陕西某黄土高边坡稳定性的数值模拟研究

结合陕西某煤矿黄土高边坡工程实例,在地质调查和试验分析基础上,采用强度折减法和非线性动力分析法,对天然工况和地震工况下的黄土高边坡稳定性进行数值模拟分析研究,得出以下主要结论：采用有限差分法(FLAC^3D)和有限元法(GTS)分析计算的边坡稳定系数基本吻合,潜在滑移面基本一致;数值模拟分析显示,地震作用下,黄土高边坡坡体应力和应变值均有提高,特别是坡脚处应力、应变变化显著,研究表明边坡应力、应变值随着地震动峰值加速度的增大、边坡坡度的增大,变化明显;非线性动力法能够更加直观地通过观测点的加速度、速度、位移曲线来判断黄土高边坡的稳定性。通过采用不同数值模拟方法对黄土高边坡稳定性进行分析,可为黄土高边坡优化设计提供参考依据。     

地震荷载作用下绵茂公路高边坡动力响应及稳定性

结合在建的四川绵茂公路高边坡,采用有限元—无限元耦合动力分析法,以512汶川波为地震荷载输入,研究了由不同岩土体材料组成的公路高边坡在地震荷载作用下的动应力、动位移及加速度响应特征,同时利用强度折减法分析了边坡在极限稳定状态下应力及应变分布状况,确定了边坡在地震力作用下的潜在不稳定区域.为绵茂公路及类似工程的边坡的治理措施提供参考.     

框架预应力锚杆加固多级高边坡地震响应数值分析

依托实际工程,基于Geostudio岩土分析软件,建立了框架预应力锚杆加固多级高边坡的动力分析模型。通过设置边界条件,输入水平地震作用,分析了边坡在地震作用下的位移响应、速度响应、加速度响应和锚杆轴力响应。结果表明:水平地震作用下,边坡内的位移、速度、加速度和锚杆的轴力等均随地震持时呈波动性变化。水平位移随时间变化显著且具有累积效应,边坡水平位移远大于竖直位移。坡体临空面水平加速度幅值明显增大,临空面对地震加速度具有放大效应。边坡总应力从坡底沿坡高递减,在坡底总应力最大。预应力锚杆的自由段与锚固段轴力均随地震持时波动性变化,自由段轴力较大,锚固段轴力沿远离自由段方向递减。分析结果可为框架预应力锚杆加固多级高边坡的地震响应提供一定的依据。     

顺层岩质边坡地震动力响应及地震动参数影响研究

 利用FLAC2D建立顺层岩质边坡模型,分析其在地震作用下的动力响应规律,研究地震动参数对其动力响应的影响。结果表明：顺层岩质边坡在地震作用下失稳主要由结构面控制,位移主要发生在潜在滑移面上部岩体中;对地震波存在垂直向和临空面放大作用,其滤波作用没有土质边坡明显,不同岩层会对某一频率的波产生明显的放大效应;当振幅、卓越频率增加时,坡肩下方的加速度放大系数呈递减趋势,且在强度相对较低的岩体内较明显,但随着振幅增加,边坡动力响应增强;各处加速度放大系数受地震动持时影响较小,剪应变增量受其影响较大。当振幅、持时增加时,边坡位移呈增大趋势;当卓越频率增大时,边坡位移减小。同时,证实了地震边坡破坏由上部拉破坏与下部剪切破坏组成,研究结果有助于进一步揭示边坡在地震作用下的失稳机制。     

边坡在地震作用下的加卸载响应规律研究

将作用在边坡上的地震力视为对边坡的加卸载，应用动力有限单元法和加卸载响应比理论开展边坡的全时程动力分析，建立了地震边坡加卸载响应模型，以边坡位移、位移速度、位移加速度为响应参数讨论了地震过程中边坡加卸载响应比的变化，提出了以加卸载响应比判断地震边坡稳定性的新思路，研究结论可推广应用于所有具有周期荷载特征的边坡动力稳定性分析。     

