坡顶超载下边坡稳定性极限上限分析

边坡的安全稳定目前仍是工程的重要问题。文中假定土体符合理想的弹塑性本构模型,建立了坡顶超载下的二级边坡计算模型,运用极限分析上限定理和强度折减法,确定边坡安全系数的上限解,同时探究边坡不同参数对安全系数的影响情况,结果表明坡顶超载的增大导致边坡安全系数的减小;边坡倾角越大,安全系数随坡顶荷载增大而降低的速度越慢;内摩擦角的减小和宽高比的增大,影响边坡安全系数逐渐减少;随着荷载至坡肩水平距离的增大,坡顶超载的影响不断减弱,当此距离足够远时,超载强度对边坡稳定性基本没有影响,说明坡顶荷载对边坡的稳定性影响具有一定的作用距离。分析结果对坡顶超载下的边坡稳定性评估及设计施工具有一定参考价值。     

基于改进正交设计的黄土边坡稳定影响因素敏感性分析

影响边坡稳定性的因素多而复杂,且影响程度不相同。以山西岢岚一黄土边坡为例,以常规正交试验设计分析为基础,结合灰色关联法,采用基于灰色关联法的改进正交试验设计法,并运用ADINA软件建立计算模型,分析了坡高、坡比、重度、黏聚力、内摩擦角和坡顶荷载6种因素对该边坡安全系数的敏感性。结果表明:该边坡岩土体强度参数、坡比和坡高对边坡安全系数影响最大,坡顶荷载和重度对安全系数影响最小。据此提出有针对性的边坡设计措施:该区域边坡稳定性分析时应尽量选取合理准确的强度指标,同时也应考虑坡高和坡比的影响。该结论可为晋北黄土丘陵沟壑区(Ⅰa区)的黄土边坡设计与加固提供一定的参考依据。     

不同分布区域的裂隙对于边坡稳定性影响分析

边坡外表裂隙易对边坡稳定性产生不利的影响,尤其在地震荷载作用下。以传统的极限分析上限法为理论基础,结合强度折减法和拟静力法,推导不同区域处的裂隙边坡安全系数计算方程。探究地震荷载以及裂隙的存在对于边坡稳定性的影响,研究结果表明:裂隙的存在会对坡体的安全系数产生超过20%的折减,而地震荷载作用同样对裂隙边坡的影响显著,折减程度超过20%;裂隙的影响区域存在一定分布规律,靠近坡顶附近,裂隙的存在对于边坡稳定性的影响非常显著,而远离坡顶区域,坡体将不受裂隙的影响。     

附加荷载对边坡稳定影响的二维有限元分析

坡顶附加荷载是边坡失稳的一个极其重要的诱发因素。采用Geo-Studio分析软件,在不同荷载大小、不同作用位置以及不同的荷载作用长度三种情况下对边坡的稳定性进行对比分析。研究发现,对于不同的荷载大小,荷载边界距离坡顶边界约5m以上为安全范围。当荷载边界移至距坡顶边界5m范围以内时,边坡的安全系数出现骤降,荷载越大,安全系数降幅就越大。对于同一荷载大小,荷载作用长度对边坡的稳定影响不显著,荷载边界距坡顶边界始终为约5m以上的安全范围。对于工程上路堤填方,坡顶临时堆放材料以及新建构筑物等工程的实施具有极其重要的参考价值。     

基于滑移线场理论的边坡滑裂面确定方法

发展了一套基于滑移线场理论,并根据有限单元法的计算结果来确定边坡滑裂面的数值模拟方法,在此基础上研究了流动法则对边坡稳定分析的影响。该方法可以考虑弹性区与塑性区的区别,并可以考虑不同的流动法则。给出了滑移线方向场数值模拟的具体方法和由滑移线方向场追踪滑移线的方法,提出安全系数最小的滑移线即为边坡的滑裂面。算例证明了方法的有效性。研究结果表明,对于无约束的天然边坡,自重作用下其安全系数受流动法则的影响较小,而滑裂面的位置随流动法则的不同而不同;当坡顶有荷载作用时,尤其是边坡的稳定性主要由坡顶荷载决定时,无论是安全系数还是滑裂面,流动法则的影响均很大,采用相关联流动法则可能会高估边坡的稳定性。     

