抗滑桩加固边坡稳定性3维极限上限拓展分析

抗滑桩作为常用的边坡加固手段,被广泛应用于工程实践中,其影响下的边坡稳定性分析,具有较高的理论和实践价值。采用极限分析上限法,通过引进参数拓展了边坡3维计算模型,建立了内外功率平衡的边坡安全系数计算框架,并通过优化计算得到一定参数条件下边坡的安全系数上限解和最危险破坏机构形状。在此基础上,分析了抗滑桩加固后边坡破坏模式和稳定性受抗滑桩位置、桩距、坡角、机构限宽等参数的影响规律,并讨论了不同参数条件下破坏面形状的变化规律和边坡稳定性变化的内在机理。结果表明：最安全抗滑桩位置不受机构限宽影响,位于坡面中点与坡顶间的某一位置;当机构限宽较小且抗滑桩位置靠近坡趾时,边坡破坏面通过坡面。抗滑桩位置距离坡趾越远,破坏面越靠近坡面且曲率越大。当桩距较小时,边坡倾向于在抗滑桩位置上方发生次级滑动;边坡整体安全系数随桩距的增大而降低。随着机构限宽的增大,边坡安全系数逐渐降低,并逐渐接近2维破坏机构的安全系数。边坡破坏机构随桩距和机构限宽的增大而增厚。当坡角较小时,边坡破坏面通过坡趾下方。本文方法不仅对边坡破坏机构类型的拓展具有理论意义,而且实现了计算结果的进一步优化。     

各向异性和非均质性的抗滑桩边坡稳定性分析

为了研究抗滑桩边坡在软土强度各向异性和非均质性条件下安全系数的变化,本文基于英国路堤整体稳定性设计规范BS8006中抗滑桩加固路堤的安全系数计算方法,将强度各向异性和非均质性引入到分析方法中.考虑抗滑桩加固边坡水平土拱效应的影响,建立了考虑土体强度各向异性和非均质性的抗滑桩边坡稳定性计算方法.通过对ABAQUS有限元分...     

基于强度折减法的抗滑桩加固边坡可靠度分析

抗滑桩是一种常用的边坡加固方法。由于天然土体存在不确定性,导致抗滑桩加固边坡的稳定性也存在不确定性,采用可靠度方法可定量考虑上述不确定性。为更加真实地反映不同抗滑桩加固位置下边坡的滑动面,采用强度折减法来计算边坡的安全系数。基于可靠度理论提出一种抗滑桩加固边坡的稳定性评价方法,采用一阶可靠度与响应面法相结合的方法计算边坡的失效概率。为方便应用,开发了基于FLAC^3D的抗滑桩加固边坡可靠度分析程序。采用钢管混凝土桩加固边坡的算例计算结果表明,抗滑桩的加固位置和桩间距对加固边坡的可靠度有重要影响,在相同的桩间距条件下,边坡可能存在一个最优抗滑桩加固位置。     

基于数值应力场的加固边坡临界滑动场

传统的极限平衡法广泛用于边坡稳定性,计算出的边坡安全系数在工程界普遍接受。但边坡加固后的受力较为复杂,由于极限平衡法假设条件较多,加上计算加固边坡安全系数的合理性受到质疑,所以较多地采用数值分析方法,但数值分析法不易获取工程意义上的安全系数。为此,利用数值分析法计算加固边坡应力分布,再利用临界滑动场理论搜索基于数值应力的临界滑面和计算最小安全系数。通过两种常用边坡加固方式（锚杆框格梁加固和抗滑桩加固）的分析,说明本方法在加固边坡分析中的优势和适用性。     

成兰铁路高陡边坡稳定性分析及加固措施

在我国铁路建设过程中,线路不可避免地布置在高陡边坡坡脚,因此开展高陡边坡稳定性分析及加固措施研究显得十分重要。通过工程实例,利用有限元强度折减法计算了边坡安全系数,运用不平衡推力法获取边坡的滑坡推力,提出了双排抗滑桩支护的加固方案;通过数值模拟与现场监测综合分析双排抗滑桩的加固效果,并结合降雨和地震工况,开展了不同工况下双排抗滑桩桩后土体变形以及桩前土压力分布规律研究。研究结果表明:1)双排抗滑桩对高陡边坡有较好的加固效果;2)2种不利工况下,边坡位移变化规律基本一致,后排抗滑桩桩后位移更大,前排抗滑桩桩前土压力在滑面位置处发生突增;3)双排抗滑桩能有效防治边坡塑性变形,对双排抗滑桩桩间土塑性变形防治尤为明显。研究结果可为双排抗滑桩在高陡边坡加固中提供指导。     

