基于 ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ的路堑高边坡锚杆支护优化设计与实践

路堑高边坡对市政道路存在一定的安全隐患,为了研究坡率、锚杆间距、锚固角度、锚杆支护位置等设计参数对边坡变形及稳定性的影响规律,采用ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ软件进行有限元分析,并根据模拟分析结果,提出优化支护方案。研究表明:边坡坡率、锚杆间距和支护位置对边坡稳定性影响较大,锚固角度影响较小。坡率越大稳定性越小,设计坡率须结合现场实际情况取值;当锚杆间距为２．０ｍ～２．５ｍ时边坡处于稳定状态;锚杆的最佳锚固角度是１５°;锚杆支护位置对边坡稳定性影响由大到小是第二级坡＞第一级坡＞第三级坡,设计依此对锚杆参数进行差别设计。经各项监测结果验证:锚杆支护方案锚固效果显著,边坡在施工及运营阶段均处于稳定状态,高铁桥墩和高压电塔未见明显位移,设计方案合理可靠。     

黄土-砂岩二元结构路堑高边坡失稳机制模拟分析

在地质背景复杂的西北地区进行路堑开挖的工程中遇到了大量以上部为黄土层、下部为砂岩层的典型二元结构路堑高边坡。为确定黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的失稳变形机制,依托兰永线高速公路K35+092段工程,利用有限元分析软件GEO-studio建立了黄土-砂岩二元结构路堑高边坡开挖全过程的数值模型。通过对边坡在分步开挖卸荷过程中的坡顶水平位移、竖向位移、深层水平位移、边坡稳定性安全系数变化,以及边坡在开挖状态下应变模拟结果的分析,对黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的破坏特征以及失稳破坏机制进行了较为系统的研究。研究结果表明:黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的结构特点、地层岩性决定了其失稳变形机制,在开挖卸荷过程中,坡顶水平位移不断增大,土体内塑性应变累积,边坡稳定性逐渐降低;黄土-砂岩二元结构路堑高边坡中的软弱夹层充当“滑动垫层”,起到“润滑”以及“弱化边界”的作用,是边坡潜在的不稳定因素之一;随着路堑边坡的刷方卸荷,上覆黄土坡体发生滑移破坏并对下伏砂岩坡体产生巨大的冲击力,而下伏坡体顺层剪出破坏产生的“联动作用”再次引发上覆坡体的滑塌下错,致使边坡整体失稳。为避免类似黄土-砂岩二元结构路堑高边坡失稳滑塌的发生,可采用框架预应力锚杆支护结构对边坡进行加固。     

三峡双线五级船闸开挖边坡锚固监测成果分析

本文对三峡双线五级船闸边坡的锚杆锚固受力状态进行了分析：通过分析认为：锚杆应力主要受边坡开挖的影响。高边坡、直立坡、不稳定块体锚杆应力目前一般在50MPa以下。船闸2003年试通航运行期间锚杆应力变化影响不大。双线五级船闸高边坡的锚杆对边坡的支护加固效果较好,实施后边坡的变形扩展得到了控制,边坡整体是稳定的。应力和变形均在设计允许范围内,工作性态正常。     

既有高边坡陡开挖锚固参数优化数值分析

为探索不同锚固参数对既有高边坡陡开挖加固效果的影响,以某一级公路四级路堑边坡为工程背景,针对道路扩建中典型路堑边坡陡开挖锚固设计方案,采用三维数值模拟方法,对开挖面施作系统锚杆＋预应力锚索＋一阶平台钢管桩加固下的边坡进行模拟计算,分析了锚索预应力、锚索长度、锚索（杆）下倾角、锚杆长度对边坡变形及稳定性的影响。结果表明:锚索预应力超过４50ｋＮ、锚索长度超过20ｍ时对提高边坡稳定性已较少;锚索（杆）下倾角与锚杆长度对控制边坡变形及稳定性影响较大,当锚索（杆）下倾角在15°～20°时对边坡稳定性最有利,但下倾角过大对控制边坡变形则不利。增大锚杆长度对控制边坡变形及稳定性有利,但长度超过10ｍ时对提高边坡稳定性作用不大。     