双向锚固岩石边坡抗滑稳定性拟静力分析

锚索加固是岩石边坡常用的支护措施,研究极端条件下加锚岩石边坡的稳定性,提出稳定性分析方法和控制手段是工程界迫切解决的问题。本文基于极限平衡理论,综合考虑冻胀力、水力条件、坡顶超载、地震荷载和多向锚固效应对岩石边坡的影响,建立了极端条件下双向锚固岩质边坡抗滑稳定分析计算模型,并重点分析了几种相关参数组合对岩石边坡抗滑稳定性的影响。计算结果表明:拉裂缝积水、冻胀力、出流缝被堵塞和超载不利于岩石边坡稳定性,安全系数随冻深、张裂缝积水、坡顶超载的增大而减小;而锚固效应及较小的锚固角则对抗滑有积极作用。工程设计中需合理考虑最不利荷载组合,且冻胀力的影响不容忽视。     

条形荷载作用下加筋土边坡稳定性分析

建立了用于模拟和分析3个大型室内足尺加筋与不加筋边坡稳定性的数值计算模型。数值计算采用基于强度折减技术的连续介质快速拉格朗日分析方法,分别对条形荷载下的位移响应、节点位移速度向量、塑性区和剪应变速率分布进行计算,获得3个边坡在条形荷载下的极限承载力和双楔体破坏机制,计算结果与试验结果吻合较好,验证了模型的可行性。在此基础上,对影响边坡稳定性的各主要因素进行分析。研究结果表明,经过格栅加固的边坡承载能力和稳定性明显提高,且随加筋层数、格栅刚度和强度的增加而增大;条形荷载越大或荷载位置离坡顶越近,边坡的稳定性越低;土体强度增大,边坡的稳定性明显增加,但土体摩擦角对安全系数的影响比黏聚力更为敏感;此外,顶层筋材埋深与条基荷载宽度比值大小与边坡的安全性密切相关,其最佳比值随加筋层数不同而改变。     

边坡侧向荷载计算方法讨论

《建筑边坡支护技术规范》(GB 50330—2013)采用了极限状态设计法来计算直线滑动模式下的边坡侧向岩土荷载,首先根据库伦土压力原理来计算滑体的剩余下滑力标准值,然后再乘以一个安全系数进行支护结构设计。这种设计方法不满足边坡工程的稳定安全系数设计要求,会造成边坡稳定安全系数为1.0时得到的侧向岩石压力为0。笔者以考虑稳定安全系数的锚杆锚固力计算为例,指出基于强度折减安全系数的侧向岩土荷载计算方法能满足边坡工程的稳定安全系数设计标准,使得支护后的边坡的稳定系数正好是设计安全系数。由此,提出了一个实用计算方法,即仍可采用《建筑边坡支护技术规范》(GB 50330—2013)第6章的计算公式,只是需要对滑面岩体强度c和tan φ按稳定安全系数设计标准进行折减,然后将折减后的参数代入公式计算边坡侧向岩土荷载设计值。     

基于Flac3D的强度折减法在边坡稳定性中的应用

采用fish语言编制了基于莫尔库仑本构模型的强度折减系数法的程序,模拟了边坡的莫尔库伦材料参数在逐步折减后的应力及变形情况,通过程序的收敛性来确定安全系数和滑移面的寻找.分别进行不同坡度在自重作用下的稳定性分析,以及坡度在1:2时坡顶不同附加荷载的稳定性分析.通过分析得出:坡度越小,稳定性越好;附加荷载越大,稳定性越差...     

