基于随机场的岩石边坡三维稳定性分析

基于随机场理论,考虑了岩石材料属性的空间变异性对岩石边坡稳定性的影响,将边坡主滑面上的摩擦系数和粘聚力视为高斯随机变量,确定了主滑面上的摩擦系数和粘聚力的均值、方差和协方差,获得了两个随机量之间的相关系数和互相关长度。在此基础上,对岩石边坡进行了三维稳定性分析,确定了岩石边坡的稳定系数和失效概率。数值计算结果表明,摩擦系数和粘聚力的空间变异性对边坡稳定性有重要影响。     

粘土边坡稳定参数因子与土体改良应用

滑坡是房屋及道路中典型的不良地质之一,了解滑坡产生的机理,明晰边坡粘聚力、内摩擦角等参数对边坡稳定性分析的3种极限平衡法计算结果的影响规律,掌握含水量对土体抗剪强度指标的影响走向,对边坡土体改良的加固效果至关重要。研究成果对边坡加固的设计与施工具有重要的导向作用。     

土钉支护在边坡加固中的应用

建筑物附近边坡的处理一直是结构设计与施工工程技术人员非常重视的课题,本结合南京市三合村小区09幢住宅北侧山体的土钉支护设计,对土钉支护加固边坡的设计原理及方法加以计算分析,同时提出了充分利用原有边坡土体的粘聚力,发挥土体自身潜力的观点,即采取较为简单的方法（土钉加固）达到既加固了土坡又能节省工程造价的目的。     

桩间缝隙注浆加固对基坑围护桩变形的影响

软土地区深基坑往往需要对被动区土体进行水泥土搅拌加固,以减小基坑变形。而坑底加固土与围护桩之间存在的缝隙需要通过压密注浆加固。以上海地区某基坑为背景,采用有限差分法建立了三维数值计算模型。将数值计算结果与实测进行了对比,验证数值计算模型的合理性。计算结果表明,桩间缝隙注浆加固对基坑围护桩位移的影响可占到被动区加固总影响量的24%。围护桩位移随着注浆加固体的弹性模量、粘聚力、内摩擦角的增加而减小,且减小幅度逐渐降低。粘聚力在10kPa以下时,对围护桩位移影响不大,而当粘聚力继续增加,围护桩位移随着粘聚力增加而快速减小。内摩擦角变化对围护桩位移影响显著大于弹性模量及粘聚力。     

基于有限元法对边坡稳定敏感性参数的分析

采用有限元强度折减法,从计算范围、内摩擦角、粘聚力、土体重度、坡高与坡度等方面,研究了计算敏感性参数对山区边坡稳定性安全系数的影响,结果表明,土体的粘聚力、内摩擦角和重度对边坡稳定性的影响最为敏感,坡角与坡高的影响次之,计算范围的影响最小。     

基于正交数值试验的倾倒边坡稳定性影响因素分析

将影响倾倒边坡稳定性的内在因素细分为十二个单因素,并通过数值计算对它们进行分析,筛选出边坡坡高、边坡坡角、结构面倾角、结构面间距、结构面粘聚力以及结构面内摩擦角为影响倾倒边坡稳定性的六项因素,然后利用正交试验法安排了6因素3水平的18组数值试验,并对试验结果进行极差分析和方差分析。结果表明:边坡坡高、边坡坡角、结构面倾角和结构面内摩擦角对边坡稳定性具有高度显著性影响,结构面间距和结构面粘聚力则影响有限,各因素影响作用主次顺序为边坡坡角结构面倾角边坡坡高结构面内摩擦角结构面间距结构面粘聚力。     

降雨入渗非饱和花岗岩残积土边坡稳定性分析

针对福建地区典型边坡,基于非饱和渗流理论以及非饱和土力学理论,分析降雨入渗条件下边坡形态(高度、坡率)、物理力学参数(密度、有效黏聚力、有效内摩擦角)等对边坡渗流场与稳定性的影响机理。结果表明:降雨对矮边坡稳定性的影响明显更强。降雨过程中,天然含水量越大,边坡安全系数下降越快。边坡稳定性随土体有效粘聚力和有效内摩擦角的增大而增大,变化率分别为0.0426/k Pa、0.0319/°。粗粒土边坡滑裂面基本为直线,易形成边坡浅部失稳。增大有效粘聚力降低有效内摩擦角,边坡滑裂面逐渐向边坡深部发展,同时滑裂面的形状逐渐由直线转变为曲线型。     

边坡稳定性计算方法与影响因素分析研究

通过算例对比分析瑞典法与Bishop法,后者考虑了土条两侧作用力的影响,计算结果更加精确。基于强度折减理论,采用控制变量法,通过有限元数值模拟,分析重度、粘聚力、坡脚等因素对边坡稳定性的影响规律,结果表明:在粘聚力与坡脚保持不变的情况下,随着土体重度的增加边坡稳定性呈下降趋势;同理,随着粘聚力的增加其稳定性呈上升趋势,随着边坡坡脚的增加其稳定性呈下降趋势,当坡脚大于40°时,其稳定性将小于容许值,不满足要求。     

