立方排列球体层渗流特性数值模拟研究

在多年冻土区块石夹层和块石护坡路基温度场的计算中,可以将块石层看作为多孔介质,但是块石的不规则给其渗透特性的研究带来了很大的麻烦,通过对立方排列球体层渗透特性的研究以期能为块石层的渗透特性研究做出铺垫。基于连续性方程、动量方程以及RNG湍流模型对直径为0.20 m、0.24 m和0.30 m立方排列球体层渗透特性进行模拟研究。对比和分析计算结果发现:球体层内部空气压力梯度与渗流速度之间呈良好的非线性幂函数关系;球体层的阻力系数与球体直径也显现出幂函数关系,球体直径越大,阻力系数越小。     

冻融作用下多年冻土边坡局部稳定性研究

为进一步研究多年冻土边坡在冻融作用下的局部稳定性，针对多年冻土边坡局部冻融的特殊性，考虑冻融循环对边坡土体的损伤作用，基于有限元建立温度场、应力场耦合的多年冻土边坡稳定性分析方法，以东北大兴安岭多年冻土地区某路堑边坡为研究对象，对边坡的冻融过程以及稳定性进行分析。结果表明:在冻融作用下，边坡季节活动层融化深度与环境温度有较强的相关性；坡顶特征点位移随时间变化趋势呈“台阶”状，可分为快速发展阶段和稳定发展阶段；比较有限元方法与极限平衡法计算结果的差异，证明了有限元方法的合理性，对多年冻土边坡防护治理有很好的指导意义。     

不同块石含量下典型土石混合体边坡稳定性研究

运用ＦＬＡＣ3Ｄ数值模拟软件建立典型尺寸的边坡模型,然后将模型中的块石单元随机分布排列,继而利用软件内置的强度折减法对不同含石量下的边坡稳定性进行研究,并选取四个关键点的总位移值、竖向应力值进行定量分析,同时对剪切带的分布规律和安全系数大小进行比较。研究结果表明:块石含量的增大会显著改变土石混合体边坡的总位移场、竖向应力场以及剪切带的分布特征,其中:总位移等值线呈现出明显的锯齿状;而竖向应力等值线呈现出极不均匀的特征,且局部存在应力集中现象;剪切带呈现出明显的不规则特征并伴有绕石现象,且在含石量为40％ ～60％时,上述特征最为显著;安全系数随着含石量的增大而有不同程度的提高,这主要取决于块石结构的稳定性。     

植物根系对土质边坡浅层稳定性影响分析

植被护坡工程中,先锋植物发达的根系能对边坡土体产生一定程度加筋作用而提高边坡的浅层稳定。用理正岩土软件和Ansys10.0数值计算软件,计算分析了一简单土坡潜在薄弱面的位置和状态。再以根系加筋理论为基础考虑边坡坡顶加筋、坡脚加筋和全坡面加筋3种工况,分析了根系加筋对边坡土体稳定性提高的幅度以及根系加筋对边坡体影响范围,以此来评价护坡植被根系提高土质边坡浅层稳定的效应,并为先锋物种的选取和搭配提供相应理论依据。     

复合界面堆积体边坡变形稳定破坏分析

地下水体及堆积土体应力分布是影响复合界面边坡变形稳定及破坏模式的重要因素。依据董家山滑坡典型地质断面,概化出复合界面边坡地质力学模型,采用有限元软件分析不同地下水位时边坡等效塑性区发展演化结果;重点分析了自然状态时边坡坡面、滑带和中部土体的应力变形特征,揭示了复合界面边坡变形破坏机制。数值计算结果表明,自然及暴雨状态下边坡等效塑性区均为先整体贯通,并逐渐向坡体中部发展演化,最终形成坡体上中部的次级塑性贯通面。地下水位降低了复合基面边坡稳定性,暴雨时复合界面边坡出现上部次级滑动可能性较高。滑带和坡面的水平向位移变化曲线形状与复合界面相似,非单调变化潜在滑面影响岩土复合界面边坡变形分布及破坏模式。     

某岩质边坡稳定性分析及支护方案优化设计

为了保证岩质边坡和坡顶输电铁塔的稳定性,采用边坡稳定理论分析法对该岩质边坡进行稳 定性分析,确定边坡可能破坏模式为沿外倾结构面交线滑移及局部掉块。采用摩尔－库仑等面积圆Ｄ －Ｐ屈服准则来代替传统摩尔－库仑准则,经计算表明与摩尔－库仑准则十分接近。选取合理的岩土 体物理力学参数,运用大型有限元软件Ｍｉｄａｓ／ＧＴＳ对桩锚挡墙和板肋式锚杆挡墙两种设计支护方案进 行对比计算分析,计算表明桩锚挡墙支护方案优于板肋式挡墙,采用桩锚挡墙的优选支护方案。通过对 比现场监测结果,验证了桩锚挡墙支护体系的可靠性,指导桩锚挡墙的信息化施工,为类似工程边坡支 护方案设计提供参考。     