锚杆设计参数对堤防边坡稳定影响研究

锚杆是边坡工程常用的支护构件,而锚杆的设计参数对其锚固作用起到较大影响。通过对锚杆加固的边坡稳定性进行数值模拟分析,研究了锚杆长度、间距、倾角、锚固面积和锚固段长度等因素对边坡抗滑稳定安全系数的影响。结果表明:一定的锚杆倾角下,随着锚杆长度的增加,安全系数先增加后基本趋于稳定,存在有效锚固长度,且锚杆间距越大,锚杆最优锚固长度越小;一定的锚杆间距下,随着锚杆倾角的增大,安全系数先增加后减小,存在最优锚固角,且锚杆长度越大,锚杆最优锚固角越小;不同的锚固面积下,随着锚杆长间比的增大,安全系数呈现先基本不变后逐渐增大的规律,且锚固面积越大,临界最优锚杆长间比越大;随着锚固段长度的增加,边坡抗滑稳定安全系数先增大后基本保持不变,存在最优锚固段长度。     

不同降雨条件下非饱和土边坡稳定性分析

针对广东某高速路堑边坡,研究不同降雨强度、历时以及不同坡面入渗量对边坡稳定性的影响。研究表明：当雨强越接近土体的饱和渗透系数时,边坡的安全系数越小;当雨强小于土体的饱和渗透系数时,长历时的降雨对边坡稳定性的影响小;等强型降雨条件下,非饱和土边坡在降雨结束后1～3ｄ安全系数达到最小。加固后的路堑边坡应强化并保持坡面阻水能力,否则可能出现非加固区浅表层滑塌。     

基于PLAXIS强度折减法的边坡稳定分析

利用PLAXIS有限元软件,以某高边坡为例,采用有限元强度折减法对边坡无支护的情况、采用锚索加固以及预应力锚杆加固三种方案进行了模拟分析.模拟结果表明,在无支护情况下,边坡安全系数小于1,边坡处于失稳状态,无法满足规范要求;采用锚杆加固时,安全系数增加,边坡稳定性增加;当对锚杆施加一定的预应力时,边坡的安全系数较未施加预应力加固情况有显著的提高.通过研究证明了PLAXIS在边坡稳定分析中的适用性,同时也指出了各种边坡加固方法的优劣.     

岩质边坡稳定坡角影响因素及其确定方法

目前研究岩质高边坡稳定性的方法很多,但研究边坡开挖后稳定性及边坡坡角与结构面倾角的关系却较少,且多运用数值分析方法确定岩质高边坡的稳定性,很少用解析解的方法。基于块体的极限平衡理论,岩质高边坡发生整体破坏,其滑移面为顺层直面,推导出岩质高边坡受结构面控制的最小安全系数解析解。分析解析表达式中各个参数对确定影响边坡稳定性的敏感性因素,表明受结构面影响的岩质高边坡安全系数与岩体的黏聚力、内摩擦角成线性正比关系,与岩体重度、边坡高度和边坡坡角成反比,随着结构面倾角的增加而呈先减后增的趋势,据此得出在既定的安全系数下岩质高边坡稳定坡角的解析解,分析得出受结构面控制的岩质边坡稳定坡角与黏聚力、内摩擦角、边坡坡高和安全系数等的关系曲线。通过对已有工程实例的计算分析,比较理论公式和数值模拟计算结果的差异,证明理论公式可以应用于实际工程之中。     

郑西客运专线黄土路堑高边坡植被防护技术

以郑西客运专线DK297+183至DK298+420的黄土路堑高边坡为试验段,探讨了采用工程防护与植被防护相结合的方法对黄土路堑高边坡进行防护的可行性,从边坡稳定和坡面植被根系特性两个方面分析了黄土路堑高边坡的适宜坡型,在此基础上进行了植被防护试验。试验结果表明,采用合理坡型,在坡面形成适宜植物生长的土壤环境,并进行植物的合理配置,该植被防护技术可应用于黄土路堑高边坡的防护且有利于植被恢复。     

