土钉支护结构稳定性分析

以极限平衡理论和土钉支护结构的滑动破坏模式为基础,采用圆弧滑动简单条分法,利用圆弧滑移面和圆心的几何关系,建立边坡最危险滑移面搜索模型.运用遗传算法对兰州某基坑工程支护结构的最危险滑移面进行动态搜索与确定,并计算对应的稳定性安全系数.结果表明了该搜索模型的合理性和遗传算法能够精确的确定土钉支护结构的最危险滑移面及对应的...     

深基坑土钉支护结构稳定性研究

利用积分法建立了土钉支护结构的内部稳定性安全系数计算模型和边坡最危险滑移面搜索模型,利用网格法对最危险滑移面进行动态搜索和确定,计算其内部稳定性系数.在保证内部整体稳定性的条件下,进一步建立了外部稳定性即抗滑移和抗倾覆的稳定性验算模型,推导了验算公式,以求得深基坑土钉支护结构的最优设计.最后结合工程实例,分析讨论了土钉支护结构设计中存在的问题,为其发展应用提供了实践经验.     

水力条件下具有张裂缝临河边坡稳定性分析

 临河边坡由于多种因素可引起坡顶面出现张裂缝,而在水力条件下坡体则变得越不稳定,以致可能发生失稳,因此对水力条件下张裂缝临河边坡的稳定性分析具有重要意义。基于直线滑动面方法、圆弧滑动面方法和滑动面搜索新方法,对此类边坡进行稳定性分析。在考虑渗流作用的情况下,将流网进行合理简化,且以土体、土骨架为研究对象及采用等效容重法对滑动体进行受力分析。直线滑动面时,推导出折线型和台阶型边坡的安全系数计算公式。通过算例分析,并分别研究坡外水位和张裂缝积水深度变化对边坡稳定性的影响,可得到如下结论：(1) 对于最小安全系数的计算,直线滑动面方法偏大,滑动面搜索新方法与圆弧滑动面方法相接近,但比圆弧滑动面方法小;(2) 采用相同类型滑动面搜索方法时,以土体与土骨架为研究对象分析得出的结果一致,以土骨架为研究对象和等效容重法分析得出的结果等效;(3) 坡外水位在一定高度及以下时,不同类型滑动面方法均表明边坡将处于不稳定状态;(4) 随张裂缝积水深度的升高,采用不同类型滑动面搜索方法计算得到的安全系数都将减小,说明张裂缝积水深度越高,边坡状态越不稳定。     

复合土钉支护结构稳定性分析方法的改进

根据对锚杆和土钉的锚固体抗拔力来源的考虑,假定滑移面为抛物线形,借鉴传统条分法的思想,用积分法对均质边坡的复合土钉支挡结构进行稳定性分析,推导了稳定性系数与滑移面滑出点位置坐标间的函数关系式,建立了新的稳定性计算模型和最危险滑移面位置的搜索模式,研究表明:(1)三种稳定性分析方法中,本文提出的计算模型所得稳定性系数最大;(2)与圆弧滑移面相比,抛物线形滑移面计算得到的稳定性系数较大,但是抛物线形滑移面计算得到的滑动区范围较小;(3)与强度折减法分析结果相比,两者计算得到的稳定性系数比较接近,而且从模拟结果可以看出锚杆和土钉均穿过危险滑移面,这与本文计算模型分析的结论一致。     

基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析

基于强度折减法的边坡稳定性评价只能获得静态单一的安全系数。为获得边坡渐进失稳过程中的稳定性状况,提出基于动态和整体强度折减法的边坡动态稳定性评价方法,利用动态强度折减法搜索出渐进扩展的滑动面,并结合整体强度折减法计算安全系数的优势,在边坡渐进失稳过程中计算动态安全系数,从而实现对边坡失稳全过程的分析和调控。首先,利用动态强度折减法确定出一系列扩展的滑动面,然后,在每一步折减中降低滑动面的强度参数,随后采用整体强度折减法计算此刻的安全系数。最后进行滑动面扩展–安全系数的对应分析,根据安全系数的动态变化规律对边坡进行稳定性评价和支护。两实例计算表明,动态强度折减法获得的滑动面与实际监测数据相吻合,合理反映边坡(滑坡)的变形破坏特征。利用动态和整体强度折减法的各自优势,获得边坡渐进失稳过程中的一系列动态安全系数,更利于边坡的稳定性判断及支护措施建议。相比于极限平衡法,动态强度折减法也更适合于非均质边坡的稳定性评价,能搜索出正确的潜在滑动面。     

