桥改路基工程稳定性综合评价方法及应用研究

在广泛调研桥改路基工程的基础上,凝练桥改路基工程的共性问题,构建此类工程的稳定性综合评价方法及安全控制标准体系,在工程应用中检验并完善该方法及指标体系。所得结论如下:建立包括地基承载安全、改变地形边坡稳定性和变形稳定的山区公路桥改路基工程稳定性评价方法框架体系,并分别给出了地基承载、边坡稳定性和变形稳定性对应的安全控制标准;在实际工程建设中,需要控制填筑高度,使得加载造成的附加应力小于地基承载能力,实现地基承载安全控制;通过填筑体内部滑移、填筑体与斜坡地形接触面滑移、填筑体和自然地形深大滑移等潜在风险复核,实现边坡稳定性的全面系统控制;斜坡地形或者半挖半填下的差异变形造成的中长期影响需要慎重考虑,可通过预留变形实现差异变形对路面结构中长期安全控制目标。     

反压护道作用效果的对比分析

针对路堤边坡削坡后采用反压护道处理的多个方案进行了非线性有限元分析,得到了各设计方案的竖向沉降、侧向位移、基底正应力、基底剪应力、塑性区、孔压消散曲线等参量特征.对比分析表明:若削坡使路堤边坡变窄,则降低了路堤的稳定性,需进行加固处理;若削坡后保持路堤边坡的宽度不变,则对路堤的稳定性基本上没有影响,且提供了一可利用的平地;削坡后路堤边坡的总宽度变大时,反压护道使侧向位移大大减小,从而提高了路堤的稳定性.工程实际中应根据具体情况进行方案的选取.     

某路堑高边坡稳定性评价及优化设计

镇清高速回龙寨服务区Ｋ９＋７００左侧属于典型破碎顺层软岩路堑高边坡,由于坡体岩质复杂,出现坡顶变形开裂和小型浅层土质滑坡等问题,施工过程中面临整体滑坡风险,由此产生边坡下部开挖及加固问题。以此高边坡工程为研究对象,利用历史和现状地面勘察的方法定性分析了潜在安全问题以及关键技术难题,基于坡体目前临界稳定状态,结合现场地质调查及参数反分析方法综合确定了现有条件下的边坡岩土力学参数,结合实际情况设计３种开挖及加固方案,并基于数值模拟方法综合评价了该边坡的稳定性。主要结论:不施加加固措施直接开挖和按初始加固设计的两种情况均不满足边坡稳定性安全控制标准;通过不同开挖及加固方案的费效性对比,开挖方案２在保证稳定的基础上最经济,为最优开挖加固设计方案。     

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。     

基于强度折减的岩质开挖边坡加固效果三维分析

结合盐津变电所岩质开挖边坡实例,将稳定性分析的强度折减法与边坡的开挖、加固过程模拟相结合,对三维条件下边坡开挖和加固后的稳定性进行了计算评价.计算中应用了FLAC30软件.研究表明,基于强度折减法的数值计算可以像数值模拟方法那样既考虑三维效应明显的地形地貌、地质结构和加固方式等,又考虑岩土体的本构关系和支挡结构与坡体的相互作用,还可以像极限平衡法那样计算安全系数,却不用指定滑面.同时采用强度折减法计算安全系数时,还能够考虑开挖、回填及加固等施工效应.计算结果还表明,在计算中应根据岩土体的应力应变关系、边坡的变形情况及工程的使用期限等恰当的选择岩土体抗剪强度参数,其结果将直接影响到强度折减法计算安全系数的精度.     

