夯击荷载对黄土边坡动力性能的影响分析

通过工程实例,应用有限元软件ＧＴＳ,对路基夯击荷载激励下某高速公路黄土边坡的动力响应 规律进行了模拟研究。结果表明:水平和竖向加速度、速度、位移均随夯击荷载作用产生并迅速衰减, 水平动力响应和竖向动力响应基本同步;边坡对水平动力反应有放大效应,且放大效应随坡高的增加 而增加;坡体中、上部坡表部位对夯击振动的反应幅值较之内部存在放大现象。动力反应幅值随埋深 的增大而衰减,且水平方向动力反应幅值较竖直方向衰减快,衰减速率随坡高的增加而减小。     

埋入式抗滑桩锚拉植筋带加固边坡的模型试验研究

为了解决埋入式抗滑桩支护边坡可能出现的滑坡“越顶破坏”问题，提出一种埋入式抗滑桩锚拉竖向植筋带加固边坡的技术，开展了仅有透水挡墙、埋入式抗滑桩协同透水挡墙、埋入式抗滑桩协同植筋带联合透水挡墙加固的边坡模型降雨滑坡试验来探究该技术的可行性。通过对比分析三组边坡模型试验的坡面侵蚀破坏特征、坡体土水特征、坡面线演化特征等，得到以下结论:埋入式抗滑桩协同植筋带联合透水挡墙加固边坡的效果最佳，其加固位置的坡面沉陷是埋入式抗滑桩协同透水挡墙加固边坡的30％左右，仅有透水挡墙加固边坡的15％左右。     

土钉支护边坡影响因素试验分析

为了分析土钉支护参数对边坡稳定性的影响,基于室内土工试验,建立了边坡坡角为60°的模型,试验研究了荷载作用下,土钉长度、土钉倾角、土钉数量、土钉位置等4种参数对边坡坡顶沉降、边坡滑坡模式的影响。结果表明:土钉在坡中位置时,随着土钉长度的增加,边坡的稳定性增加,但是当土钉在坡顶和坡脚位置时,土钉长度对边坡稳定性影响较小;随着土钉倾角的增大,边坡稳定性呈先增后降的趋势,土钉倾角为50°时边坡稳定性最好;土钉数量减少,边坡稳定性明显降低;土钉在边坡的位置对支护效果影响较大,当土钉处于坡中位置时,边坡极限承载力最大,沉降与荷载曲线呈线性关系,表现出“渐进性”破坏。通过计算分析发现,土钉处于坡中位置时边坡的安全系数最大,比较试验与数值模拟结果也证明了土钉在坡中位置对边坡的稳定性影响最大。     

地震和降雨作用下的填土边坡室内模型试验研究

为了研究地震和降雨共同作用对边坡稳定性影响,进行了先地震后降雨的物理模型试验,并借助模型试验的结果分析了地震和降雨作用下边坡的动态响应和变形破坏机制。试验结果表明,通过PGA放大系数可知,不同类型的地震波作用下,监测点的加速度响应呈现放大现象,且都是坡顶最强,坡中次之,坡脚最弱。而X-土压力则表现为坡底的响应最弱,随着高度的增大逐渐增大,在坡中某位置达到最大值后开始减小。其沿水平向的响应趋势为:由坡内向坡外水平移动响应呈现逐渐减小的趋势。在震后降雨工况下,对边坡的降雨入渗速率和破坏模式进行了分析。通过监测数据可知,坡顶和坡面的入渗速率总体上呈现减小的趋势,32 min之前坡顶下方的平均入渗速率要大于坡面,32 min之后则是坡面下方的平均入渗速率大于坡顶。此次模型试验的破坏模式为浅层流滑型破坏,破坏过程由片蚀向沟蚀发展,最终形成了贯穿坡面的冲蚀沟。     

基于FLAC3D的抗滑桩抗震加固机理及模式研究

以典型工程断层带边坡为原型,选择FLAC3D数值模拟方法建立三维边坡模型,分析地震作用下边坡和抗滑桩动力响应特征、抗震加固机理以及抗滑桩加固模式。结果表明,地震波对断层带边坡岩体产生振荡作用,导致岩体松弛进而向临空面滑动;边坡采用抗滑桩支护后,改善了桩周岩土体的力学性能;地震波中面波部分直接到达抗滑桩桩身位置,另一部分先到达桩间土拱处,再由土拱传播到桩身;纵波和横波传播到弹性好的抗滑桩处,能量损失较少,经反射后对边坡产生加固效用;坡高30 m、坡比1∶1时,不同桩支护不同位置的最优锚固长度为10、12 m,最优桩间距为6、7 m。     