渭北旱塬黄土边坡稳定性分析及治理措施研究——以三原县清河国家湿地公园为例

以陕西省渭北旱塬三原县清河湿地公园黄土边坡为研究对象,利用数值模拟计算对黄土边坡在天然、分级开挖和锚杆+梁格支护等多种条件下的坡体变形及塑性区范围进行分析,并通过强度折减法计算各条件下的安全系数,对边坡稳定做出评价,用于指导项目设计及施工建设。结果表明:天然边坡整体处于稳定状态;上部坡体开挖具有卸荷效应,安全系数增大;下部坡体开挖,导致阻滑力减小,安全系数降低;持续降雨会导致坡体强度降低,安全系数减小;采用锚杆+格梁加固方式可较大提高坡体稳定性。     

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。     

典型路堑高边坡开挖变形机制及应对措施研究

依托镇清高速回龙寨服务区K9+700.000左侧深挖路堑高边坡为研究对象,利用大型商用软件FLAC~(3D)模拟路堑高边坡开挖过程,通过分析高边坡分步开挖卸荷过程中的塑性区、应力应变以及水平位移的变化情况对典型路堑高边坡变形破坏机制的影响进行系统研究,并给出相应的应对措施。研究结果表明:开挖卸荷会导致坡体一定范围内塑性区、应力场、位移场的重新分布;开挖变形破坏机制主要表现在随着坡体不断刷方卸荷,各级坡面剪切塑性区不断发育并贯通,各级坡坡脚处产生剪切变形,剪切变形逐渐向坡顶以及坡体内延伸扩展并逐渐连通,形成贯通滑裂面,水平位移逐渐增大,坡面卸荷松弛,坡体逐渐失稳破坏;通过施做合适的加固措施在一定程度上能有效的阻止路堑高边坡多级变形破坏的发生。     

三维网垫植草护坡坡体稳定性数值分析

三维土工网垫植草护坡作为一种重要的生态防护形式而广泛用于岩土工程领域。基于有限元软件MIDAS-GTS,结合护坡体浅层土体力学性能,建立了降雨渗流情况下采用三维网垫植草护坡的路基和路堑边坡的有限元模型,进而模拟浅层和整体坡体在降雨渗流情况下的稳定性。结果表明,三维网垫植草护坡使路基和路堑边坡坡体的安全系数提高了20%左右,三维网垫护坡起到了很明显的应力消散作用,使得坡体在软弱夹层处的变形显著减少,进而有助于减少溜方或部分坡体滑塌等边坡灾害。     

浸水路基边坡稳定性分析及影响因素研究

通过现场调查和数值分析,利用Flac~(3D)编写基于双折减系数和二分法的强度折减程序,计算了浸水路基边坡各种工程下的边坡安全系数。分析结果表明:①浸水路基边坡坡脚侵蚀严重,坡面侵蚀相对较轻,支护木桩存在腐朽、倾斜等现象;②单排桩支护和双排桩支护支护时,安全系数差别较小;③边坡安全系数随桩长的增加而增大,但增大到一定程度不再变化;④木桩存在桩顶折损的现象,随着折损长度的增加安全系数减小;⑤坡脚的侵蚀范围对边坡稳定性影响最大,随着侵蚀范围的增加,其安全系数迅速下降;⑥渗流对边坡稳定性有一定的影响,渗透力在一定程度上降低了边坡的安全系数。     

水布垭水电站马崖高边坡稳定性分析

水布垭马崖高边坡地质结构复杂,是坝址区自然稳定状况最差的高陡边坡,在正面坡与西侧坡的转折地带选取一典型剖面,该坡段3面临空,危岩体与卸荷裂隙极为发育。通过采用二维有限元和极限平衡方法对典型部位边坡的天然状态、削坡减载及泄洪冲刷3种工况下的变形、应力状态及其安全系数进行计算及分析,对马崖高边坡在天然状态下与工程荷载作用下的稳定性进行了评价。     

