基于连续-非连续元降雨工况三维边坡稳定性分析

基于连续-非连续单元方法,引入应力场和渗流场数值耦合算法。根据兰营地区边坡地质条件建立高精度三维地质灾害模型,考虑不同降雨工况,对边坡稳定性进行分析,并与监测数据展开对比验证模型可靠性。研究表明,该边坡天然工况下安全系数为1.79,短时强降雨工况下边坡安全系数约为1.20,边坡破裂度为10.36%。经稳定性评价,该边坡在天然工况下处于基本稳定状态,在暴雨状态下处于欠稳定状态,存在一定失稳危险。     

不同模式下抗剪强度参数对路堤稳定性的影响

基于Mohr-Coulomb准则,采用FLAC3D分析了抗剪强度参数(主要是黏聚力和内摩擦角)对高填方路堤边坡安全系数及滑动面位置的影响.同时,提出了降雨条件下路堤稳定性的分析方法,并对不同折减模式下安全系数的变化规律进行了分析.结果表明:黏聚力和内摩擦角对安全系数的影响规律类似,对滑动面位置的影响规律相反;降雨入渗条件下,对抗剪强度参数的折减会使边坡滑动破坏面由路堤深层向浅层发展,折减程度越大,安全系数降低的程度越明显.     

考虑降雨影响的路堑高边坡变形监测点优化布置研究

为了研究降雨对边坡变形和监测点布置的影响,运用有限差分-强度折减法计算边坡在不同折减系数及降雨强度下的变形,通过灰色理论分析获得边坡拟监测点变形与折减系数的关联度,实现边坡变形监测布置优化,并结合实际工程制订监测点优化布置方案。结果表明:降雨作用更易导致边坡发生浅层破坏;灰色关联度应用于工程中监测点的布设,避开了不必要的监测点,使得监测数据更有利于指导预警工作。     

基于离散元强度折减法的五盂高速公路边坡稳定性分析

采用离散元强度折减方法对岩质边坡的稳定性进行有效分析, 选择滑面位移统计值作为边坡失稳判据。先根据该判据计算一个简单岩质边坡的安全系数, 通过传统强度折减分析方法验证了该判据的有效性。以五台-盂县高速公路边坡作为工程实例, 根据此判据确定了该边坡的安全系数, 即在天然条件下边坡处于欠稳定状态, 而在降雨条件下边坡处于失稳状态。计算结果表明: 基于滑面位移统计值作为边坡失稳判据的离散元强度折减法有效地确定了复杂岩质边坡稳定性, 数值模拟结果与现场监测结果基本保持一致, 进一步验证了基于滑面位移统计值作为边坡失稳判据的准确性。     

持续小强度降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的动态影响

以含水量作为土体抗剪强度的主要控制参量,分析了边坡含水量和抗剪强度随降雨时间的变化特性,建立了持续小强度降雨入渗条件下非饱和边坡土的总凝聚力和内摩擦角与时间的关系。随着降雨持续进行,边坡降雨影响区域扩大。通过FLAC3D进行强度折减,得到了持续降雨过程不同时间段的边坡动态安全系数和边坡失稳前的持续时间。工程计算结果表明,持续小强度降雨条件下边坡临界滑动面仍处在非饱和状态。     

阿海水电站左岸开挖边坡稳定性分析研究

在水电站建设中,由于开挖而形成的一些高边坡,其稳定性状态是影响水电站建设能否顺利进行的关键问题之一.阿海水电站工程地质条件复杂,针对左岸开挖形成的岩质边坡,考虑了不同水位变化、地震、降雨等,对其典型边坡进行稳定性分析研究.采用极限平衡法定量分析了各种工况下的安全程度,同时使用有限元强度折减法进行了应力变形和稳定性分析.在此基础上,提出了对应的边坡治理措施,为阿海水电站的边坡治理提供理论参考.     

降雨条件下非饱和土边坡流固耦合数值模拟

在传统的应力平衡方程基础上,结合岩土介质饱和-非饱和渗流理论,考虑边坡岩土体的非饱和性及渗透系数的非线性特征,建立了渗流场-应力场耦合方程,并将其时间、空间离散后得到增量形式的有限元方程组.结合数值算例,对降雨条件下非饱和土质边坡进行了流固耦合分析.研究结果可为降雨条件下边坡稳定性分析和滑坡预测提供技术支持.     