加筋垫层对软土路基加固效果的多方案比较

为了更好地将土工合成材料加筋垫层应用于不同软土路基加固方案中，通过有限元数值计算程序建立了复合地基分析模型，并根据现场试验结果验证了其合理性；对比分析了不加固处理、仅加筋垫层处理、复合地基、加筋垫层联合复合地基４种不同加固方案作用下地基的潜在滑移面、稳定安全系数、水平位移、沉降和桩土应力比的变化规律。研究结果表明，对比不同的加固方案，加筋垫层的应力扩散作用和筋土之间的摩擦作用，能够限制地基土的侧向变形，有效提高路堤的整体稳定性，减小路基的沉降和桩土差异沉降，充分发挥桩的强度和刚度。     

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。     

基于应力水平的边坡加固设计方法研究

当前边坡优化设计较多的依赖于工程经验,尚缺乏理论层面的设计依据和指导体系,为此,提出一种将应力水平分布和稳定性分析相结合,综合确定边坡加固位置和规模的设计方法,通过3个顺层路堑边坡工程实例阐述了该方法的应用方式和效果。所得结论主要有：(1)基于应力水平确定加固位置、稳定性分析确定加固规模,这种综合性方法通常能得到较优的加固设计方案,既可为边坡的初步设计提供理论指导,也可为经验优化方案的校验提供理论依据;(2)对于顺层岩质边坡,在岩层分界面处应力水平往往较高,若开挖后岩层分界面有出露,采用锚索穿过岩层分界面提高坡体稳定性具有较好的效果;(3)“剥山皮”式开挖对稳定性帮助不大,对于此类边坡采用较陡的坡率挖除加固更有效。     

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。     

深厚软基抛石挤淤加固机理数值模拟研究

抛石挤淤法在沿海高等级公路地基处理中广泛应用,但对加固机理研究较少,通过建立弹塑性有限元力学模型,对抛石挤淤处理的路基应力变形性状进行了分析。计算结果表明:①抛石挤淤处理后的地基能有效提高地基的模量,减小路基沉降和地基浅部水平位移,加速地基孔隙水压力的消散,因此抛石挤淤的加固机理在于人工硬壳层效应和加速排水固结效应;②抛石挤淤体厚度越大,路基沉降越小,而抛石挤淤体模量和宽度对路基沉降的影响较小,因此施工时应采取有效工程措施增大抛石的沉底深度;③填筑速率越大,路基工后沉降越大,预压期越短,路基沉降越大,因此施工时应严格控制施工速度,并保证足够的预压期使路基沉降满足工程要求。深入了解抛石挤淤的加固机理、应力变形性状和影响因素,有助于为设计和施工提供参考和指导。     

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。     

乌东德水电站泄洪洞出口左侧边坡变形控制研究

乌东德水电站泄洪洞出口左侧边坡开挖过程中,坡面发生较大变形。基于边坡开挖揭露工程地质条件,通过裂缝调查、监测资料分析边坡变形趋势,建立三维数值模型研究边坡变形机理,并在此基础上提出并实施了"系统锚固、坡面灌浆、坡比调整"的系统加固处理方案。后期边坡开挖监测数据表明,左侧边坡已经稳定,加固处理措施有效,可为同类工程边坡变形加固处理提供借鉴。     

联合水库右坝肩变形边坡形成机制及稳定性评价

在对美姑联合水库右坝肩变形边坡进行现场地质勘查、现场试验及室内试验的基础上,阐述了变形边坡基本特征、分析了其形成机制与演化过程,并用极限平衡法和数值模拟法对该边坡在现状开挖地形和削坡方案条件下的稳定性进行计算和评价。研究结果表明:基于现状开挖地形条件在各工况下处于欠稳定～不稳定状态,削坡后边坡处于稳定状态,2种方法计算边坡稳定系数结果是基本一致的。     

开挖和隧洞掘进对洞脸边坡影响的有限元分析

水电站引水洞进口边坡一般都比较陡峻,该边坡的变形、稳定情况是引水隧洞乃至整个工程建设的关键问题。为了解边坡开挖、隧洞掘进对边坡的影响,采用有限元方法,利用单元生死技术全真模拟边坡开挖、隧洞掘进。根据分析结果进行了边坡支护设计,并采用强度折减法得到安全系数,通过分析该边坡变形、应力、屈服破坏情况,对其稳定性及支护措施的合理性进行评价。计算结果表明:边坡开挖使坡体产生一些竖直方向的回弹变形和水平向坡外的变形,并出现不同程度的张拉应力区域;深埋隧洞开挖仅对隧洞附近边坡影响较大;采取的支护形式能够有效的加固边坡,符合工程要求。     