基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析

 基于强度折减法的边坡稳定性评价只能获得静态单一的安全系数。为获得边坡渐进失稳过程中的稳定性状况,提出基于动态和整体强度折减法的边坡动态稳定性评价方法,利用动态强度折减法搜索出渐进扩展的滑动面,并结合整体强度折减法计算安全系数的优势,在边坡渐进失稳过程中计算动态安全系数,从而实现对边坡失稳全过程的分析和调控。首先,利用动态强度折减法确定出一系列扩展的滑动面,然后,在每一步折减中降低滑动面的强度参数,随后采用整体强度折减法计算此刻的安全系数。最后进行滑动面扩展–安全系数的对应分析,根据安全系数的动态变化规律对边坡进行稳定性评价和支护。两实例计算表明,动态强度折减法获得的滑动面与实际监测数据相吻合,合理反映边坡(滑坡)的变形破坏特征。利用动态和整体强度折减法的各自优势,获得边坡渐进失稳过程中的一系列动态安全系数,更利于边坡的稳定性判断及支护措施建议。相比于极限平衡法,动态强度折减法也更适合于非均质边坡的稳定性评价,能搜索出正确的潜在滑动面。     

基于Dijkstra算法的边坡极限平衡有限元分析

基于有限元计算结果,将边坡稳定性问题转化为图论中寻找最短路问题。通过引入图论中解决最短路问题的Dijkstra算法到搜索边坡最危险滑动面及其安全系数中去,对Dijkstra算法作了一定的改进,建立了一种新的边坡稳定性分析方法--基于Dijkstra算法的极限平衡有限元方法。通过一算例对该法进行验证,计算得的安全系数和危险滑动面位置与推荐答案基本一致,说明该方法应用于边坡工程的可行性。将该方法应用于糯扎渡水电站右岸泄洪洞出口边坡的稳定性分析,与极限平衡法和强度折减法作了比较。研究表明,该方法计算得到的安全系数介于极限平衡法和强度折减法之间;危险滑动面位置与这两种方法计算得到的危险滑动面位置基本一致,该方法应用于复杂岩体边坡的稳定性分析可行。最后,对于逆坡向发展的滑动面,以洛古水电站右岸边坡的稳定性分析为实例,研究了逆坡向发展的滑动面滑动力计算方法;比较分析3DEC和该方法的计算结果,说明该方法适用于逆坡向发展的滑动面的稳定性分析。     

锚杆复合土钉支护的土拱效应与稳定性分析

复合土钉支护结构的作用机理研究一直是困扰基坑工程建设的关键技术难题之一。文章基于土拱形成的条件,分析了锚杆复合土钉支护结构中的土拱效应,研究表明锚杆端头与坑底端头以及相邻土钉之间均存在土拱效应。采用极限平衡理论的条分法,提出了锚杆复合土钉支护结构的稳定性安全系数计算方法。通过假定滑移面为圆弧形,利用几何关系建立了最危险滑移面搜索模型。最后,通过对实际基坑工程算例的最危险滑移面进行搜索,并算出相应的安全系数,验证了该方法的可行性和实用性。     

节理边坡锚杆加固效应分析

基于强度折减的拉格朗日差分法,对某公路节理岩质边坡建立数值模型,分析对边坡稳定性构成威胁的滑动面和不稳定体,研究锚杆支护对该滑动面和不稳定体运动的控制作用。计算结果表明,在未支护前,该边坡安全系数为0.67,处于不稳定状态,边坡滑动面为两组节理结构面切割形成的贯通面。采用相间锚杆对边坡进行支护后,安全系数提高到1.29,锚杆有效地控制了滑体的滑移,增大了边坡的安全系数,提高了边坡的稳定性。     