8度地震烈度区新民隧道出口处边坡的稳定性

为预防地震导致的滑坡对道路的危害,保证交通的安全性,基于连续-非连续单元法,根据新民隧道出口高陡岩质边坡地质资料建立数值分析模型,采用数值模拟方法对该高陡岩质边坡进行地震作用下的稳定性分析。研究表明,该处边坡在自然状态下处于基本稳定状态,在地震作用下,坡体前部出现破裂,出现岩石掉落情况。针对破裂岩体,对不同加固方式下的边坡安全系数进行分析,模拟发现隧道上方倒悬体在地震作用后具有较高的破裂崩塌风险,需进行重点加固。     

渗流-应力耦合效应对非饱和土边坡稳定性影响分析

基于VG模型得到土-水特征曲线与渗透系数函数曲线,通过建立有限元数值分析模型,采用有限元软件SIGAM/W与SEEP/W分别进行渗流-应力耦合分析与只考虑渗流的非耦合分析,将得到的渗流场与应力场导入SLOPE/W计算安全系数并对土坡内应力应变进行分析,研究耦合效应对边坡稳定性影响的相关规律。结果表明,渗流-应力耦合效应使得土体中雨水下渗速度更快,土中基质吸力消散更快;降雨对土坡稳定有不利影响,耦合分析土坡安全系数比非耦合分析小,耦合效应对非饱和土边坡稳定性影响不可忽略;降雨入渗条件下,土坡浅层出现应力集中现象,湿润锋深度处出现应力集中带,土坡易发生浅层破坏;坡脚水平位移比坡顶大,土坡失稳多从坡脚开始。     

考虑降雨入渗的某矿区滑坡数值模拟分析

矿区坡体土质粘粒较少,在二次翻采、随意堆弃工况下,极易造成滑坡区土质疏松、加大土体的孔隙率。根据矿区滑坡坡体的工程地质及工况特点,考虑土体内应力场与渗流场之间的流—固耦合作用,采用有限元法,对比分析了某矿区滑坡体的边坡在降雨前、后的边坡安全系数.数值分析表明,考虑降雨入渗的情况下边坡安全系数明显下降.     

降雨循环条件下高切坡稳定性演化过程及预测方法

为进一步揭示降雨循环条件下基岩型台阶状高切坡的降雨入渗及稳定性演化过程,以乐西高速马边至昭觉段某粉质黏土覆盖层基岩型台阶状高切坡为研究对象,通过室内干湿循环试验建立土体抗剪强度参数劣化数学模型;利用Geo-studio数值模拟软件研究多工况降雨循环下高切坡降雨入渗过程,揭示不同降雨循环工况下及雨后高切坡内部渗流场及稳定性变化规律,建立降雨型高切坡稳定系数逐年劣化方程;结合室内试验及数值模拟结果,建立该类高切坡稳定系数预测方法。研究结果表明：降雨入渗过程中高切坡潜在滑移面形状及位置并不发生明显变化,且表现为高切坡深处圆弧面及基岩积水面的组合型滑面;相同降雨时间内,高切坡降雨入渗深度及稳定性劣化幅度与降雨强度成正相关;单次降雨循环周期内,高切坡稳定性劣化幅度与降雨循环次数成负相关;高切坡降雨入渗深度或入渗总量越大,雨后高切坡稳定系数回升越小;高切坡稳定系数劣化系数采用土体抗剪强度参数劣化系数平均值较为安全合理,所建降雨型高切坡稳定系数预测方法具有较高的精度。     