不同类型地震波作用下堆积体边坡动力响应及#br# 失稳特征研究

准确理解地震作用下堆积体边坡的动力响应及失稳特征,可以为边坡抗震设计及稳定性分析方法提供依据。为了探讨不同类型地震荷载作用下堆积体边坡的失稳特征及动力响应,该文开展室内振动台模型试验。分析不同加载波形条件下边坡失稳特征以及加速度放大系数随相对高程、无量纲加速度幅值和频率参数的变化规律。探讨堆积体边坡的典型失稳特征和相关的物理机制。结果表明,正弦波作用下堆积体边坡加速度放大系数沿相对高程增长而变化较小;汶川清平波和El-Centro波作用下边坡加速度放大系数沿边坡相对高程呈较明显增大趋势。无量纲参数对放大系数影响较弱。当振动荷载达到边坡破坏的临界荷载时,边坡在短时间内即出现失稳破坏,破坏具有突发性,失稳模式具有典型的震裂-溃散型滑坡模式。在地震动力荷载作用下边坡位移变形可分为两个典型阶段：微变形阶段和急速上升大变形阶段。就该文3种波而言,在相同波峰幅值条件下,相同持续时间内正弦波所携带的总能量最大,最易使边坡失稳。     

地震荷载作用下顺层岩体边坡动力放大效应和破坏机制的振动台试验研究

以四川省安县干磨房滑坡为原型,设计并完成了比例为1∶100的顺层岩体边坡大型振动台试验。通过逐级加载不同峰值、频率和持时的地震波,研究了地震荷载作用下边坡的动力响应特征和变形破坏机制。试验结果表明,输入波频率和幅值对边坡加速度动力响应影响较大。当输入波频率小于边坡初始自振频率时,水平向PGA放大系数随输入波频率的增大而增大;超过边坡的初始自振频率后,水平向PGA放大系数减小,放大效应减弱;当输入波频率小于边坡初始自振频率时,水平向PGA放大系数随输入波幅值的增大而增大;当输入波频率接近和大于边坡初始自振频率时,低幅值地震波对水平向PGA放大系数影响更显著;地震荷载持时对边坡动力响应影响不明显。通过对边坡位移动力响应和试验过程拍照录像记录分析,发现与边坡其他部位相比,坡肩处的位移动力响应更为显著;边坡在输入波幅值加载至0.6 g时处于临界状态,对应的临界位移值约为7.3 cm,该值的确定是后续研究采用临界位移评价地震作用下边坡稳定性的基础与前提条件;地震荷载作用下顺层岩体边坡的破坏模式为:坡肩开裂→坡顶出现贯穿裂缝→坡脚附近的坡面隆起→坡顶贯穿裂缝与隆起部位贯通→边坡沿层面发生浅部滑动从而失稳破坏。模型试验较好地揭示了地震荷载作用下顺层岩体边坡的动力放大效应和变形破坏机制,可为工程边坡的抗震设计和防灾减灾提供有益的借鉴与参考。     

边坡动力破坏特征的振动台模型试验与数值分析

采用大型振动台模型试验,输入幅值逐级增大的地震波,直到边坡破坏,得到边坡动力破坏特征:上部拉裂缝和下部剪切滑移面形成贯通的破裂面,滑体上监测点位移和加速度响应突变,表明边坡已经发生破坏,且坡顶局部块体在地震作用下发生抛射现象。采用FLAC动力差分软件通过逐渐加大输入地震波幅值,模拟模型边坡振动台试验过程,证实拉裂缝与剪切滑移面贯通是边坡动力破坏的必要条件,位移和加速度响应突变可以作为边坡动力破坏的判据。振动台试验和数值计算在边坡动力破坏三个特征上吻合较好,证明振动台模型试验结果的合理性,也证明数值分析方法的可靠性。     

