Limit equilibrium analysis of translational failure of landfills under different leachate buildup conditions

Excessive leachate levels in landfills can be a major triggering mechanism for translational failure. The scope of this paper is to present the development of the calculation methods for limit equilibrium analysis of translational failure of landfills and the effects of parametric variation on the factor of safety （FS） of landfills under different leachate buildup conditions. During the development of the calculation methods, 4 leachate buildup conditions are considered. The FS for an interface with high friction angle and low apparent cohesion generally drops much more quickly when leachate levels are increased than that for an interface under inverse conditions. The critical interface of a multilayer liner system with the lowest FS for the entire waste mass can shift from one to another with changes in the leachate levels. The different interfaces of a multilayer liner will have different FS-values under different leachate buildup conditions.     

非稳定渗流作用下边坡稳定性试验研究

水位下降时产生的非稳定渗流不利于堤坝边坡稳定,是一个与水力学和土力学有关的复杂问题。开展了非稳定渗流作用下的边坡稳定模型试验,研究了不同土力学条件和水力学条件下,渗流对边坡稳定性的影响,探讨了水位降落指标k/μv与边坡稳定性之间的关系。结果表明：在边坡稳定性分析中,渗流方向是边坡稳定分析的关键,水位降落时渗流向上游方向,边坡安全系数远低于其他渗流方向。边坡失稳发生在水位降落过程中临水坡的渗透力或渗透坡降达到最大的时刻。不考虑渗流方向的计算结果不能正确反映边坡的稳定性,建议边坡稳定分析须正确考虑渗流作用。     

地震作用下反倾向层状岩质边坡弯曲倾倒稳定性分析

当前关于弯曲倾倒破坏的研究鲜有涉及到地震荷载,地震荷载对反倾向边坡弯曲倾倒稳定性的影响规律尚不清楚。为了解决上述问题,提出一种分析地震作用下反倾向层状边坡弯曲倾倒稳定性的极限平衡方法,该方法认为边坡发生破坏时,坡体内部应力达到极限平衡状态,即基于边坡破坏面计算得到的坡脚岩层剩余下滑力(倾倒力)为0。基于静力等效替代思想推导了推力线高度的计算公式;通过严格的力学推导确定岩层的稳定区域、破坏区域及破坏区岩层的破坏模式,并通过逐步迭代的方式计算坡脚剩余下滑力(倾倒力)。选用皖南板岩边坡作为工程实例,计算结果表明采用本文方法得到的边坡破坏面和稳定系数是合理可信的。通过地震影响系数的敏感性分析发现,随着地震影响系数的增大,坡脚剩余下滑力(倾倒力)增大,而边坡稳定系数减小,边坡更容易发生浅层破坏,变得愈发不稳定。     

降雨-库水位作用下的下坪滑坡Monte-Carlo可靠度研究

针对降雨-库水位联合作用下的可靠度研究较少这一不足,基于下坪滑坡的工程背景,利用Geo-studio软件对降雨联合库水位不同工况下的渗透稳定性及可靠度进行了分析,得到了不同位置监测点的孔压变化、确定性安全系数变化、可靠度及失效概率,结果表明:库水位骤降工况下孔压总体上随时间呈现不断下降最终趋于稳定,而不同降雨工况下孔压总体上随时间呈现不断上升最终趋于稳定;库水位骤降情况下定性安全系数随时间呈现先降后升,而随降雨呈现单调下降的趋势;库水位骤降速率越大,降雨强度越大,降雨持时越长,最小安全系数则越小;库水位骤降工况下的不同工况安全系数分布差异要明显小于降雨工况,库水位骤降速率越大,失效概率越大,可靠性指标越低,降雨强度越大,降雨持续时间越长,失效概率越大,可靠性指标越低。     

IBE-PFE方法在某水电站泄洪洞出口边坡稳定分析中的应用

鉴于传统方法在含复杂结构面岩质边坡稳定分析中的局限性,引进分区有限元与块体界面元混合算法,验算边坡的稳定性。针对某水电站泄洪洞出口边坡地形地质条件和结构面分布特点,建立数值模型。采用分区有限元与块体界面元混合算法,并结合强度折减法,逐步降低不连续面抗剪强度,计算得出块体刚体位移和接触点对接触状态。根据块体刚体位移发生突变并结合滑动通道失效点对完全连通,确定了边坡的安全系数和破坏方式。结果表明:边坡稳定安全系数为1.80;边坡最可能以坡顶预设缝、坡脚预设缝以及f_(555)结构面为滑动通道发生失稳破坏。该方法具有准确确定边坡危险滑动面和安全系数的优点。     