基于DEM-CFD耦合方法的煤系土边坡失稳机理宏细观分析

边坡的宏观力学特性是由组成土体颗粒的细观参数及其运动决定的,基于连续介质模型的有限元方法虽然能够在宏观层面上基本等效地得到边坡土体的应力变形特性,但难以反映边坡体在微细观尺度上的变形失稳机理,存在明显的局限性。采用将离散元方法（DEM）与计算流体动力学方法（CFD）进行耦合,建立了煤系土边坡三维DEM-CFD流固耦合细观作用计算模型,对降雨作用下煤系土边坡失稳破坏的细观机理进行了分析。结果表明,采用DEM-CFD流固耦合方法模拟的煤系土边坡破坏形式主要是雨水冲刷,边坡滑动面预测为近似的直线段,这与室外模型试验边坡雨水冲刷的范围非常接近,验证了该数值方法的适应性。边坡土体颗粒的力链、配位数以及孔隙率等细观参数,在降雨过程中都会随之发生变化,如坡顶颗粒的孔隙率由初始状态的0.35变化至失稳状态的0.8,这些细观参数的变化与边坡土体的宏观力学表现直接关联,文中通过对颗粒细观参数变化分析,从细观角度深刻解释了雨水作用下煤系土边坡的破坏演变规律。论文研究成果不仅可为该区域煤系土边坡的防护设计与施工提供理论依据,而且为从微细观角度更好地分析离散介质岩土工程的宏观力学规律提供了一种新思路。     

露天矿排土场边坡稳定性分析

针对安太堡露天矿内排土场边坡,介绍了边坡的工程概况和地质条件.结合边坡工程的具体特点,首先运用SLIDE软件,对不同工况下边坡强度稳定性进行对比分析,进而对位移监测数据发展趋势进行了研究.结果表明：排土场边坡的变形处于不断发展的过程中,在降雨或地震的作用下排土场边坡稳定系数明显降低,可能滑动面扩大,特别是在降雨条件下局部危险滑动面可能发生贯通,边坡存在整体失稳的可能.通过研究,可为排土场边坡综合治理措施的制定提供依据.     

考虑降雨入渗影响的边坡稳定分析方法探讨

分析了残积土、膨胀土等边坡在降雨入渗情况下土体抗剪强度降低的主要原因 ,探讨了现有的考虑雨水入渗影响的边坡稳定分析方法 .运用非饱和土强度理论 ,提出非饱和土等效凝聚力新概念 ,从而可方便地使用常用的Bishop法等极限平衡法进行考虑雨水入渗影响的边坡稳定分析计算     

某露天矿陡帮边坡稳定性分析与加固设计

根据某露天矿陡帮边坡的工程实际,采用极限平衡方法等进行了露天矿陡帮边坡的稳定性分析,提出了合理而有效的加固方案,并进行了加固后的边坡稳定性分析和评价.结果表明：该露天矿陡帮边坡长期暴露在自然条件下稳定性会逐渐降低,如遇饱水或渗流,边坡可能会发生失稳.采用预应力锚索框架梁加固后,边坡的稳定系数显著提高,边坡处于稳定状态,从而保证了矿区的安全生产.     

Modified fuzzy point estimate method and its application to slope reliability analysis

A slope engineering system is a complex system, in which many uncertainties exist, including random uncertainties and fuzzy uncertainties. Traditionally, random uncertainties were often considered, while fuzzy uncertainties were ignored. Therefore, fuzzy-random methods should be proposed. A fuzzy point estimate method was proposed by Dodagoudar, that is, considering the effect of fuzzy-random factors, the fuzzy-random limit state function of slopes is changed to random interval limit state function by the A level cutting, then the moments of the function can be obtained by the Rosenblueth's method, and the stability state of slopes can be evaluated by synthesizing a group of moments. But in Dodagoudar's method, Rosenblueth's state function is composed of only two kinds of combinations of parameters rather than 2" kinds of combinations. So a modified fuzzy point estimate method is proposed by the authors, and it is used in a slope reliability analysis.     

