中小河流治理工程中边坡稳定性计算方法的应用研究

本文引入有限元强度折减系数法对辽宁某中小河流整治工程均质土体边坡进行稳定性计算,并采用双因素试验方差分析内摩擦角以及粘聚力两个参数对边坡稳定性的影响程度。研究结果表明:有限元强度折减系数可解决均质土坡的危险滑动面稳定性计算问题,计算的稳定性系数合理安全;内摩擦角对均质边坡稳定性的影响度为0.072,高于粘聚力对边坡稳定性影响度。     

边坡稳定性影响因素及应对措施

以均质边坡为例,分别采用瑞典圆弧法、简化的毕肖普法、简布法等极限平衡法计算土坡的稳定性.研究了不同岩土力学参数对边坡稳定性的影响,并对不同土坡结构形式计算结果进行了对比分析,最后文章提出了边坡失稳的几种防治措施.结果表明:边坡稳定性随着土体重度的增大而减小,随着内摩擦角和粘聚力的增大而增大,随着坡体角度增加而减小;边坡总高度一定时,采用分级放坡可有效的提高坡体稳定性,且级数越多,坡体安全系数越大;当坡体总高度及各级边坡坡度相同时,平台宽度越宽,稳定系数越大,且平台宽度达到一定程度时,稳定系数保持不变;保持边坡总高度、平台宽度不变,当一级和二级边坡高差相差越大,稳定系数越小,当一级和二级边坡高度相等时稳定系数达到最大.     

基于粘聚力与摩擦角的路堤边坡稳定性敏感分析

利用ＦＬＡＣ３Ｄ对路堤填土高度４ｍ～８ｍ坡率为１∶１．５～１∶１的路基进行模拟,研究不同高度与坡 率下粘聚力与摩擦角对其稳定性影响的敏感性分析。结果表明:在粘聚力或摩擦角单独变化下,安全系 数与粘聚力近似呈二次抛物线的关系,与摩擦角近似呈线性关系;同时随着粘聚力或摩擦角的增加,安 全系数都逐渐增大;粘聚力或摩擦角的减小对稳定性的影响大于粘聚力或摩擦角的增加对稳定性的影 响;随着高度的增加,粘聚力对稳定性的影响在不断减小,而摩擦角对稳定性的影响在不断增加。填土 高度小于７ｍ时,粘聚力对稳定性的影响大于摩擦角对其的影响,边坡高度为７ｍ～８ｍ时,这两个因素 对稳定性的影响差别较小,基本趋于一致;随着坡度的增加,粘聚力对稳定性的影响在逐渐增加,但增加 较小,而摩擦角对稳定性的影响略有增加。当路基边坡角在３４°～４５°时,摩擦角与粘聚力对稳定性的影 响差别较小,基本趋于一致。     

库区泥岩层力学参数敏感性分析及边坡稳定性评价

库区岸坡通常因含有泥岩等软弱夹层而处于欠稳定状态。为了分析含泥岩层库区岸坡稳定性,对不同角度的斜坡灵敏度进行了分析,并对岸坡建立了数值模型,对其稳定性进行评价。结果表明:斜坡的稳定性对泥岩的内聚力比对材料密度和内部摩擦角更敏感;与静态条件相比,在地震条件下,坡度变得更加不稳定,随着粘聚力的减小和坡角的增加,边坡变得更加不稳定。     

基于均匀设计的边坡敏感性灰色关联分析

传统的敏感性分析方法试验次数多,不能够反映边坡破坏的非线性规律。采用均匀设计对边坡稳定性进行数值试验,用灰色关联模型对试验结果进行数据处理,可以减少试验次数,并能用非线性的数据评价模型来分析试验数据。以一均质土坡为例,选取容重、内摩擦角、粘聚力、坡角、地震加速度等5个因素进行数值试验和灰色关联分析。结果表明,在抗震设防烈度为7度以下的均质土坡或松散堆积体岩土质边坡中,各因素对稳定性的关联度大小依次为粘聚力、内摩擦角、地震加速度、重度以及坡角。     