横观各向同性在抗滑桩加固边坡中的应用

讨论了土体强度横观各向同性和非均质性,分析了考虑强度横观各向同性与非均质性边坡的计算方法。采用极限平衡法推导出考虑强度横观各向同性与非均质性边坡稳定计算公式,对安全系数计算方法中土体抗滑力矩与抗滑桩抗滑力矩计算公式进行了修正,得到了同时考虑土体强度横观各向同性与非均质性抗滑桩加固边坡的计算方法。通过实例验证,得到当假定水平粘聚力不变,在考虑土体强度横观各向同性时计算安全系数相对误差小于不考虑土体强度横观各向同性边坡。在实际抗滑桩加固边坡工程中考虑土体强度横观各向同性是必要的。     

抗滑桩截面尺寸和桩侧摩阻对边坡稳定性影响的数值分析

根据强度折减法,运用ABAQUS有限元分析软件探讨抗滑桩截面尺寸以及桩侧摩阻对边坡稳定性的影响。以特征部位的位移拐点作为边坡达到临界破坏状态的标准,并由求得的强度折减系数评价边坡的稳定性。结果表明:随着桩截面宽、高的增大,边坡的稳定性系数增大,但其增长速率越来越小;相对于桩截面尺寸,桩侧摩阻对边坡稳定性的影响很小,以至于可以忽略不计;当桩截面较小时,在保持桩截面面积不变的情况下,桩截面高大的抗滑桩在边坡中所起的作用越明显,但随着桩截面面积的增大,由桩的设置方位带来的边坡安全系数差异逐步减小;当桩间净距不变时,增加桩截面高比增加桩截面宽对边坡稳定性提高的作用更明显。因此,实际抗滑桩工程中控制和优化桩的有效截面尺寸,采用多桩减宽的方式将是经济有效的。     

基于正交试验设计的岩坡力学参数反演

对某岩坡Ⅲ区现场勘察后认为,该区为断层破碎带,属碎裂结构,岩体分级为Ⅳ级.由于地质情况复杂、岩体破碎以及边坡开挖引起的应力释放等原因,致使边坡岩体加固的力学参数用常规方法较难确定.运用正交试验设计的方法借助有限差分程序FLAC进行分析,以安全系数作为评价指标,模拟各参数不同水平的各种组合,对影响边坡稳定性的各因素进行了敏感性分析,并对边坡力学参数进行了反演,得出较为合理的力学参数,为边坡治理提供依据.     

木本植物根系对边坡稳定性影响分析

根据木本植物根系对边坡提供轴向力和抗剪力的原理,采用不同根系长度下的抗拔力的取值,建立根系固坡模型并进行数值模拟分析。在模拟过程中,针对根系长度、密度和降雨条件等主要影响因素,研究其对边坡稳定性的影响。结果表明:木本植物根系的存在能够提高土体的抗剪强度,增加边坡的稳定性,使边坡更加趋于稳定;木本植物根系长度的增加和密度的变大,都会增大边坡的安全系数;在降雨条件下,植物根系仍能增大边坡的安全系数,对边坡有一定的加固效果。     

多组合结构下顺层岩质高边坡的稳定性分析

依托山西省浑源县某花岗岩露天矿,经过现场地质调查和室内物理实验,得到该矿区边坡的结构面参数和岩体力学参数。利用极限平衡法结合slide软件对矿区在施工过程中可能会形成边坡失稳的情况进行计算,分析坡体破碎带和潜在滑体厚度对边坡稳定性的影响,锁定边坡潜在滑动面,计算出安全系数。结果表明,矿区西边坡开采至最终高程时,边坡不稳定,易发生滑坡。得到边坡的安全系数随滑体厚度的增加而变小,但在滑体厚度为20m开始幅度趋于平缓,潜在滑移区位于边坡坡面以内25m附近,同时发现破碎带的位置分布对边坡的稳定性起着决定性的作用。     

浅埋偏压隧道边坡稳定性分析

基于有限元软件建立三维弹塑性模型，依托某隧道边坡工程，探讨了"锚杆+抗滑桩"联合支护参数对边坡稳定安全系数以及最大剪应变的影响，进而得到最佳支护方案。通过现场监测结合数值模拟，对比了有无该支护方案下边坡及隧道的围岩变形特征，利用抗滑桩应力与锚杆轴力的分布特征，再次明确该方案的支护效应。结果表明：最佳支护方案为方案A （抗滑桩14 m、锚杆14 m），支护后的边坡安全系数显著提高，抗滑桩与锚杆相比对边坡的安全系数影响更大；相较于无加固工况，联合支护下边坡的水平位移与竖直位移显著降低，土体变形区范围明显缩小；抗滑桩体主要承受压应力，最大值出现在桩中部，总体呈现"中端大，上下两端小"的分布模式；锚杆轴力随着锚固深度增加呈现线性减少趋势；隧道变形实测数据与数值模拟结果基本吻合，联合支护方案对控制隧道变形有显著效果。     

Limit analysis on seismic stability of anisotropic and nonhomogeneous slopes with anti-slide piles

This study employs the limit analysis method to evaluate the seismic stability of anisotropic and nonhomogeneous slopes stabilized with anti-slide piles. The pseudo-static approach is used to simplify the earthquake load. The yield seismic acceleration factor is obtained from the optimization procedure and the results are verified with the published data. Then, the seismically-unstable slope is reinforced with anti-slide piles, and the seismic stability of the reinforced slope is explored. The results show that the anisotropy and nonhomogeneity of soils have significant effects on the stabilizing force required from the anti-slide piles and the optimal location of the pile is near the toe of the slope.     