基于无记忆最小二乘似牛顿法的边坡稳定性分析

在基于圆弧滑动面假定的边坡稳定性分析中，应用无记忆最小二乘拟牛顿法搜索边坡最危险滑动面及相应的最小安全系数，作滑动面搜索时不必给定圆心搜索范围，由最优化方法自动地搜索出最危险的滑动面，从而提高了边坡稳定性分析的可靠性。该方法还可用于其他优化问题，它不必记忆迭代矩阵，大大地减少了贮存量，提高了计算效率。     

复合土钉支护稳定性计算方法与边坡裂缝关系的探讨

提出一种计算复合土钉支护整体稳定性的新方法。该方法对圆弧滑动简单条分法加以改进，提出基坑底部滑裂面和主动区滑裂面不是同一圆弧的假设。并结合复合土钉支护边坡裂缝开展阶段的研究确定坑底圆弧的参数。该方法的计算结果能比较正确地与工程实践相吻合。     

复杂边坡滑动面确定的联合搜索法

 针对复杂边坡特点,提出改进的滑动面搜索变量选取方式,通过左、右出滑点和弧高控制滑动面位置,搜索变量取值范围不再需要经验假定。使用分区间搜索策略,以寻找最危险滑动面和潜在危险滑动面,同时也将搜索区域分割,增大算法搜索到全局最优值的可能性。利用混沌优化算法和复合形法联合搜索算法确定复杂边坡的最小安全系数和滑动面,充分利用混沌搜索和复合形法各自的优点,有效地避免陷入局部最小值,并克服混沌优化耗时较长的不足。通过对复杂边坡实例的计算,结果证明,采用改进搜索变量的基本复合形法寻优成功率比传统搜索变量高出40%～60%。联合搜索法的最小安全系数集中于1.70～1.72,全局搜索能力远远优于基本复合形法。多级边坡工程算例的分析表明,该边坡的4条潜在滑动面,其安全系数与最小安全系数相差不超过7.6%,最小仅相差3.6%,但相应的滑动面位置与最危险滑动面完全不同。     

多阶边坡滑移面搜索模型及稳定性分析

基于极限平衡理论,根据边坡尺寸及几何关系,建立辅助坐标系与基本坐标系。借助于基本坐标系,首先推导出滑移面几何控制参数与滑移面圆心坐标之间的函数关系,再推导出安全系数计算式中各变量与圆心坐标之间的函数关系,从而得出滑移面的控制参数与安全系数之间的函数关系。辅助坐标系可沿多阶边坡表面移动,控制搜索过程中滑移面的位置及几何参数,实现边坡内任意潜在的滑移面的搜索,从而计算边坡内任意潜在滑移面对应的安全系数,并进一步确定边坡最小安全系数及最危险滑移面。该方法适用于多阶土体边坡最危险滑移面的确定,可避免由经验公式确定滑移面圆心搜索区域造成的不准确性,较好地解决多阶边坡最危险滑移面难确定的问题,是一种由计算机搜索法求解多阶边坡稳定性的新模型。最后,编制多阶边坡稳定性计算程序,并进行实例分析与计算。     

自平衡高压注浆与普通注浆土钉墙稳定性对比分析

研发了自平衡高压注浆钢管土钉,并对其受力特性进行了研究,分析了注浆浆液在土钉中的传力特点及实现高压注浆的机理,发现自平衡高压注浆桩抗拉性能明显优于普通注浆土钉。通过模拟工程分别对自平衡高压注浆土钉墙与普通注浆土钉墙进行计算,分析相同设计参数下,两种土钉墙整体圆弧滑动稳定性安全系数、抗滑移、抗倾覆稳定安全系数的差异。分析结果表明,在挖到基坑底部时,高压注浆土钉墙最不利滑动面半径明显大于普通注浆土钉,更有利于滑动体的稳定。相同工况下高压注浆土钉的圆弧滑动稳定安全系数要明显高于普通土钉,但对于抗滑稳定和抗倾覆稳定性两者则没有差异,高压注浆土钉墙相比普通注浆土钉墙在抗滑和抗倾覆安全性上也没有提高作用。     