考虑劣化效应的三峡库区某岸坡抗震性能分析

三峡库区蓄水之后,在库水位大幅度升降变化、降雨、高频中低强度地震等因素作用下,库岸边坡岩土体物理力学特性不可避免地存在逐渐劣化的趋势,这将直接影响库岸边坡的变形稳定。基于此,以三峡库区某库岸边坡为研究对象,考虑岩土体抗剪强度参数的劣化效应,对其抗震性能进行了分析评价。结果表明:对于该库岸边坡,①在各特征水位情况下,随着库水位的上升,岸坡的整体安全系数略有增加,随着地震加速度的增加,岸坡安全系数降低趋势明显;②在各级地震作用下,考虑岩土体抗剪强度参数劣化效应之后,岸坡的抗震能力逐渐降低,岸坡堆积体中下部可能出现局部失稳破坏,随着库水位的上升,岸坡不稳定区域的后缘逐渐上升。研究思路和成果可为库岸边坡长期稳定性评价和加固提供较好的参考。     

基于双参数强度折减法的优化研究

针对传统强度折减法未充分考虑粘聚力ｃ和内摩擦角φ 差异衰减的实际，基于岩土体理想强度软化模型，结合综合安全系数的最新研究，推演了包含ｃ、φ 折减先后间隔的双折减公式，并通过Ｄａｗ- ｓｏｎ等人所述的边坡算例讨论了稳定性安全系数及其增率随着衰减次序间隔系数ａ的变化规律，试探性地提出了一种弹性评价边坡稳定性的方法。研究表明:稳定性敏感区内ｋｓ范围的确定对弹性评价边坡稳定状况具有十分重要的意义，岩土体差异衰减的计算方法更加符合边坡岩土体实际的破坏机制，为更加准确的评价边坡稳定性问题提供了参考。     

基于均匀设计的边坡稳定性敏感性分析

在边坡敏感性分析中,试验方法的选择对试验次数和试验效果起决定作用。均匀设计能使试验点在试验范围内均匀分布,将此试验方法引入到边坡敏感性分析中,可以大大减少试验次数,获得较好的试验效果。以一均质土坡为例,选取容重、内摩擦角、黏聚力、坡角、地震加速度等5个因素来设计数值试验,对边坡进行了敏感性分析。结果表明,在常见的均质土坡或松散堆积体岩土质边坡中,黏聚力、坡角和内摩擦角为最敏感因素;在抗震设防烈度为7度以下的一般岩土体地区,土的重度和地震加速度为不敏感因素。该结论对边坡的综合治理、安全监测和灾害预报具有一定意义。     

影响岩质路堑边坡表层土稳定性因素的敏感度分析

针对渝怀铁路鱼嘴车站岩质路堑植被边坡,采用直剪切试验获得边坡表层绿色防护层的物理力学参数。在此基础上,选取5个影响边坡表层土稳定性的因素(坡度、土层厚度、重度、粘聚力、内摩擦角),采用数学及数理统计的方法进行敏感度分析,得出各影响因素的敏感度顺序为内摩擦角>坡度>重度>土层厚度>粘聚力,分析表明绿色防护层的内摩擦角是控制其稳定性的主控因素。     

复杂地质水库边坡滑动带的强度参数反演及其稳定性研究

复杂地质水库边坡因其覆盖层厚、地质岩土层多等特点一直成为边坡治理的难点。采用Morgenstern-Price法对长江中下游某水库复杂地质边坡滑动带强度参数进行反演,基于反演参数,分析蓄水深度、抗滑桩加固形式及开挖削坡减载等工况对边坡稳定性影响。研究结果表明:①该复杂地质水库边坡滑动带强度反演参数内摩擦角为10.4°,黏聚力为22 kPa,内摩擦角的敏感度要比黏聚力更高;②边坡稳定安全系数随着水库蓄水深度增加而降低;③设立抗滑桩对该边坡的安全加固作用没有显著效果,而开挖削坡对提高该边坡安全稳定作用效果明显,开挖削坡后的边坡安全系数达到1.262,处于安全稳定状态。研究成果可为复杂地质水库边坡的加固治理研究提供参考。     