盾构进出洞时端头土体纵向加固范围研究

为研究盾构进出洞时端头土体纵向加固范围的问题,本文基于极限平衡理论,建立盾构进出洞时端头加固土体二维稳定性分析的理论模型,推导了相应的端头土体纵向加固尺寸的计算公式,进而对一工程实例进行了计算分析得到其端头土体纵向加固长度至少应为7.43 m,最后讨论了端头加固土体粘聚力、内摩擦角、隧道直径等重要参数对端头土体纵向加固范围影响。研究结果表明:端头加固土体的粘聚力、内摩擦角对端头土体纵向加固范围影响显著,随着端头加固土体的粘聚力和内摩擦角增大时,端头土体纵向加固长度都将会减小。隧道直径越大,端头土体纵向加固长度也越长。     

边坡稳定性影响因素敏感性的通径系数分析

为客观评价边坡中各影响因素对边坡稳定性的相对贡献,首次运用通径系数法对边坡中各影响因素与安全系数的关系进行了探讨。分析结果表明：主要的影响因素为粘聚力、坡角、内摩擦角,在所考虑的因素中,除了对安全系数Fs值有直接影响外,还存在不同程度的间接影响。在勘察、设计工作中,必须确保粘聚力、坡角、内摩擦角的准确性,放坡、截排水等措施是治理边坡的首选方案。     

基于模态参量变化的边坡动态稳定分析新方法

边坡稳定问题一直是岩土工程领域研究的重要课题,但对于基于模态参量变化的动态稳定分析研究不多。因此,研究将坡体重点区域的黏聚力作为动态参量,实现边坡体动态稳定分析评价。基于GIS三维滑坡分析模块,结合实时固有振动频率对黏聚力参量进行调整,实现坡体更加客观的强度折减。固有振动频率与滑坡黏聚力关系的构建,可以有效解决数值分析中参数选取和调节的困难。通过试验和实际边坡的应用,基于模态参量变化的动态数值分析,避开了极限平衡法主观缺点,模拟结果更加符合客观实际。同时,分析结果更加客观、合理,在充分考虑边坡的空间特性的同时,也能客观评价强度折减情况,为边坡稳定性分析提供一个客观有效的新方法。     

加筋土筋土界面抗剪强度影响因素试验研究

通过室内筋土界面直剪试验,考虑筋土界面抗剪强度的影响因素,进行了不同剪切速度、筋材空隙率及土体含水率下筋土界面直剪试验,分析了不同因素对筋土界面抗剪强度的影响。试验结果表明,剪切速度主要影响筋土界面的内摩擦角,对筋土界面黏聚力几乎没有影响,随着剪切速度的增加,内摩擦角变大,导致筋土界面抗剪强度增大。筋材空隙率主要影响筋土界面黏聚力大小,空隙率越大,筋材肋条对土颗粒的约束作用越小,筋土界面抗剪强度降低。筋土界面抗剪强度受土体含水率的影响较大,随着土体含水率的增加,筋土界面黏聚力和内摩擦角都明显减小,导致筋土界面抗剪强度显著降低。     

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.     

Seismic stability of earth slopes with tension crack

Cracks at the crest of slopes frequently occur during earthquakes. Such cracks result from limited tension strength of the soil. A tension cut-off in Mohr-Coulomb shear strength can represent this limited strength. Presented is an extension of variational analysis of slope stability with a tension crack considering seismicity. Both translational and rotational failure mechanisms are included in a pseudo-static analysis of slope stability. Developed is a closed-form to assess the seismic stability of slopes with zero tensile strength. The results indicate that the presence of the tension crack has significant effects on the seismic stability of slopes, i.e., leading to small value of the yield acceleration. Considering soil tension strength in seismic slope analysis may lead to overestimation on the stability, as much as 50% for vertical slopes. Imposing tension crack results in transit of the critical failure mode to a straight line from a log-spiral, except for flat slopes with small soil cohesion. Under seismic conditions, large cohesion may increase the depth of crack, moving it closer to the slope.     