水对岩质边坡倾倒变形影响的DDA模拟

大量工程实例表明,水位变动与水库库岸岩质边坡的变形失稳有紧密联系。本文基于非连续介质力学的DDA(Discontinous Deformation Analysis)方法,采用经典的 Goodman 倾倒模型,对边坡进行倾倒变形及失稳过程模拟,分析了岩质边坡倾倒变形的机理、影响因素,变形稳定和整体失稳的控制条件。在此基础上,考虑水的浮托力和渗透力的作用,模拟了水对岩质边坡倾倒变形的触发作用以及水位变动对变形的影响,分析了水对岩质边坡安全系数的影响。模拟结果显示,发生倾倒变形的安全系数远小于整体稳定安全系数;坡脚的稳定性对边坡的整体稳定起控制作用,坡脚的滑移是边坡发生倾倒变形的必要条件;水的作用降低了坡脚的稳定性,一定条件下是边坡进一步发生倾倒变形的触发因素。     

地下水位对雾江滑坡体稳定性的影响

边坡稳定安全系数受多方面因素的影响,其中地下水位线的不同处理方式对边坡稳定的影响较大。由于实际工程问题的复杂性,一般需要基于某种假定获得新的地下水位线。基于极限平衡理论,结合雾江滑坡体工程,对比分析2种地下水位线处理方式对安全系数的影响,同时探讨了不同水位下的的临界地下水位。分析表明:假定库水位与原始地下水位水平直接相连,古滑带安全系数随着水位上升呈现先缓慢增加后逐渐减小的趋势;而假定考虑滑坡体内地下水位变化,古滑带安全系数随着蓄水位的上升呈现逐渐减小的趋势,即考虑库水位引起地下水位变化后,安全系数有一定的降低,安全系数偏于保守;并且不同库水位都存在一个临界地下水位比例系数,且比例系数位于0~1之间。     

库水位升降与降雨条件下滑坡的渗流及稳定性分析

地下水对库岸边坡的稳定性影响重大,以库区某滑坡为例,通过对滑坡的变形特征和专业监测数据分析,结合三峡库区库水位调度方案及降雨条件,依据非饱和土渗流理论和极限平衡理论,运用有限元分析软件Geo-Studio,对该滑坡设置了8种工况,分析其在145~175 m库水位波动及降雨条件下的渗流及稳定性。计算结果表明滑坡体内地下水位随库水位升降而升降,降雨对滑体后部地下水位有一定影响;滑坡稳定性在库水位上升时减小,且上升速率越大,稳定性系数越小;库水位下降,稳定性系数先减小后增大;降雨条件下,稳定性系数有所减小。所得结果可为库岸边坡的稳定性分析提供一定参考。     

考虑封闭气体影响的边坡稳定系数计算

强降雨导致边坡封闭气体压力的产生,对边坡稳定产生不利影响。现有研究主要考虑封闭气体对入渗的影响,以及当边坡沿湿润锋面滑动时气压对稳定系数的影响。基于封闭气压理论和Green-Ampt模型,建立了同时考虑坡角和气压影响的边坡入渗模型;然后,基于Mohr-Coulomb强度准则和刚体极限平衡法,考虑气压对潜水面之下土体有效应力的降低效应,构建了无限边坡沿潜水面之下的直线滑面滑动时的稳定系数计算模型。最后,通过算例研究了气压力对边坡稳定系数的影响及当滑面位于不同位置时边坡稳定系数的变化规律。结果表明:气压力可显著降低边坡稳定系数;摩擦角越大,黏聚力、滑面深度和坡角越小时,气压力影响越大;降雨入渗过程中,边坡最危险滑面可能位于潜水面之下的直线滑面。     