双折减系数法在单双面边坡稳定分析中的应用

传统的强度折减法对粘聚力和内摩擦角采用同一折减系数,但粘聚力和内摩擦角在边坡失稳时发挥的作用不同,采用同一折减系数不能反映粘聚力和内摩擦角各自的安全储备,因此,该文采用双折减系数法对单面和双面边坡的稳定性进行分析。结果表明:在单面边坡中等比例折减和双折减计算出的安全系数分别为1.25和1.286,在双面边坡中两种方法计算出的安全系数分别为1.15和1.17,双折减系数法计算出的滑动体范围和安全系数均稍大于传统等比例折减法计算出的结果,采用双折减系数法进行类似边坡工程的稳定分析是可行且更加合理的。     

植物根系对边坡加固效应数值模拟研究

为了研究植草护坡固坡效应,通过有限元数值软件对有植物根系土体及边坡进行模拟,并计算得出能够运用于有根系边坡模型的土体材料抗剪强度参数,最后计算出对应因素下的有根系边坡模型安全系数,由计算结果得出:土体里有根系将会增加根-土复合体的抗剪强度,并且边坡中有根系护坡将会提高其安全系数;随着根系长度的增加,根-土复合体的黏聚力与内摩擦角均逐渐增加,对应边坡的安全系数也逐渐增大;随着土体里根系分布密度的增大,根-土复合体的黏聚力和内摩擦角也逐渐增大,其边坡模型的安全系数也相应增大;而根-土复合体中根系的倾斜角度只对其黏聚力有影响,对内摩擦角的大小不产生影响,而且随着根系倾斜角度的增加,根-土复合体的黏聚力逐渐降低,而对应边坡模型的安全系数也将逐渐减小。     

岩体力学参数对反倾边坡稳定性影响的数值模拟研究

应用离散元软件UDEC,以秦岭南部略阳县菜籽坝反倾边坡为例,研究岩体物理力学参数(主要为抗拉强度、节理刚度、内摩擦角及黏聚力)对边坡稳定性的影响。通过比较三者所引起的边坡位移及变形破坏情况,得到以下主要结论:抗拉强度对反倾边坡稳定性的影响有限,但随着抗拉强度的大幅降低,边坡失稳范围也会加大;节理刚度的合理选取至关重要,极大影响着结构面的弯曲变形;随着内摩擦角及黏聚力的不断降低,边坡潜在破坏范围逐渐增大;三者对倾倒变形影响大小关系为:内摩擦角、黏聚力节理刚度抗拉强度。     

岩质边坡稳定性影响因素敏感性分析

通过有限元计算软件ADINA建立边坡二维平面应变模型，分析了岩质边坡稳定性影响因素粘聚力C、内摩擦角φ,岩石重度γ、弹性模量E、岩石抗拉强度σt和边坡高度h等对边坡安全系数的影响。计算结果表明：粘聚力C、岩石重度γ和边坡高度h等对一般岩质边坡稳定性的影响较为敏感；内摩擦角φ较粘聚力C对岩质边坡稳定性的影响不太敏感。对岩质边坡稳定性分析研究有一定的应用价值和参考价值。     

大断面刚柔混合衬砌渠道的抗滑稳定计算

在渠道防渗中,复合土工膜作为防渗材料被广泛采用。复合土工膜作为防渗材料,与混凝土衬砌板共同组成渠道的防渗衬砌结构,而复合土工膜与渠道垫层、混凝土衬砌板的接触摩擦特性和边坡稳定性是渠道工程安全运行的关键。本研究通过复合土工膜与渠道垫层土料的摩擦特性试验,得到复合土工膜与渠道垫层土料之间的粘聚力和摩擦角。采用抗滑稳定安全系数理论,计算出在考虑或忽略粘聚力时抗滑稳定安全系数,来判断渠道边坡的稳定性。研究表明:粘聚力对抗滑稳定安全系数影响较大,考虑粘聚力的影响,整个防渗体的稳定安全系数将会更大,更加偏于安全。     