不同地震作用下弧形排布抗滑桩及边坡稳定性分析

以九寨沟某特大桥高边坡为研究对象,研究不同地震作用下弧形排布抗滑桩和边坡的动力特性和稳定性。结果表明,抗滑桩连系梁中部桩顶水平位移大于两端;坡腰处的地震加速度的增长速率趋势减弱,但整体数值基本随边坡高度的增加而增大;弧形排布抗滑桩第一主应力均出现在连系梁两侧,而抗滑桩本身第一主应力较小;弧形抗滑桩能适用于0. 1g、0. 2g汶川波和0. 2g阪神波,而在其他工况弧形排布抗滑桩连系梁混凝土本身出现开裂;边坡土体主应变较大值主要出现在各台阶底部,且在弧形排布抗滑桩前部土体有最大主应变;唐山波在时程上加速度幅值起伏波动远大于汶川波和阪神波,边坡水平波动响应也大;唐山波下抗滑桩桩顶的整体水平位移远大于阪神波和汶川波。     

基于力矩平衡原理的岩质边坡倾覆破坏稳定性分析

在外界荷载作用下岩质边坡较为常见的破坏模式为绕坡脚的倾覆破坏,文章对新水压力分布、坡顶荷载和地震作用下的抗倾覆稳定系数采用力矩平衡原理进行求解。通过分析水压力分布形式的合理性,重点研究了边坡抗倾覆稳定性受坡顶荷载、张裂隙水深度及地震荷载的影响作用。研究表明:基于张裂缝底部水压力和结构面中点为定值的水压力分布形式,能够有效改进1/2处地下水位静压力最大分布形式并克服竖直张裂缝底部静水压力分布形式的不足,对岩质边坡稳定性利用新水压力分布形式分析更加科学;竖直向上的等效地震荷载、水平背向坡体、张裂隙积水深度的增加以及水流缝堵塞等因素均可在一定程度上影响边坡倾覆稳定性;随着水平地震系数的增加抗倾覆稳定系数逐渐减少,且该变化特征与出流缝是否堵塞无关。     

地形地貌条件对边坡动力响应规律的影响

为研究边坡地形地貌条件对土质边坡动力响应规律的影响以及边坡地震反应机理,利用地震模拟振动台,建立不同坡面形态条件下的土质边坡模型进行振动台模型试验。试验结果表明:土质边坡地震动力响应具有高程放大效应,边坡加速度峰值(PGA)放大系数会随高程增加而增大,水平方向坡内土体较坡面土体对地震动荷载放大更为显著;土质边坡地形地貌条件对地震动荷载放大作用有较大影响,边坡坡度越大,边坡形态越复杂,其对地震动荷载放大效应越显著,边坡土体的变形破坏也越显著。     

反倾层状岩质边坡倾倒破坏的离心模型试验研究

针对反倾层状岩质边坡倾倒破坏机理认识的不足,采用平板玻璃作为相似材料,开展不同边坡坡角及岩层反倾角组合条件下的多组离心模型试验;结合图像量测技术,综合分析坡体在离心加载条件下变形倾倒特征,提出反倾层状岩质边坡典型倾倒破坏模式和倾倒破裂面位置的确定方法。研究表明:坡体倾倒变形主要发生在破裂面以上,坡趾岩层起到抗倾倒作用,变形过程分为位移量稳定增长和位移量加速增长两个阶段;坡体倾倒破坏模式经历坡趾岩层断裂、近坡顶张拉裂缝产生、岩层折断渐进式延伸及裂缝贯通瞬间倾倒4个阶段;边坡坡角及岩层反倾角影响坡体破坏时的临界坡高与破裂面位置,可通过计算位移矢量方向确定破裂面位置。上述研究成果,为反倾层状岩质边坡的破坏理论发展、工程地质灾害评价及防灾减灾提供参考。     

软弱夹层位置变化对地震荷载作用下的动力响应数值研究

为了研究软弱夹层布置位置在不同地震荷载作用下对边坡稳定性的影响,选择单脉冲、双脉冲和无脉冲3种不同波形的地震荷载,同时将软弱夹层分别布置在边坡坡脚、四分之一坡高、中间位置、四分之三坡高和坡顶5个位置,对边坡的坡面和坡内加速度放大系数进行分析。结果表明,随着高程增加,边坡加速度放大系数先出现平稳增加,然后出现跳跃迅速增加,最后平稳增加;边坡加速度放大系数随着软弱夹层布置位置增加逐渐减小,边坡越来越稳定,建议将软弱夹层布置在较高位置来提高边坡的稳定性。     