滑坡设计推力优化计算

针对滑带参数取值与解决常规滑坡设计推力不确定性的问题,在滑带土本构方程的基础上,引入渐变软化段位置函数和规模放大系数反映实际滑带土的时效性.提出基于监测位移确定各点滑带土强度的量化方法,推导考虑桩土耦合作用的不平衡推力改进法.以攀枝花机场某滑坡为例,对不平衡推力改进法与传统不平衡推力法进行对比.结果表明：利用不平衡推力改进法求得的滑坡推力介于传统不平衡推力法的显示解和隐示解之间;随着桩处滑面倾角的增大,抗滑桩推力增大;随着安全系数的增加,利用改进显示法得到的抗滑桩推力较大,利用改进隐示法得到的抗滑桩推力较小.     

基于剪切带扩展法的海底斜坡稳定性分析

简介剪切带扩展法（SBP）的原理及其在海底滑坡稳定性分析的应用;以舟山六横岛典型海底斜坡为分析案例,开展基于高斯函数的SBP和极限平衡法（LEM）斜坡稳定性对比分析研究;进行SBP输入参数对剪切带扩展系数R的敏感度分析. 研究结果显示,对于斜坡剪切带破坏长度,当剪切带扩展系数R不大于1时,LEM与SBP得到的滑坡滑裂面区域一致,当R大于1时,SBP计算得到的最终滑动区域比LEM计算得到的区域大;在斜坡发生滑动破坏区域SBP比LEM计算得到的安全系数低;地震影响因素和土体特征位移对R的影响较大.     

公路隧道正交下穿边坡与软弱夹层围岩稳定性分析

为分析山岭地区公路隧道-正交体系下，围岩内含软弱夹层导致施工过程易发生衬砌变形开裂甚至隧道塌方等问题，以某隧道边坡拟扩建公路为工程背景，基于抗拉剪强度折减法理论，采用FLAC^3D有限差分软件，研究不同边坡坡度和隧道埋深对该隧道-边坡围岩稳定性和安全系数的变化规律。结果表明：随着边坡坡度的不断增大，围岩最大剪切应变数值和分布范围逐渐增大，塑性区范围不断增大，围岩稳定性安全系数不断减小。随着隧道埋深的增大，围岩最大剪切应变数值先增大再减小后增大，但剪切应变范围不断增大，塑性区范围不断增大，围岩稳定性安全系数呈现先减小再增大。当无软弱夹层时计算的安全系数最大，当存在软弱夹层时，采用非同步折减法理论计算的安全系数比同步折减法较高。     

库水位周期波动对抗滑桩加固效果影响研究

以安康水库东岸马家坡滑坡为研究对象,采用现场调查、室内试验、数值模拟等方法,对比分析了岩土体物理力学性质在不同饱水-失水循环次数下的劣化趋势,验证支护设计的合理性及安全性,研究水库水位周期性波动对于抗滑桩加固效果的影响。得出主要结论如下:(1)滑体及滑带的主要成分即强风化千枚岩在饱水-失水循环条件下,物理力学性质产生明显的劣化现象,呈现出先快速下降后缓慢下降的趋势;(2)坡体中前部设置抗滑桩后,坡体稳定性有了较大的提高,但随着水位变化次数增多,抗滑桩的加固效果不断弱化,且弱化速度为先快后缓;(3)随着水位循环次数的增加,位移及塑性应变带逐渐后移至滑坡后缘处,滑带处桩身受到的作用力最大且其值缓慢增大。     

开挖边坡变形和稳定性有限元分析

采用有限元方法对边坡开挖进行数值计算,得到开挖后边坡的变形情况,并通过抗剪强度折减技术对开挖后的边坡材料进行强度折减,得到边坡破坏时的临界滑面和安全系数。有限元方法的计算结果不但能评价边坡的稳定性,还可得到潜在的危险区域,对边坡开挖施工有一定指导意义。     

长江下游某人工河道软土边坡加固方案对比

依托长江下游某人工河道加固二期工程,通过对工程实际地质条件的考察,结合一期工程中出现的边坡失稳现象,改进了原抗滑桩加固方案的核算方法,找出了原加固方案的不足之处。针对边坡土层中存在软弱层的实际情况,提出了采用水泥搅拌桩加固方案。通过15%、20%和30%三种不同置换率加固方案的计算,找到满足边坡安全稳定需要的加固范围。通过Geo-slope软件计算结果,发现不同置换率下的加固方案通过调节加固范围均可使边坡施工期安全稳定系数达到规范要求的标准。