引江济淮试验工程膨胀土干湿循环强度特性研究

以引江济淮试验段工程为研究背景,通过室内往复干湿循环试验,开展膨胀土强度特性研究,探索膨胀土边坡失稳原因。研究结果表明,膨胀土的抗剪强度(粘聚力、内摩擦角)随着干湿循环次数的增加而逐渐减小。粘聚力的衰减主要发生在第2~3次干湿循环过程中,随后c值逐渐趋于稳定。内摩擦角受干湿循环的影响没有明显规律性,其衰减幅度要小于粘聚力c;随着干湿循环的进行,土体裂隙不断开展,而裂隙开展才是膨胀土强度降低继而引起边坡失稳的重要原因,膨胀土边坡开挖后需及时做好支护工作,避免坡面长时间曝露在大气环境中。     

缓倾顺向软弱夹层岩体边坡变形机理及稳定性研究

以贵州某边坡为例,基于FLAC3D平台建立含软弱夹层岩体边坡模型,等间距监测边坡垂直开挖后软弱夹层的变形特征可知,此类边坡失稳是沿软弱夹层向临空面缓慢滑动的过程,具有明显的渐进性,属于滑移-拉裂模式。为探究软弱夹层力学参数对此类边坡稳定性的影响,适当扩展软弱夹层参数粘聚力c、内摩擦角φ的范围,采用控制变量法对比分析强度折减法和极限平衡法的计算结果表明,极限平衡法计算偏于安全;软弱夹层参数对边坡稳定的敏感性为:内摩擦角φ粘聚力c。     

冻融作用下多年冻土区路堑边坡稳定性评价

为阐明冻融作用对多年冻土区路堑边坡稳定性的影响，首先建立粉质黏土黏聚力、内摩擦角与冻融次数之间的定量关系，其次探索冻融作用对粉质黏土抗剪强度的影响机制。最后，建立考虑冻融界面强度参数变化的边坡安全运营预测模型。研究发现:随着冻融次数的增加，粉质黏土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均呈现下降趋势，黏聚力对冻融作用相对更敏感。冻融15次后，边坡安全系数降幅达４7％。当边坡冻融影响深度从2．70ｍ增加至3．20ｍ时，边坡安全系数降低12％。基于室内、外冻融环境转换关系，将室内冻融试验数据直接应用于现场冻融条件下的边坡安全运营年限预测，为边坡稳定性定量化预测提供参考。     

含水率对木纤维加筋土抗剪强度的影响

以红黏土为研究对象,木纤维为加筋材料,采用ZJ型应变控制式直剪仪对纤维加筋土进行不固结不排水快剪试验,研究含水率对木纤维加筋土抗剪强度的影响规律。结果表明:纤维加筋红黏土的抗剪强度都高于素土的抗剪强度,且5%木纤维含量复合土的抗剪强度最大;加筋土的抗剪强度和粘聚力随着含水率的增大逐渐减小的,与内摩擦角相比,纤维对粘聚力的影响更大,研究结果为岩土工程高倾角边坡治理提供了依据。     

BP神经网络在鱼洞河滑坡稳定性评价中的应用

 以边坡高度、边坡角度、岩土重度、粘聚力、内摩擦角等作为输入模式变量，建立BP人工神经网络训练样本集以之用作滑坡稳定性评价。通过对网络学习参数的优化，如学习速率为0.9，学习步长为0.7，在迭代12 589次网络训练后样本收敛。以此为基础，建立BP神经网络各隐含层的连接权重和阈值，进行模式识别，完成了鱼洞河边坡状态和稳定系数的计算。计算结果表明，鱼洞河边坡处于破坏（不稳定）状态，稳定系数为1.100 5