强降雨作用下昔格达边坡渗流特性及稳定性分析

昔格达地层分布于中国西南,其工程性质极差。为分析上覆第四纪残坡积物的昔格达组粉砂土边坡在强降雨作用下的渗流特性及稳定性,结合石棉县莫家岗滑坡,用数值模拟方法研究坡体渗流规律;用Morgenstern-Price方法计算各时刻坡体稳定性系数,并分析其变化规律。结果表明：雨水在坡体中逐层入渗,雨停后渗流过程将继续发展,由于存在土层分界面,坡体渗流特性不同于均质坡体;降雨过程中,孔隙水压力发生增长的范围在界面附近加速拓展,雨停后,土层分界面附近第四纪残坡积物仍处于近饱和状态;降雨入渗导致坡体边坡稳定性系数下降,且稳定性系数变化对降雨的响应存在滞后性。     

灌溉对西北干旱荒漠区排土场边坡稳定的影响—以乌海市新星煤矿为例

为了揭示我国西北干旱荒漠化地区的煤矿排土场边坡在灌溉作用下的流固耦合力学机制,采用渗流力学理论与岩土力学理论相结合的方法,引入Darcy定律和质量守恒定律进行公式推导以建立流固耦合分析方法. 以乌海市新星煤矿为例,采用ABAQUS有限元软件构建边坡非饱和土的流固耦合稳定性分析模型,根据植被需水量以及降雨强度选定5、20、45、70 mm/h这4种等效灌溉强度并交叉搭配2、9、15 h这3种持续灌溉时间,形成12套灌溉方案进行数值模拟. 将数值结果与已有试验结果进行对比,结果表明,当入渗水量增加,边坡竖向变形位移、孔隙水压力分布、等效塑性应变以及安全系数均往不利于边坡稳定的方向发展. 当等效灌溉强度为70 mm/h、灌溉持续时间为15 h时,边坡竖向位移出现大幅度增长,安全系数急剧降至1.03. 在满足植被生长需水量的条件下,应控制灌溉强度,采用短持续时间、间隔灌溉,减少坡面径流出现的可能性,同时应做好截排水和坡面防护措施.     

基于弹塑性有限元的深挖路堑碎裂岩质边坡稳定性分析

西部地区地形地质条件复杂,对于岩体破碎、裂隙发育的边坡,前期地勘和试验工作获取到的信息非常有限,难以确定岩体力学参数统计特征。本文结合边坡施工开挖逐步揭示的工程地质信息,建立切合工程地质特征的三维弹塑性有限元模型,模拟边坡开挖过程对工程岩体岩石力学参数进行反分析,对比开挖过程测斜监测获得的位移变形,获得了接近实际情况的最优计算参数,并利用获得的参数分析边坡的稳定性,预测开挖加固效果。结果表明,采用基于弹塑性有限元的边坡稳定性分析是有效可行的,可以计算得出岩体位移场,应力场的变化特征,揭示边坡开挖变形的内在机制。本研究为复杂地质条件下信息化施工设计提供了一种新方法。     

双层结构边坡降雨入渗与坡面径流耦合分析

天然土质边坡在地质和人为因素的作用下,通常呈现一定层状结构,在强降雨作用下会产生入渗和坡面径流。研究降雨条件下坡面径流与地表入渗相互影响过程,对山地洪水和滑坡灾害防治具有重要意义,然而,目前为止对层状土边坡地表与地下渗流的相互作用机制的研究理解还极为有限。本文针对上粗下细型层状土边坡降雨入渗研究中忽略坡面径流影响导致入渗分析不符合实际这一问题,基于Moore双层入渗和坡面径流控制方程建立耦合模型,并通过Python编制相应的计算程序分析耦合条件下双层结构边坡降雨产流及停雨后雨水重分布全过程。数值分析结果表明边坡土体降雨入渗过程与坡面径流深度有关;降雨初期降雨强度<坡面入渗能力,入渗速率等于降雨强度,坡面产流后入渗速率随降雨持时逐渐减小趋于稳定;当湿润锋跨过土层交界面时入渗速率急剧减小,最终等于次层土的渗透率,意味着上粗下细型层状土入渗速率主要由次层土控制同时降雨停止后径流快速衰退,已入渗的雨水在重力和湿润锋下方土体基质吸力的作用下继续向下推移,湿润锋入渗深度随雨水重分布历时趋于平缓。算例表明,该计算模型与计算方法可行,能够较好地反映实际层状土边坡的降雨入渗过程,为类似的层状土边坡研究提供计算依据。