强度折减法在地震区的边坡稳定性分析与研究

将边坡的安全稳定系数作为岩土体参数折减系数对岩土体参数进行折减,采用有限元软件ANSYS进行了三维动力分析,求得地震作用过程中边坡稳定性系数,通过边坡深部及坡面的横向加速度和位移时程曲线研究了高边坡的动力特性,从而为合理选择支挡结构奠定了理论基础。     

含软弱夹层边坡的地震时程响应分析

基于动力响应时程分析原理,结合西部某含软弱夹层风化岩质边坡工程实例,借助AD INA有限元程序采用以下方法分析边坡地震动力响应:首先进行静力有限元分析,确立初始应力场,然后输入地震波,研究位移、应力、和加速度的动力响应结果。研究表明:软夹层对边坡动力特性影响显著,计算取得了比较满意的结果。     

岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性控制

 受青藏高原挽近期以来持续隆升的影响,中国西南、西北地区,尤其是环青藏高原的东侧地带,河流深切,地形地质条件复杂,自然以及人工开挖高边坡稳定性问题极为突出,构成中国最具特色的工程地质和岩石力学问题之一。结合青藏高原隆升这一重大地学事件,较全面地分析总结了环青藏高原周边地带岩石高边坡发育的典型特征,指出边坡高陡、形成历史短、地应力高及变形破坏过程复杂是这一地区岩石高边坡发育的主要特征;不论天然或是人工高边坡,均可视为高地应力环境下快速卸荷过程的产物。以此为基础,在总结西南地区大量工程实践的基础上,建立卸荷条件下岩石高边坡发育的动力过程及三阶段演化模式,提出了其时间和空间演化的基本序列,以及不同演化阶段岩石边坡变形破坏的发育特征及稳定性意义。最后,从岩石高边坡发育演化的过程特性出发,提出岩石高边坡稳定性不仅是一个强度稳定性问题,更是一个变形稳定性问题;同时建立岩石高边坡变形稳定性分析的基本原理、理论框架和技术途径,并从灾害控制的角度提出岩石高边坡变形控制的工程原理,探讨变形控制的时机及控制标准问题。     

土质高边坡稳定因素的敏感性分析

土质高边坡工程的设计中，土性参数的选取对边坡稳定性计算结果的影响往往要比选用不同计算方法更为显著。通过介绍粤赣高速公路路堑高边坡安全监测的试验和计算研究成果，对大量的试验和计算结果进行比较分析，揭示了土体含水率在高边坡稳定分析中的重要作用，提出把含水率作为边坡稳定分析一个重要参数，该计算分析思想在高边坡设计、施工和安全监测中具有广泛的实际应用价值。     

缓倾角红层路堑高边坡应力状态与防护研究

在公路建设中，高边坡越来越成为工程界所面临的一大难题。由于其岩体结构的复杂性，将给边坡稳定性及防护带来一定的困难。以四川红层地区某高速公路建设中的路堑开挖高边坡为原型，采用有限元数值模拟技术，研究了高度为40，50，60，70，80m，坡比分别为1：0．5，1：0．75，l：l，l：1．25，l：1,5的开挖路堑高边坡应力状态。研究结果表明，边坡开挖后剪应力集中带随边坡的坡率由陡变缓而由坡脚向坡顶方向迁移，边坡的潜在破坏面随坡度的由陡变缓而向坡体上部迁移，即当坡体坡比陡于1：0．75时坡体剪应力集中在坡脚附近，当坡体开挖坡比缓于1：0．75时剪应力集中位置不在坡脚而在坡体的中上部。依据此结论，提出红层地区开挖路堑高边坡合理的防护模式，可供设计者参考。     

