坡在水位变化时滑坡的模拟实验，起的滑坡，重点考察了水位涨落速度对坡体稳定的影响，考察了分层坡体的滑坡模式、坡体变形、破坏和渗流引以及坡面从产生张拉裂缝直到形成滑面的整个过程，并对这类滑坡中的现象给出了定性解释。最后用有限元对实验坡体进行了应力和位移的静力场分析，计算结果与实验结果基本一致。     

滑带土长期强度参数的衰减特性研究

以大量的滑带土强度参数变化例子为依据，从影响滑带土长期强度的因素，如滑带土的含水量、滑带土的粒度成分、滑带土密度、试验条件、滑带土的矿物和化学成分以及水质特性等分析入手，对结构面力学参数的衰减特征进行了动态分析。研究结果表明：工程年限内在综合考虑影响滑带土因素的基础上，对滑带土参数的衰减特性可进行半定量评价，其值一般不会低于饱和直剪试验低值。借鉴边坡稳定性评价的定性、定量方法，对滑带土力学参数在工程年限内的变化提出了动、静态的评估方法。经在广西龙滩水电站蠕变体曰区应用，其可靠性都得到了很好验证。     

滑坡侵蚀离散元分析研究

首先介绍了离散单元法分析原理,用铜王公路2#滑坡侵蚀实例建立了地质模型,根据黄土中实际最为发育的垂直节理面以及层面来划分单元及建立计算模型,滑坡体被这2组结构面分割成297个单元,滑体以下的滑床基岩部分作为固定单元处理。采用离散单元法对滑坡侵蚀运动过程中各演化阶段的平均速度、平均加速度,滑坡侵蚀体后缘、中部、前缘的合力、合力矩进行了分析研究,由此可将滑坡的演化过程划分为5个运动阶段:启动破坏、剧动加速、高速运动、碰撞减速、停滞缓动。     

崩滑体稳定性计算及防治方法研究

根据崩滑体基本特征和工程地质条件,在考虑各种不同荷载情况下,运用剩余推力法对崩滑体稳定性进行计算和评价,提出了以抗滑桩为主的支挡结构。同时,采用合理的滑坡推力和土体抗力分布形式,考虑传递系数对抗滑桩位置的影响,以此确定合理的设桩点,并结合辅助措施,保证崩滑体的稳定,提高治理效果。     

滑坡监测TDR技术的试验研究

针对时域反射法(TDR)在滑坡监测方面的应用，阐述了TDR技术的基本原理及电磁波在同轴电缆中的传播特性，通过对三种不同型号同轴电缆室内剪切试验，研究了同轴电缆的剪切变形对TDR波形的影响，总结了不同型号同轴电缆的反射系数随剪切位移的变化规律及力学特性。结合实际工程情况，通过浇筑于水泥砂浆填充体中的同轴电缆TDR试验，分析对比了几种试验条件下同轴电缆的TDR特性，提出了一些具有实际工程应用价值的结论。     

高速滑坡中的热效应分析

从理论和数值分析两方面讨论滑坡滑带内热致孔隙压力及其对高速滑坡的影响。首先给出土体动力平衡方程、热和孔压的产生与耗散方程构成的热–水压–力学模型,然后在该模型基础上讨论滑带(局部化剪切带)产生的条件,对滑带宽度的演化及影响因素进行分析,最后探讨土体变形产生热而导致高孔隙压力及低摩擦系数的问题。结果表明,当热软化效应超过应变硬化效应后,失稳就将发生。失稳后,土体发生剪切局部化变形,在滑坡的滑面内产生剧烈变形。一般情况下,滑带宽度是变化的,其变化对滑带内应变、应变率有很大的影响,从而导致滑带内孔隙压力、温度等的明显变化。滑坡的加速运动是由于剪切带中材料的变形,热被集中于剪切带内,而导致其中孔隙压力的快速上升和土体强度的快速下降引起的。     

库水位下降对滑坡稳定性的影响

三峡水库2003年蓄水后，滑坡将可能成为三峡库区最严重的地质灾害之一，库水位下降和暴雨是导致滑坡的主要因素。根据三峡库水位调控方案考虑库区极端暴雨情况，利用有限元模拟库水位在175～145m波动和降雨时红石包滑坡Ⅲ的暂态渗流场，将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于滑坡的极限平衡分析，并考虑基吸力对非饱和土抗剪强度的影响。探讨不同降雨速度、降雨条件对滑坡稳定性的影响。研究表明：库水位下降对滑坡稳定性的影响受控于滑坡土的入渗能力和滑坡结构形态，当暴雨强度为300mm／d时，红石包滑坡Ⅲ的临界降速1m／d。其成果将为库区滑坡治理提供科学依据。     

丰都楠竹崩滑体防治方案研究

基于丰都楠竹崩滑体的地质勘察资料,对该崩滑体在长江水位从175m降至125m时的稳定性进行了计算分析,得出该工况下,崩滑体将处于可能失稳的危险状态,必须进行防治。然后,在多种防治方案比较的基础上,认为抗滑桩方案在技术经济上最为合理,并提出了一种新的抗滑桩整体设计方法,编制了相应的计算程序,离心模型试验验证了该方法的合理可靠性。最后,通过计算分析,提出了丰都楠竹崩滑体抗滑桩工程的优化设计方案,并建议了确保该崩滑体整体稳定性和局部稳定性的相应辅助工程措施。     

基于分数阶微积分理论的软土应力–应变关系

 利用分数阶微积分理论提出等应变率加载情况下的软土应力–应变关系。关系式显示应力–应变之间呈乘幂函数关系。通过大量的常规(等应变率加载情况下)三轴试验验证基于分数阶微积分理论的软土应力–应变关系,同一种土的分数阶阶数 不随围压变化并能够反映土的“软硬”程度。试验发现,初始弹模与围压呈较好的线性关系。与邓肯–张模型相比,应力–应变的乘幂关系具有明确的理论基础,这一点与邓肯–张模型纯粹基于曲线形状相似的应力–应变双曲线假设形成鲜明的区别。创新点在于将软土看作介于理想固体和理想流体之间的物质进行研究,并用分数阶微积分理论给出应力–应变关系,这在以往的研究中都没有先例。