考虑结构面分布特征的岩质边坡地震响应分析

为探索岩质边坡在地震荷载作用下的动力响应问题,运用3DEC离散元软件,定量分析了地震荷载作用下岩质边坡结构面发育位置、结构面数量、以及结构面间距对边坡加速度放大系数的影响规律。结果表明：在单条结构面的情况下,其发育位置对岩质边坡加速度响应的影响比较明显,结构面距坡面越近,加速度峰值放大系数越大;随着结构面数量的增多,加速度峰值放大系数呈现出明显的递减趋势;在结构面数量一定的情况下,结构面间距的变化对加速度峰值放大系数的影响不大。研究结果有助于进一步揭示岩质边坡在地震作用下的动力响应规律。     

地震作用下多级平台路堑边坡的动力响应研究

以小江断裂带为背景,以岩体动力学参数研究为基础,利用FLAC3D软件建立单一均质岩质三维边坡概化模型,从加速度、位移、塑性区等方面研究地震作用下多级平台不同宽度对边坡的动力响应影响。结果表明,地震作用下单一均质岩质边坡的破坏模式是沿某一潜在贯通破裂面失稳;边坡平台临空面对地震波具有放大效应,但随着平台宽度增加地震波放大效应会被削弱;平台设置可减小坡脚剪应力集中,塑性区由坡体内部趋于坡体表面发展,有效提高边坡的整体抗震稳定性,但坡脚处仍易发生剪切破坏,应加强支护。     

不同地质条件下边坡动力特征的DDA方法分析

为了对边坡动力响应特征进行分析,基于非连续变形分析(DDA)方法,改进了部分程序,并利用改进的DDA建立了边坡分析模型。该模型绘制了坡体中加速度放大系数等值线图,首先验证了模型黏滞边界的远近对边坡动力响应特征影响极小;其次,分析了不同坡角、坡高、岩性及输入一定地震波周期条件下的边坡加速度放大系数等值线随高程及水平深度的变化特征。分析表明:坡角、坡高小于一定值时,加速度放大系数随高程及水平深度增加呈递增趋势,同一边坡岩性较硬或输入波周期较长时,加速度放大系数较大;而当边坡中存在节理及软弱夹层等不利地质体时,地震波传播会受到反射和透射作用的影响,从而影响边坡的动力特征。经DDA模拟计算揭示:当岩体弹性模量较大时,节理对地震波传播的透射作用较强,且当节理间距与输入波长的比值小于临界值时,其比值越大,节理对波的透射作用越强;岩体分界面下部岩性较上部岩性硬时,随着2种岩体弹性模量差值增大,透射波峰值加速度衰减越明显,而反之分界面以下岩体较上部软时,随2种岩体弹性模量差值增大,透射波峰值加速度放大越明显;当软弱夹层厚度以及其与周围岩体波阻抗的比值较大时,地震波经过软弱夹层时的透射作用较小。     

不同交界面对二元结构边坡破坏影响试验研究

二元结构边坡在工程实际中常见,其破坏形式受交界面影响较大。为了研究不同的交界面对二元结构边坡破坏形式的影响规律,深入探讨二元结构边坡破坏机理。通过开展静载作用下不同交界面的二元结构边坡物理模型试验,直观观察到二元结构边坡的破坏形式,同时利用数值模拟试验手段,再现了二元结构边坡在荷载作用下破坏过程。试验研究表明:坡面处测点的运动轨迹与水平面的夹角从坡脚到坡顶逐渐增大,同一排测点的运动轨迹与水平面的夹角从坡面到边坡内部逐渐增大;坡角附近主要是水平向位移,坡顶主要是垂直向位移,最大水平向位移发生在交界面之上边坡中部位置。分析讨论得到了交界面转角变化对上下层土体位移的不同影响。     

基于完全耦合理论的涉水边坡地震响应分析

基于完全耦合理论和Ｐａｓｔｏｒ－Ｚｉｅｎｋｉｅｗｉｃｚ－Ｃｈａｎ（ＰＺＣ）弹塑性模型,采用三维弹塑性动力有限元 程序ＤＹＮＥ3ＷＡＣ对涉水边坡的地震动力响应进行非线性时程动力分析。该分析方法考虑三维涉水边 坡的水土耦合作用,因此能够更加准确的描述涉水边坡的地震加速度响应、超静孔压和竖向永久变形 等。计算结果表明加速度在涉水边坡先稍微减弱而后逐渐增大,呈现出鞭梢效应,超静孔隙水压力随地 震动波动变化并逐渐累积,竖向永久位移的最大值发生在坡顶处,均满足一般规律。通过对时间水位竖 向永久变形的三维曲面分析可知,随着水位的增加,涉水边坡在地震作用下的沉降值不断增加,坡顶的 大变形极易引起边坡失稳,因此抗震设计时须对此处引起重视。     