坡顶建筑物对坡下公路安全影响研究

某二级公路上方需要修建廉租房小区，必须研究该拟建廉租房小区对于公路南侧边坡稳定问题的影响。在此设计了自然和饱水状态下的不同坡高的安全系数计算工况，发现坡高大于10m，则不满足工程稳定的要求。根据设计中坡顶作用不同荷载和荷载作用点距离坡顶距离不同，发现建筑物采用浅基础方案时，荷载不能大于150kPa，否则可能失稳；同时荷载作用点距离坡顶大于8m时，荷载作用对坡体稳定的影响很小。     

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     

建筑物荷载作用下高切坡稳定性研究

影响高切坡稳定性的因素复杂多样,边坡上荷载的加载方式与边坡的几何形状是诱发高切坡失稳的两个主要因素。基于ABAQUS软件,运用有限元强度折减法,研究了高切坡的坡顶和坡脚在矩形均布荷载作用下,其几何形状与荷载变化时高切坡的稳定性及潜在滑动面位置的变化规律。研究表明:高切坡的稳定性随坡角和荷载的增大均先增大后减小;潜在滑动面随坡角增大不断下降并有逐渐通过坡趾的趋势。     

考虑拉伸屈服强度折减的节理岩质边坡抗震稳定性分析

传统的强度折减法未对材料的抗拉强度进行同时折减,在其对含节理面岩质边坡进行稳定性分析过程中,求得的安全系数具有较大的误差,未考虑拉破坏屈服的安全系数大于考虑拉破坏屈服的安全系数.在考虑拉伸屈服强度折减理论分析基础上,采用考虑拉伸破坏的M-C准则对含结理面岩质边坡进行稳定性分析,给出塑性区的分布及发展规律,求得安全系数.并基于此采用拟静力法对地震荷载作用下含节理面岩质边坡进行分析,得出在地震荷载作用下结构的安全系数降低,塑性区分布更广,从而降低了结构的安全储备,对工程应用具有指导意义.     

基于爆破累积损伤的边坡稳定性变化研究

爆破开挖所引起的邻近边坡岩体的扰动和损伤,特别是多次爆破产生的累积损伤效应,必然导致岩体力学参数弱化,是造成边坡破坏甚至失稳的重要影响因素。根据所建立的损伤模型,采用声波测试法,对边坡岩体在爆破荷载作用下的累积损伤效应进行了现场试验研究,并根据损伤研究的结果对边坡岩体抗剪强度参数进行折减;基于强度折减法和时程分析法,应用有限元软件ANSYS对爆破荷载作用下的边坡安全系数变化规律进行研究。研究结果表明:每次爆破震动的直接作用使边坡安全系数降低5.1%~12.6%,爆破累积损伤的作用使边坡的安全系数下降了35.2%,多次爆破条件下,爆破损伤对边坡安全系数的影响比爆破载荷本身的影响更大;地震波载荷作用下,随着边坡强度参数的折减,坡底节点水平最大位移也在不断增加,主要原因是由于边坡强度折减造成的塑性位移增加;爆破振动对软弱边坡稳定性的影响更加明显。     

抗滑桩加固失稳边坡稳定性分析研究

目前针对既有潜在失稳边坡的加固设计分析,没有考虑边坡长期的变形效应或后期周围环境变化等支护边坡稳定性的影响。以某一抗滑桩加固失稳边坡为例,采用PLAXIS3D有限元软件建立三维模型进行了边坡稳定性分析,利用考虑桩-土相互作用的强度折减法,研究了抗滑桩支护的原边坡变形破坏特点。研究结果表明,原边坡破坏属于地表拉裂而非深层潜在滑移面滑移,位移过大且处于临界稳定状态但安全储备不足;卸载坡顶2m高、13m宽土体后,可以有效控制边坡变形,保证边坡稳定,而在后续兴建的弃土场荷载作用下,边坡受到的影响有限。     