Design of geosynthetic-reinforced slopes in cohesive backfills

Currently, geosynthetic reinforcements for slopes are calculated assuming the ground strength to be purely frictional, i.e. without any cohesion. However, accounting for the presence of even a modest amount of cohesion could allow using locally available cohesive soils as backfills to a greater extent and less overall reinforcement. But cohesive soils are subject to the formation of cracks that tend to reduce slope stability so their presence has to be accounted for in the design of the slope reinforcement. In the paper, limit analysis was employed to derive a semi-analytical method for uniform $c??$ slopes that provides the amount of reinforcement needed as a function of ground cohesion, tensile strength, angle of shearing resistance and of the slope inclination. Both climate induced cracks as well as cracks that form as part of the slope collapse mechanism are accounted for. Design charts providing the value of the required reinforcement strength and embedment length are plotted for both uniform and linearly increasing reinforcement distributions.From the results, it emerges that accounting for the presence of cohesion allows significant savings on the reinforcement to be made, and that cracks are often significantly detrimental to slope stability so they cannot be overlooked in the design calculations.     

基于Copula函数的抗剪强度参数间相关性模拟及边坡可靠度分析

为了研究表征抗剪强度参数间相关性的Copula函数对边坡可靠度的影响规律,简要介绍了Copula函数的基本定义,收集了水利水电工程中4组岩基抗剪强度参数试验数据,采用AIC准则识别出表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数。提出了无限边坡失效概率计算的直接积分方法,以无限边坡可靠度问题为例系统地研究了Copula函数的类型对边坡可靠度的影响规律。结果表明：表征抗剪强度参数间相关性的Copula函数类型对边坡可靠度具有重要的影响,不同Copula函数计算的边坡失效概率具有明显的差别,这种差别随边坡安全系数的增加（或失效概率的减小）而增加、随抗剪强度参数间负相关性的增强而增大、随变异系数的减小而增大。常用的Gaussian Copula函数并不是表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数,Gaussian Copula函数构造抗剪强度参数的联合概率分布函数将会明显低估边坡的失效概率,不能为了计算简便而盲目采用Gaussian Copula函数表征抗剪强度参数间相关性。     

饱和黄土边坡的动力失稳机制研究

通过对无限边坡的拟静态平衡分析和考虑饱和黄土在地震作用下动孔隙水压的增长规律,探讨了动孔隙水压对饱和黄土无限边坡地震期间和震后稳定状态的影响。分析表明,地震时孔隙水压累积导致的抗剪强度衰减会导致边坡发生永久变形,甚至导致整体滑动破坏或因黄土液化而发生流滑破坏。引入一个粘聚力界限值来区别黄土边坡的最终破坏模式,以及动孔压比的两个界限值来评价抗剪强度衰减对其破坏机制的影响。最后给出了此类边坡稳定状态的判别图,并建议了分析步骤。     

酸性环境干湿循环作用对泥质砂岩力学参数的劣化研究

针对降雨和库水位升降对库岸边坡消落带岩体力学参数的劣化问题,选取泥质砂岩进行不同p H水环境干湿循环作用下的单轴与三轴压缩试验,结合室内试验结果,应用广义Hoek–Brown准则求得不同地质强度指标评分(GSI)下岩体的单轴抗压强度、弹性模量、材料常数和黏聚力。研究表明:破碎程度越大的泥质砂岩受浸泡的溶液酸性越强、干湿循环次数越多,其力学参数劣化程度就越高;在同一个GSI评分下,泥质砂岩各个力学参数随p H值和干湿循环次数n的劣化效应排序有所差异,综合劣化效应最大为弹性模量,累积劣化效应最明显为黏聚力,其劣化系数与浸泡溶液的p H值、干湿循环次数的对数ln(n)成线性相关。基于上述研究提出了泥质砂岩力学参数与p H值、干湿循环次数n的三维劣化方程,为酸性环境干湿循环作用下现场岩体力学参数的获取以及边坡稳定性寿命的预测提供了理论依据。     

强度折减有限元法研究开挖边坡的稳定性

用强度折减有限元方法对开挖边坡的稳定性进行了较为全面的研究。分析结果表明 :当折减系数达到某一数值时 ,边坡内一定幅值的广义剪应变自坡底向坡顶贯通 ,认为边坡破坏 ,定义此前的折减系数为安全系数 ;和强度指标相比 ,弹性模量、泊松比、剪胀角和侧压力系数对边坡的安全系数影响不大 ;开挖边坡和天然边坡具有相似的破坏形式 ,表明强度折减有限元方法适用于开挖边坡的稳定性分析。最后指出 ,强度折减有限元法具有广泛的适用性和良好的应用前景     

松花江松浦段岸坡土冻融直剪强度试验研究

为了对冻融作用对松花江松浦段岸坡土抗剪强度影响特征进行研究,对该段岸坡土体进行了冻融和直剪试验,试验结果表明:试样土体经过单次冻融后粘聚力会大幅度下降,内摩擦角会大幅度上升,土体抗剪强度会大幅度上升,试样多次冻融后粘聚力大幅度下降,土体内摩擦角会大幅度上升,土体抗剪强度会经第一次冻融后有所增加,随着冻融循环次数的增加,土体抗剪强度大幅度下降,该结果可为松花江岸坡稳定性分析提供科学依据。