基于AutoCAD的通用机械零部件CAD系统开发

基于流行的ＡｕｔｏＣＡＤ软件，应用ＡＤＳ及Ｃ语言编程，设计开发了一个通用机械零部件ＣＡＤ系统，实现了常用机械零件的设计，计算和参数化绘图等，该系统界面友好，开放性好，便于于进下开发和完善，达到了实用要求。     

冻融作用下多年冻土区路堑边坡稳定性评价

为阐明冻融作用对多年冻土区路堑边坡稳定性的影响，首先建立粉质黏土黏聚力、内摩擦角与冻融次数之间的定量关系，其次探索冻融作用对粉质黏土抗剪强度的影响机制。最后，建立考虑冻融界面强度参数变化的边坡安全运营预测模型。研究发现:随着冻融次数的增加，粉质黏土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均呈现下降趋势，黏聚力对冻融作用相对更敏感。冻融15次后，边坡安全系数降幅达４7％。当边坡冻融影响深度从2．70ｍ增加至3．20ｍ时，边坡安全系数降低12％。基于室内、外冻融环境转换关系，将室内冻融试验数据直接应用于现场冻融条件下的边坡安全运营年限预测，为边坡稳定性定量化预测提供参考。     

基于ＤＥＭ－ＬＥＭ考虑裂隙扩展的岩质边坡稳定性分析

岩质边坡内部常存在许多节理裂隙,使得岩质边坡成为不连续介质体,导致其稳定性分析比较 困难。现有的离散元程序可以计算由封闭曲面或曲线构成的块体系统的稳定性,但是难以模拟在地震 等荷载作用下的裂隙扩展、块体重构和多块体组合破坏等现象。针对这一问题,根据格里菲斯断裂理 论,在裂隙尖端岩桥位置沿可能的开裂方向设置虚拟节理裂隙,生成多个潜在关键滑移块体,利用离散 元软件ＵＤＥＣ计算岩质边坡的应力场并结合刚体极限平衡法评价滑移块体的稳定性,进而判断最可能 滑移块体和滑移路径。基于上述思想,开发了相应滑移块体搜索算法和评价机制,研制了考虑扩展裂隙 的适用于静力和动力分析的二维岩质边坡稳定性分析软件ＳＡＦＥＳＬＯＰＥ,对多种节理组合块体开展了静 动力算例验证工作。     

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。     

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。     

填土反压护坡在黄土陡边坡公路中的应用

为解决黄土挖方段路基外边缘保护距离不足,自然边坡较陡情况下,采用填土反压护坡方法,能增加路基外边缘安全距离,减少路中线调整产生的挖方量,防止在雨水冲刷和车辆震动下陡边坡的破坏,保障道路行车安全。文章结合工程实际,重点讨论利用填土反压护坡来防护挖方段黄土外边坡,解决保护距离不够的问题,使挖方段路基外边坡保持稳定,保障行车安全。     

利用PLAXIS软件计算考虑降雨的边坡稳定性

降雨条件下的边坡稳定性分析,需要同时考虑水的渗流与边坡内力进行耦合计算。非饱和土的特殊性质增加了计算难度,其渗透性、强度都会随含水量的变化而变化。介绍了非饱和土的有效应力原理,并比较了PLAXIS和Geo-Studio两款软件使用的有效应力原理和破坏准则的异同。PLAXIS软件中用有限元法计算非饱和土的渗流问题,利用简化的Bishop有效应力公式进行固结、变形及边坡稳定性计算,土体本构关系根据需要选用;Geo-Studio软件中也使用有限元法计算非饱和渗流,但其边坡安全系数计算方法为极限平衡法,强度准则为Fredlund双变量理论。最后结合算例详细介绍了PLAXIS软件中进行非饱和土边坡计算的建模方法。算例显示,PLAXIS软件中建立的计算模型可以准确反映降雨过程中边坡安全系数的变化规律。今后的工程设计中,可以考虑使用这一软件进行非饱和土边坡设计计算。     

澜沧江某水电站控制性结构面对岩质边坡的失稳破坏影响

边坡的控制性软弱结构面是决定岩质边坡失稳破坏模式及稳定性的重要因素。为研究其对边坡的影响,以西藏某拟建水电站中坝址溢洪洞出口边坡为研究对象,运用野外现场调查、工程地质分析等方法对边坡岩体控制性结构面进行了详细分析,并选取典型剖面分析潜在不利滑移面,并运用刚体极限平衡法计算其稳定性。结果表明:边坡发育陡倾坡外优势结构面及一组中—缓倾坡外不利结构面,边坡破坏模式以滑移-拉裂型为主,以控制性不利结构面为边界。边坡可能产生四组潜在滑移面,边坡碎裂松动岩体SL12及SL14区域产生浅表层弯折、脆性倾倒破坏模式。稳定计算结果表明天然工况下边坡基本稳定,暴雨及地震工况下边坡控制性软弱结构面参数会大大降低,稳定性系数大幅减小,边坡可能发生失稳破坏。研究成果可以为水电站工程建设及设计提供一定依据。     