强降雨条件下含软弱夹层粘性土坡稳定性分析

为了分析含软弱夹层粘性土坡在强降雨条件下的稳定性,结合某失稳边坡工程现场实际调研资料,基于饱和非饱和渗流与非饱和抗剪强度理论,提出了一种新的含软弱夹层粘性土坡稳定性分析方法,并利用该方法分析了强降雨条件下边坡的渗流特性及安全系数变化规律。分析结果表明:降雨入渗先在边坡软弱夹层内形成暂态饱和区,且当坡顶入渗的雨水未渗流至软弱夹层时,夹层内暂态饱和区中的雨水会沿夹层上表面向着坡顶方向渗流;降雨入渗过程中,边坡基质吸力与铅直有效应力之间存在严格的正相关变化关系;随着降雨历时的增加,塑性区首先在软弱夹层内部贯通,然后向坡顶扩展,边坡安全系数逐渐降低;降雨停止一段时间后,由于坡顶入渗雨水的补给,软弱夹层内局部将仍存在暂态饱和区,此时,塑性区面积会由坡顶向软弱夹层内部减小,再由夹层内部至坡面逐渐缩减,但边坡安全系数并未明显上升;根据数值计算结果可将粘性土坡失稳过程分为夹层软化、夹层挤压、拉伸裂缝、坡顶沉降和断裂滑移等5个阶段。因此,为了降低强降雨对边坡稳定性的影响,在含软弱夹层粘性土坡支护设计时应着重考虑边坡排水系统的合理布设。     

两级抗滑桩对坡顶建筑物的安全控制研究

采用两级抗滑桩对边(滑)坡进行治理过程中,当坡顶存在建筑物或者规划建设建筑物时,除了考虑边坡的整体稳定性,还必须良好控制坡顶土体位移量,从而保障坡顶建筑物的安全和稳定。该文通过建立有限元计算模型,分析了两级抗滑桩对坡顶土体位移的控制效果,探讨了浅基础离边坡的安全距离及深基础对边坡稳定性的影响。得到以下结论:坡顶土体位移主要受到二级抗滑桩的控制,且二级抗滑桩距离坡肩越近,坡顶土体位移越小；当坡顶存在浅基础时,坡顶土体位移越大,建筑物所需的安全距离(离边坡的距离)越大；当坡顶存在深基础时,桩基距离边坡坡肩越近,对边坡的稳定性越不利；相对于桩基所受垂直荷载,水平荷载对边坡的稳定性影响更显著。在此基础上,对广西某滑坡进行了优化设计,最终实测结果表明两级抗滑桩对桩顶土体位移控制效果良好。     

坡顶裂缝对黏土边坡稳定性的影响

目前,对于边坡的稳定性研究,大都基于连续介质力学进行分析。但是这些方法都是基于滑动面已知的情况下进行分析,而且并没有考虑裂缝对边坡稳定性的影响。本文以某实际边坡为例,在考虑裂缝的情况下对边坡稳定性进行分析,得出坡顶裂缝对边坡稳定性的影响,并将有裂缝边坡和无裂缝边坡的安全系数进行对比。     

临近斜坡静压沉桩过程中边坡动态稳定性研究

基于Bishop圆弧滑动法,根据坡顶静压沉桩过程中桩端阻力、桩身摩阻力对边坡的反作用及沉桩过程中桩周土体强度的变化,并考虑桩体通过边坡潜在滑动面后的抗剪力,提出了静压沉桩过程中边坡动态稳定性的计算方法。结果表明:静压沉桩过程中边坡稳定安全系数随桩入土深度的增加而逐渐减小,当桩端到达边坡潜在滑动面时其安全系数最小,随后由于桩的抗剪力,边坡稳定安全系数显著增大,且逐步趋于稳定。压桩过程中产生的桩端和桩身对边坡的作用力是造成边坡稳定性降低的重要因素;土体超固结比和有效内摩擦角越大,沉桩过程中边坡稳定安全系数越大;桩径越大、桩间距越小,边坡稳定安全系数变化幅度越大。     

考虑旋转各向异性相关结构的黏土边坡稳定性分析

目前考虑土性参数空间变异性对边坡稳定性的研究主要集中在各向同性和横观各向同性相关结构方面,针对这一不足,开展了旋转各向异性相关结构对黏土边坡稳定性的影响研究。基于随机场理论,采用协方差矩阵分解法,建立旋转各向异性相关结构的随机场模型,与数值分析手段相结合进行边坡可靠度研究。结果表明:与横观各向同性相关结构相比,旋转各向异性相关结构对边坡稳定性的影响表现为两面性,并且这种两面性随各向异性系数的增加表现得越明显;随机分析中计算得到的安全系数均值小于确定性分析结果,安全系数变异系数也小于随机模型中不排水抗剪强度的变异系数;计算模拟得到了3种边坡滑面形式,其中坡底滑动所占比例最高。