红层堆积体高边坡坡体结构及变形规律

 红层堆积体高边坡是红层地区一种特殊的边坡型式。广元到巴中高速公路沿线分布有广泛的红层堆积体高边坡,从红层堆积体的改造过程入手,根据地质条件复查,依据坡顶形态,将沿线的红层堆积体分成：M型、双M型和单侧型;按照土体类型和结构堆积型式分为：层状堆积体、块石土堆积体、黏土层下卧块石土堆积体和块石土黏土中夹杂大孤石4种类型。根据现场调查资料并辅以MIDAS/GTS有限元分析软件,详细分析4种类型的开挖变形破坏特征。所有堆积体均存在坡体浅表层局部滑塌,其中层状堆积体中主要以顺层整体牵引式滑动为主,而在块石土和以黏土构成的堆积体中则主要出现圆弧状滑动面和沿基岩方向的平面滑动。含有孤石的坡体变形和破坏型式,受内部孤石的大小和位置不同而变化明显。堆积体边坡的具体变形特征除与堆积体结构特征有很大关系以外,还要受到其下卧基岩面的形状、倾角等因素影响。地质复查和数值模拟的结果显示,红层堆积体高边坡变形特征和破坏型式也与红层软岩地区同样具有多样化的特点。对进一步分析红层堆积体高边坡病害模式和灾害机制提供基础,也为红层堆积体地区设计开挖支护方法的研究提供依据。     

高边坡复合堆积体稳定性评价及基础处理

引水渠道在经过高边坡时常伴有一些“复合堆积体”，它是基岩、古垮塌体、古崩滑体、现代崩滑体和第四纪沉积体等几种或全部的组合体。部分看似堆积体的岩体通过细致的观察与母岩的原生产状仍是相同的，有些堆积坡体可理解为劈理，其风化破碎、溶蚀强烈。某峡谷区一高边坡，外观上看属堆积体，但有的部位基本的产状与母岩相同，岩性局部是一样的，局部已变质为碎石、碎石土，属“复合堆积体”，在分析其成因后对通过此段的渠道提出了处理方式、方法。     

岩石高边坡的动态设计施工模式

分析了岩石高边坡工程设计施工过程中的主要动态信息，提出了计算设计－开挖施工的螺旋式循环的动态设计施工模式，并以工程实例详细说明了操作过程和细节，这种动态设计施工模式在实施工程中取得了较好的应用效果。     

连云港核电站高边坡稳定性评价与设计

在对边坡工程地质条件分析基础上,采肜定性与定量分析相结合的方法评价加云港核电站高皮的稳定性,进而提出边坡设计方案。     

地震高位滑坡形成条件及抛射运动程式研究

 根据典型地震高位滑坡坡体结构特点及地震斜坡响应,对其形成机制进行探讨,认为P波的垂直上抛作用及S波的水平剪切作用,将强卸荷带下限以外裂隙切割的岩体结构面贯通并使其丧失与下部岩体的结合力,后至的面波经地形放大后,巨大的加速度(通常＞2 g)将斜坡上部表层高位岩体近水平或斜向上抛出,形成地震高位滑坡。     

爆破开挖对路堑高边坡稳定性影响分析

 岩质高边坡是山区公路建设中常见的一类边坡工程,其动力稳定性分析一直是岩土工程密切关注的问题。在分析路堑开挖爆破振动及其效应的基础上,探讨边坡动力稳定性的分析方法和安全评价标准;结合延庆—龙庆峡路改建工程,建立爆炸荷载作用下路堑边坡动力响应的有限元分析模型,探讨不同爆破方法和不同设计边坡条件下,下台阶爆破开挖对上台阶边坡稳定性的影响。研究结果表明,采用缓冲爆破技术,同时设计采用适宜的边坡坡度,可有效降低边坡质点振动速度,控制爆破开挖对路堑边坡稳定性的影响。     

体育馆高边坡的稳定分析

通过对某岩质高边坡进行稳定分析,引入了经典的极限平衡原理,针对工程具体情况修改了不同的荷载组合项,并对某高边坡4个代表区段在两种不同工况下进行了稳定分析,得出该边坡各区段的稳定系数,其稳定性判断与规范定性判断结论是一致的。该方法简单有效,适用于岩质边坡稳定分析。