基于对数螺旋破坏机制的三维边坡稳定性分析

为研究三维边坡在对数螺旋破坏机制下的稳定性,基于极限分析上限法提出了非相关联流动法则下的速度场及安全系数的求解方法,可有效的解决相关联法则中摩擦角过大可能导致速度场不收敛的问题。基于Michalowski构建了考虑体积应变的均质三维边坡的对数螺旋线破坏机制,并利用MATLAB编制计算程序计算不同内摩擦角φ、不同边坡倾角β工况下边坡的稳定系数,分析内摩擦角、边坡倾角对稳定系数和破坏模式的影响规律,引入强度折减技术计算边坡安全系数,通过与Michalowski方法对比发现计算结果接近。研究结果表明:在三维边坡对数螺旋破坏机制下相对于一定宽度的边坡适用,且经过计算稳定系数符合规律。研究成果为边坡的设计计算提供参考。     

考虑降雨入渗条件的植被边坡稳定性评价

为了研究降雨对植被边坡稳定性的影响,利用改进的Green-Ampt模型,在考虑植被水力作用和饱和区径流基础上,推导出了降雨入渗条件下植被边坡的湿润锋深度计算公式,并采用极限平衡法计算出了植被边坡不同潜在滑动面上的抗滑稳定安全系数,对多层非饱和土植被边坡稳定性进行分析评价。结果表明:考虑植被水力影响和饱和区径流的多层非饱和土植被边坡的入渗模型,更加实用,可更加准确地对降雨作用下植被边坡进行稳定性评价;湿润锋深度随着降雨的持续时间增加而增大,浸润锋经过土层交界处时出现突变现象,根系粉质砂土层的湿润锋深度增幅小于粉质砂土层的湿润锋深度增幅的1.5%~11.8%;4个潜在滑动面处的抗滑稳定安全系数在降雨早期随着降雨持续时间的增加而逐渐减小;粉质砂根土复合层的抗滑稳定安全系数比粉质砂土层的抗滑稳定安全系数提高了12.3%~35.5%;根土层与土层交界面处不易发生失稳破坏,而土层与土层交界面处的抗滑稳定安全系数会出现急剧变化,易发生失稳破坏。     

斜坡地基上路基边坡稳定性分析及治理措施研究

为了提高公路路基工程的建设水平,首先基于D-P屈服准则分析了路基边坡的计算理论,随后依托某高速公路项目桩号K12+660断面,利用ANSYS15.0软件探讨了斜坡路基边坡在正常状态、连续降雨状态、地震荷载作用下的安全系数和位移变化规律。最后将微型桩应用于斜坡路基边坡加固,有效限制了斜坡路基坡脚的水平位移,提高其边坡安全...     

基于极限平衡理论与有限元强度折减法的某涉水高边坡稳定性分析

该文以深圳某大型涉水高边坡为研究对象，将极限平衡法和有限元强度折减法原理相结合，从边坡稳定性角度出发，应用理正及有限元软件分别对开挖边坡整体抗滑稳定性和局部面层塑性破坏进行计算分析。研究结果表明，原始边坡安全系数大于规范允许值，边坡防护结果符合稳定性要求，但边坡浅层面在地应力卸荷作用下仍会产生破坏问题，因此，采用锚杆框格梁支护结构来减少边坡面层卸荷崩解破坏对工程安全造成的影响，支护后边坡稳定系数为1.47,满足规范允许值要求。利用圆弧滑动极限平衡法对开挖边坡进行多断面整体稳定分析的同时，采用有限元软件对边坡典型断面的护坡结构进行设计，能够更为全面、准确、快速地分析大型边坡工程的整体抗滑稳定性，并满足局部稳定安全要求，可为类似工程提供借鉴。     

基于楔形体稳定方法的岩质边坡稳定分析

介绍了新疆某输水泵站工程的基本情况。根据泵站开挖出现的3个边坡裂隙发育情况,采用赤平投影法搜索出岩质边坡不稳定块体,考虑岩质边坡节理裂隙构造,采用楔形体稳定计算软件,计算了岩质边坡楔形体及上覆破碎岩体的稳定性,得出了楔形体及破碎岩体的稳定安全系数。通过计算分析,泵站周边坡在各个工况下整体稳定性较好,块体稳定及变形破坏问题不突出。根据计算结果,同时考虑工程安全储备,提出了岩质边坡的支护措施。     

金川水电站右岸导流洞出水口边坡稳定性分析

通过对金川水电站右岸导流洞出水口边坡的岩性、构造、可能存在的破坏机制和岩体物理力学性质的研究,利用计算辅助软件建立三维地质模型,分析该边坡的结构面组合形式,确定由这些结构面切割而成的块体的空间位置,并利用商用岩石边坡楔形体稳定性分析软件Swedge对各潜在不稳定块体进行计算。计算结果表明,各种工况下的边坡均具有很好的稳定性。