地震作用下渗流边坡的动力响应耦合分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立某一赋含地下水的顺层岩质边坡三维模型,基于Finn动孔压增长模型,对边坡在地震作用下的加速度响应规律作了流固耦合分析,并就地下水对边坡塑性区分布的影响作了简要分析。数值计算结果表明:含地下水边坡的地震动峰值加速度PGA放大系数和坡顶加速度均大于无水边坡,地下水位升高时,PGA放大系数和坡顶加速度呈波动变化,当边坡土体处于完全饱和状态时,两者均明显增大;坡脚加速度随水位变化也呈波动状态,当边坡土体处于完全饱和状态时,同样明显增大;含地下水边坡的PGA放大系数等值线比不含地下水时的曲线分布更为杂乱,规律性较差,但仍具有明显的加速度垂直放大效应和临空面放大效应;表面风化层的塑性区随水位升高,其拉剪共同作用破坏单元逐渐增加,表面边坡的破坏效应逐渐增大。综合加速度、坡顶位移和塑性区分布来看,地下水对地震作用下顺层岩质边坡的稳定不利。     

土质边坡锚杆受力特性模型试验研究

针对滇黔地区的风化玄武岩土质边坡情况,进行边坡锚杆室内模型试验。分别对单根锚杆的应变分布曲线,同列锚杆在坡面、滑面及锚固段末端处的应变曲线,以及坡面渗水前后、不同加载量级的锚杆应变分布曲线,固定拉拔力下不同锚固长度锚杆的荷载位移情况进行了分析。结果表明,锚杆应变沿杆长呈中间大、两端小的曲线分布,而锚杆变形较多集中在坡顶以下的第一排,且坡脚和坡顶的应变比其他部位要大,更容易被破坏。加荷初期锚杆应变出现负值,表明锚杆是以拉应力为主的拉压弯复合构件。     

地震作用下岩质边坡变形破坏效应研究

文中以汶川地震灾区公路沿线的裕丰岩边坡为例,采用有限元模拟软件对该高边坡进行模拟分析,研究地震作用下岩质边坡的变形破坏过程。分析了坡体关键位置位移和应力变化,通过分析得出:在边坡水平方向上随着坡深的增大应力会增大,在坡表达到最小。边坡垂直方向上应力会随着高程的增加而减小,在坡顶达到最小,坡脚处最大的发展规律。而且在边坡拐点、转折端会产生应力集中,这些地方是边坡失稳的起始位置。坡体内最大的水平和垂直位移发生在边坡的中上部和坡体表面。上述规律对于防治地震作用下边坡的变形破坏效应具有指导作用。     

层状岩坡变形破坏及其治理的离散元分析

某大型水电站为顺倾层状人工高边坡,坡体软弱层面、断层、节理和后缘陡倾卸荷张裂隙对坡体稳定性影响大,在自上而下的挖坡过程中,局部坡体发生了失稳座滑。本文分析了边坡的地质条件和岩体结构特征,采用离散单元法模拟了边坡的变形破坏过程,探讨了坡体的变形破坏机理;研究了在滑坡体上继续挖坡,坡体可能发生的变形破坏形态;另根据坡体变形破坏机理及后续开挖边坡可能发生的变形破坏形态,基于离散元数值模拟优化了边坡预应力锚杆和抗滑桩的工程加固支护措施,确保了边坡稳定,监测表明,后续坡体开挖及开挖完成后未出现明显变形破坏迹象。     

降雨条件下浅层滑坡渗流模拟与稳定性探讨

为探讨降雨条件下浅层滑坡的渗流情况和稳定性评价方法,采用了geo studio软件的seep/w、slope/w模块以及规范折线法进行研究。结果表明:在模拟的降雨强度和持时下,随着降雨的不断持续,坡体内负孔隙水压力线逐渐消失,孔隙水压力增大;坡体不同位置基覆界面处孔隙水压力值随降雨时间的持续,表现出坡底和中部变化较大,坡顶变化较小;而不同位置坡体表面孔隙水压力随降雨时间的持续大致趋于同一个稳定值;坡顶表面垂深6 m内孔隙水压力变化较大,6 m以下变化微弱。对比2种稳定性评价方法,得到边坡在天然工况下处于稳定状态,在暴雨工况下逐渐趋于不稳定状态。