考虑渗滤液回灌作用下垃圾填埋场的边坡稳定数值分析

随着现代城市垃圾的急剧增加,垃圾填埋场的安全问题也就显得尤为重要。文章以西安市江村沟垃圾填埋场为例,采用有限元软件计算了渗滤液回灌前后的渗流场,并运用有限元强度折减法对渗滤液回灌前填埋场的稳定性进行了分析。分析结果表明:填埋场渗滤液回灌后浸润面明显上升,边坡容易失稳;渗滤液回灌前边坡处于稳定状态,其边坡最小安全系数为1.40;在不考虑孔隙水压力情况下,渗滤液回灌后对填埋场的边坡稳定影响不大。     

坡顶局部荷载作用下非均质边坡稳定性上限法分析

当坡顶作用局部荷载时,潜在滑裂面可能不通过坡趾,而是在坡面上发生局部失稳破坏。针对黏聚力随深度线性变化的非均质边坡,引入黏聚力比例因子,推导了坡顶局部荷载作用下非均质边坡极限分析上限法相关计算公式,建立了安全系数与滑裂面起始角、终止角以及临界高度的关联函数,将理论公式转换为多元函数的极小值问题,并给出最优解。主要分析了比例因子和局部荷载对边坡稳定性的影响,结果表明:比例因子对安全系数和滑裂面临界高度影响显著;坡顶局部荷载主要控制着边坡的破坏范围,对边坡的安全系数同样有着一定的影响。     

混凝土板衬砌对渠道边坡稳定性的影响分析

分析了混凝土等级为C30、C25、C20、C15情况下的五种不同厚度的混凝土衬砌板边坡稳定的影响;混凝土板的厚度分别取为10cm、15cm、20cm、25cm和30cm。相同混凝土板厚下,边坡稳定安全系数随着混凝土等级的增大而增大;相同混凝土等级下,边坡稳定安全系数随着混凝土板厚的增大而增大;边坡稳定安全系数随着混凝土板厚和等级的增加,变化趋势逐渐变缓,从而得出混凝土板对渠道边坡稳定具有保护作用。     

思林水电站船闸高边坡稳定安全分析与评价

运用ANSYS有限元分析软件,对思林水电站通航建筑物下游引航道段左岸岩体高边坡剖面P12进行稳定性分析和安全评价。根据单元的应力状态定义其安全系数,计算边坡在施工期的安全系数分布、边坡沿潜在滑动面的整体稳定安全系数,分析断层连通率对边坡安全性的影响,并对运行期校核水位和水位骤降2种工况下边坡的稳定性进行分析。计算结果表明该边坡在施工期具有少量安全裕度,但由于断层的连通率不确定,建议至少采用1根锚索加固以提高其稳定安全性;在运行期水位骤降情况下边坡稳定性有所降低,但仍可满足稳定性要求。     

动荷载作用下山区道路边坡耐久性研究

借助威布尔分布函数描述岩坡微元发生破坏前后的存活率,结合损伤力学理论和有限元强度折减法,建立存活率、稳定系数和累积损伤因子的内在联系,实现山区道路边坡在全生命周期内的阶段式预警。结果表明:边坡疲劳稳定系数随疲劳寿命的消耗而降低,具有初期变化敏感、中间缓慢过渡和后期迅速下降的特点,边坡存活率随着剩余寿命和安全系数的减小而减小;边坡全生命周期内的阶段式预警可分为初始蠕变、稳态发展、快速发展、滑动破坏4个阶段,边坡的稳定系数、存活率和道路运营年限均随变形的发展逐渐减小,直至失稳破坏。提出耐久性因子,评价道路边坡在其全生命周期内的耐久性,边坡工程设计中应通过不断调整抗疲劳措施,使其处于稳态发展阶段。研究成果可为边坡工程的安全性与耐久性评价提供有意义的参考。     

黄河堤防合理淤背宽度研究

利用可靠性理论对黄河堤防淤背设计的合理宽度问题进行了系统的分析研究,充分考虑了黄河堤防土体参数的随机变异性,研制了蒙特卡洛渗流有限元可靠度程序,用来计算在设计洪水位下距黄河堤防背河坡脚不同距离的地层土体渗流稳定破坏概率,从而确定合理的淤背宽度。     