公路深挖路堑边坡稳定性综合研究

公路深挖路堑边坡的稳定性是保证公路边坡正常建设和安全运营的关键。以路堑边坡的工程地质条件,采用FLAC3D强度折减法和刚体极限平衡法对路堑边坡开挖过程的稳定性进行了综合研究。研究结果表明:随着边坡开挖施工,边坡滑移范围也随之发生较大改变,边坡的稳定性逐步提高,当第2级边坡开挖后,边坡的稳定性提高幅度较大;两种稳定性预测成果基本一致,在施工开挖过程中路堑边坡始终处于稳定状态,但强风化泥岩坡面易受降雨、干湿循环等环境因素影响,发生吸水膨胀、崩解,甚至泥化,影响到边坡的稳定性。建议第2～4级边坡采取加强防护措施,其他坡面只采取坡面防护措施即可。     

向家坝水电站马延坡边坡滑坡预警研究

水电站大多修建在地质条件复杂的高山峡谷地区,各种高坝的兴建将不可避免地涉及工程高边坡的稳定性等工程地质问题。本文深入系统地对工程高边坡稳定性和边坡预警进行研究,分析工程高边坡稳定性、建立边坡预警模型和健康诊断体系。研究结果表明:(1)变形随时间增加而增大,随深度增加而减小。其变化规律表现为前期快速增加、中期缓慢增加和后期逐渐趋稳。(2)采用有限元强度折减法,进行了马延坡边坡稳定性分析,其治理前后稳定性系数为1.05和1.72。(3)采用施加边界位移方法,以等效塑性应变区域贯通作为判据,进行了边坡滑坡预警分析,建立了基于位移变形量和安全系数双重指标控制的边坡预警监控体系。     

基于DDA的某水电站消力池高边坡稳定性分析

针对某水电站消力池高边坡,利用FLAC3D软件非线性有限差分法初步计算,得出坡体潜在滑动面的位置,建立了基于块体理论的非连续变形分析(DDA)块体系统分析模型。利用该模型分析了现状边坡和加固后边坡的位移与强度参数之间的关系,得出了边坡在加固前后的极限内摩擦角及相应的稳定安全系数。结果表明,该边坡在加固前安全系数较小,存在失稳的可能性,采用推荐方案预应力锚索加固后,边坡的稳定安全系数有显著提高,满足正常运行的要求。     

基于块体理论的岩质高边坡稳定性研究

岩质高边坡稳定性分析对于下穿公路及建筑的安全起着至关重要的影响。通过运用关键块体理论,结合先进的非接触测量技术与Geo SMA-3D系统,对益阳东部新区外环路建设项目K3+300—K3+340坡段高边坡稳定性进行了比对分析。通过比对不同边坡坡角下,整体稳定性系数的变化与关键块体的体积发现:在一定范围内,边坡的整体稳定安全系数随着坡脚的变大而变小;搜索到的关键块体数量随着边坡坡脚的变大而减少,当坡脚小于60°时,边坡整体较安全;当坡脚大于60°时应该适当考虑后期分级支护及边坡的削坡问题。     

硅质岩单面山路堑边坡稳定性影响因素分析

为了研究硅质岩路堑边坡的稳定性影响因素,先通过野外调查,总结出路堑边坡的破坏模式主要为滑移—拉裂破坏和受控于结构面的破坏;然后进行单轴压缩变形试验、抗拉强度试验及直接剪切试验得到硅质岩的物理力学参数,为数值模拟提供依据;最后通过有限元强度折减法,分析边坡坡角、结构面间距、开挖坡率及平台宽度4个因素对坡体稳定性的影响。结果表明,边坡坡角对坡体的稳定性影响最大,其次为开挖坡率。由于硅质岩的特殊破坏形式及单面山路堑边坡破坏模式的多样性,在评价路堑边坡稳定性时需要综合考虑各个因素,不可单凭某一因素来判断。研究成果可为其他硬质岩单面山边坡的稳定性评价及支护结构设计提供参考。