框架预应力锚杆边坡支护结构稳定性计算方法及其应用

基于土体边坡滑动面的破坏模式及极限平衡理论,采用圆弧滑动条分法,在考虑支护结构、锚杆对土体边坡稳定性影响的情况下,建立了边坡最危险滑移面的搜索模型,推导了边坡滑移面圆心位置与稳定系数之间的函数关系。通过计算机动态设定滑移面圆心所在区域,并在圆心区域内采用网格法搜索最危险滑移面的圆心,实现了基于计算机搜索的框架预应力锚杆边坡支护结构稳定性计算方法。最后,开发了框架预应力锚杆稳定性计算软件,并结合具体工程实例进行了验算。     

边坡稳定性的解析计算

对于边坡的平面和圆弧形滑裂面，采用解析方法建立了边坡安全系数的正确的解析表达式。对于平面滑动，给出了边坡的临界滑裂面和最小安全系数的解析算式：对于圆弧滑动，利用函数取极值的条件，提出了通过求解一个二元代数方程组来获得边坡的临界滑裂面和屉小安全系数。作为算例，对于纯粘性土边坡(φ=0)，建立了确定边坡临界滑裂面的迭代算式，并计算了某些边坡的临界滑裂面和最小安全系数。     

有限差分强度折减法与边坡安全系数和滑动面研究

确定安全系数和潜在滑动面是边坡稳定性分析的两项重要内容,对其的研究主要有极限平衡法和强度折减法。极限平衡法由于能方便快捷搜索计算出所有潜在滑动面的安全系数而得到广泛应用;而基于强度折减法的数值模拟却能展现出边坡在应力、应变、塑性区等方面更多信息,也越来越受到重视而进行了大量相关研究。基于有限差分强度折减法是确定边坡安全系数和滑动面的一种新方法。通过简单均质边坡算例和实际复杂成层露天矿边坡实例计算、对比验证,该法是科学合理且可行的,可以作为类似工作的参考。     

有限差分强度折减法与边坡安全系数和滑动面研究

确定安全系数和潜在滑动面是边坡稳定性分析的两项重要内容,对其的研究主要有极限平衡法和强度折减法。极限平衡法由于能方便快捷搜索计算出所有潜在滑动面的安全系数而得到广泛应用;而基于强度折减法的数值模拟却能展现出边坡在应力、应变、塑性区等方面更多信息,也越来越受到重视而进行了大量相关研究。基于有限差分强度折减法是确定边坡安全系数和滑动面的一种新方法。通过简单均质边坡算例和实际复杂成层露天矿边坡实例计算、对比验证,该法是科学合理且可行的,可以作为类似工作的参考。     

黄土深基坑土钉支护结构设计参数的灵敏度分析

结合兰州地区10余个深基坑工程实践,基于圆弧滑动条分法和网格法,建立了黄土地区深基坑土钉支护结构的内部整体稳定性安全系数计算模型,并利用全局差分法建立其灵敏度分析模型。结合某一工程,分析了安全系数及其灵敏度与各关键设计参数之间的关系,为土钉支护结构的优化设计参数提供了具有指导意义的取值范围,对黄土地区深基坑土钉支护结构的设计和施工具有一定的参考价值。     

基于改进动态规划算法的堆积体边坡稳定性分析

引入图论的概念,将堆积体边坡稳定性分析中搜索最危险滑动面及计算安全系数问题转化为图论中求最短路问题。对动态规划算法进行改进,给出改进动态规划算法的基本方程,利用改进动态规划算法解决图论中求最短路问题,建立基于改进动态规划算法的极限平衡有限元方法。通过一个算例对该方法进行验证,计算结果与推荐答案基本一致,说明该方法适用于堆积体边坡稳定性分析。将该方法用于溪洛渡水电站左岸谷肩堆积体边坡稳定性分析,研究表明,计算得到的最危险滑动面和安全系数与极限平衡法的计算结果基本一致,工程应用效果良好。