三星桥水库溢洪道边坡开挖支护模拟预测研究

受近期强降雨影响,在建三星桥水库边坡土方开挖过程中发生局部土体垮塌现象,对施工的正常开展造成严重影响。为了评估即将进行的溢洪道边坡开挖工程的施工安全,以数值分析法为手段,对边坡开挖后的稳定性大小进行模拟预测。结果表明,边坡开挖后,表面土体发生较大位移,进行锚喷支护后,边坡变形得到控制;设计采取的加固结构体受力变形均在允许范围内;边坡开挖并及时支护后,边坡稳定安全系数由1.18增至1.93,边坡危险滑裂面由顶部表层滑动发展为深层滑动。计算成果可为三星桥水库溢洪道边坡开挖支护工程的顺利开展提供技术支持。     

高液限土半填半挖高边坡路基变形影响因素分析

高液限土使得半填半挖高边坡路基的沉降与边坡稳定性增加了不确定性,有必要对此种特殊 路基的变形进行影响性因素分析。借助ＡＢＡＱＵＳ有限元软件对某高速公路典型路基建立了数值模型, 分析了荷载大小、高液限土填方含水率、不良地基压缩模量、不良地基厚度的影响。结果表明荷载和不 良地基层的厚度没有对应力扩散产生影响,最大路基沉降均出现在距路堤１１．７ｍ处;高液限土填方含 水率和不良地基压缩模量的变化引起土体的应力重分布,对填方附近的路基沉降影响尤为显著。因此 在工程建设过程中要密切关注高液限土填方含水率情况,对于不良地基采取必要的加固措施。     

南水北调中线穿黄南岸黄土高边坡稳定性分析

采用静力有限元数值分析法计算了南水北调中线穿黄工程南岸连接段明渠黄土高边坡的变形场、应力场等,利用计算得到的应力水平值分析了边坡在各种工况下的稳定性,并按照"陡边坡、大平台和控制单级坡高"的思路对边坡进行了优化。优化设计方案静力有限元计算结果表明:优化设计方案具有减少开挖土方量,增强边坡稳定性,防止雨水冲刷边坡等优点,满足边坡安全要求。     

姚家山电站输水隧洞进口边坡稳定性分析与抗剪洞加固措施

文章以具有独特坡体结构的姚家山水利枢纽工程输水隧洞进口边坡为研究对象,展开高陡边坡的稳定性与开挖效应研究。针对开挖过程中的边坡变形迹象,采用数值模拟与微震监测的手段,对边坡稳定性进行了系统评价。根据边坡结构的承载特征,提出了抗剪洞加固设计方案,结果显示这种加固措施能够有效控制边坡渐进性破坏。     

锦屏一级水电站特高边坡施工的安全控制

2005年锦屏一级水电站开始坝肩高边坡的开挖施工,为确保工程施工安全,对工程边坡开挖施工进行了研究：① 研究工程区的地形地质条件,根据地质环境特征,进行工程岩体稳定性分区;② 研究自然坡体稳定性评价方法,评价工程边坡外围区岩体稳定程度,划分危险岩体分布,研究工程边坡的岩体稳定程度及开挖过程中会出现的变化,提出潜在不稳定岩体的结构面组合与块体分区;③ 研究并提出开口线以外危险岩体的处理方案,研究工程区的潜在不稳定岩体的处理方案;④ 认真实施岩体加固处理措施,施工程序要符合有利于坡体稳定和施工过程安全原则,依据开挖过程揭露的地质条件,开展潜在不稳定岩体的搜寻分析,搜集原位监测资料,调整支护加固方案,确保施工安全。     

南方山区公路路基施工关键技术及研究

施工技术是路基施工的重要内容,而路基压实、边坡设置、排水系统的优劣则是保证整体施工质量的关键点,对公路质量及使用寿命有很大的影响。根据山区特有的施工环境分析了控制边坡稳定性的因素及水对路基压实、边坡稳定性的影响及排水设施在施工中的重要作用,从影响因素对路基稳定性之间的关系出发阐述了路堤、路堑施工中填压、开挖、排水、边坡设置等关键技术。