植被混凝土新型生境构筑基材稳定性分析

利用植被混凝土生态技术修复的边坡,其失稳破坏问题仍然存在,利用不同破坏模式下的剪切应力—位移曲线,在确定滑面上进行受力分析,考虑降雨对基材重度、冲刷作用及剪切应力折减的影响,确定了基材安全系数与位移变化关系,对新型基材构筑方式进行稳定性分析,对口型坑贡献率进行评价。结果表明:新型构筑方式能有效增大各工况下基材破坏位移,天然状态下为喷播基材的1.25~1.46倍,降雨时为喷播基材的1.14~1.25倍。施工后,随着根土复合体逐渐形成,两种构筑方式下的安全系数可增加为原来的1.53~1.6倍。安全系数随着口型坑尺寸增大,基材破坏位移、贡献率逐渐增加。算例表明,口型坑最大贡献率能达到88.52%。     

复杂双面边坡整体稳定性分析

实际工程中边坡常呈现出复杂的几何结构,利用有限元强度折减法讨论了3种边界条件下凹凸坡结构和不同坡度组合情况双面边坡的安全系数和破坏特性,并与单面平直边坡进行对比分析。研究发现:在本次计算条件下,双面边坡垂直放坡时,单面平直边坡的安全系数大于凸坡;对于凸坡其他情况,全约束边界条件下安全系数最大,与平直边坡相比提高了约3%。所有形式的凹坡的安全系数均大于平直边坡,其中,全曲面凹坡在全约束边界条件下安全系数提高了近10%,约为其余形式凹坡的2倍。当双面边坡横纵坡度不等时,边坡沿危险坡面产生滑移,决定边坡整体稳定性的因素为较陡的坡度;坡度相等时,边界条件对双面边坡破坏模式的影响较为明显,不同边界条件将导致边坡不同的破坏形态,在半约束条件下,双面边坡只沿法向约束一侧产生滑移破坏,而另外两种约束条件下,其破坏区域均为对称形状。     

库水位升降作用下铅厂沟滑坡稳定性研究

以云南观音岩水电站右岸铅厂沟滑坡为例,在现场地质调查的基础上,通过室内试验和反演的方法确定滑坡岩土体物理力学参数,运用Geo－Studio计算滑坡体在不同工况下的安全系数。结果表明,在原河床水位下,铅厂沟滑坡体稳定性较好。水库蓄水后,随着库水位升高,铅厂沟滑坡体稳定性会降低。当库水位骤降时,坡体稳定性亦会略微下降。若遇暴雨或地震等恶劣状况,坡体稳定性会大幅度降低。对此提出了削坡减载的治理措施,并对治理后的边坡进行稳定性分析。结果表明,经削坡治理后,坡体稳定性有较大提高,满足相应的安全储备要求。     

基于BSTEM的长江中游河道岸坡稳定性分析

以长江中游荆江出口熊家洲至城陵矶段典型断面为例,利用河岸稳定性与坡脚侵蚀模型(BSTEM)计算了2个典型断面在不同自然条件下的岸坡形态、水位条件、坡脚横向冲刷距离、植被类型及有护岸工程条件下河岸稳定的安全系数,分析了这些因素对河道岸坡稳定性的影响。结论表明:水位变化对河岸稳定性有重要影响,高、低水位岸坡稳定性与河岸组成密切相关,退水速率较快时,安全系数大幅度减小,易引起崩岸的发生;不同岸坡形态下河岸安全系数也不同,均随着坡脚横向冲刷距离的增大而减小;坡面实施护岸工程与植被覆盖会增加岸坡的稳定性。     

基于 BSTEM 的长江中游河道岸坡稳定性分析简

 以长江中游荆江出口熊家洲至城陵矶段典型断面为例,利用河岸稳定性与坡脚侵蚀模型(BSTEM)计算了2个典型断面在不同自然条件下的岸坡形态、水位条件、坡脚横向冲刷距离、植被类型及有护岸工程条件下河岸稳定的安全系数,分析了这些因素对河道岸坡稳定性的影响。结论表明:水位变化对河岸稳定性有重要影响,高、低水位岸坡稳定性与河岸组成密切相关,退水速率较快时,安全系数大幅度减小,易引起崩岸的发生;不同岸坡形态下河岸安全系数也不同,均随着坡脚横向冲刷距离的增大而减小;坡面实施护岸工程与植被覆盖会增加岸坡的稳定性。