边坡强度参数对于稳定性影响的极限平衡法分析

为了研究岩土体抗剪强度参数对边坡稳定性的影响,通过理论推导和Bishop极限平衡法计算,分别改变岩土体的粘结力c和内摩擦角,探讨边坡安全系数和滑动面的变化.结果表明：粘结力或内摩擦角改变时,边坡的安全系数将发生变化,而滑动面的变化受函数η-c的影响,η-c与粘结力和内摩擦角有关.当η-c为定值时,滑动面不随抗剪强度参数的变化而变化;当η-c增大时,边坡的滑动面从近坡面逐渐向边坡内部移动;反之,η-c减小时,边坡的滑动面从边坡内部向近坡面移动.研究结果为边坡稳定性分析的理论和实践研究提供了参考.     

基于GEO-Slope/W的土质高边坡稳定性分析

GEO-Slope/W软件可综合考虑地下水、土体裂缝、坡顶堆载等因素,能够对复杂土层、任意滑动面形状及多种孔隙水压力状况建立二维计算模型分析边坡的稳定性.本文以河南航空港区某一老旧办公区域的土质高边坡为例,通过对任意形状滑动面的计算假设,设定滑动坡面为自由边界、底部为固定约束边界、四周为自由边界来建立滑坡计算模型,选取两个典型边坡剖面,分析其在自然状态和饱和状态下的最危险滑动面、对应滑动圆心以及相应的最小稳定安全系数.结果表明:边坡在饱和状态下的稳定系数比自然状态下的降低了0.10~0.11,验证了含水量的增加对土质边坡的稳定性影响较大的结论;模拟分析得典型坡面的最大稳定系数为0.84,远小于滑坡允许稳定系数1.2~1.3,说明该边坡处于极不稳定状态,与现场勘查情况相吻合.另外,提出采用混凝土挡墙加喷锚支护提高土体抗滑力,防止雨水对坡体的浸润破坏;或用削坡、人工植草、浆砌石防护坡脚等措施来减轻坡体荷载,保持边坡稳定.     

一种基于拉-剪破坏的边坡动力稳定性分析方法

为量化地震作用下边坡的稳定性,优化矢量和方法并计算出相应动态安全系数,基于边坡在地震作用下的破坏模式:坡顶拉裂缝和坡脚剪切裂组合形成的贯通滑动面,推导出拉-剪破坏下矢量和法的安全系数公式,通过自编程序得到边坡潜在滑动面曲线和动力安全系数,并通过算例验证方法的正确性.针对岩质边坡,利用新、旧两种矢量和方法进行动力稳定性分析,结果表明:边坡潜在滑动面会随着地震持续时间向边坡内部走移;两种方法得到的安全系数趋势一致,但拉-剪破坏模式的下滑趋势角度更大;在拉-剪破坏模式下,边坡的安全系数有所降低,其中,边坡的综合安全系数降低了3%,说明原先的方法高估了边坡的稳定性.优化后的矢量和法能够更具体地反应出边坡在地震过程中的稳定状态,为抗震设计提供更加准确的理论指导.     

SLIDE和FLAC在某水电站边坡稳定性分析中的应用及对比

为比较SLIDE和FLAC这2款软件在分析边坡稳定性、计算边坡安全系数时的差异,利用这2款软件对福建省关公凹水电站某开挖边坡进行稳定性分析并求解安全系数。模拟过程中发现,SLIDE软件需要预先设定滑动面的形态和滑动面圆心的范围,滑动面形态和滑动面圆心范围设置的不同将会导致计算得到的安全系数有很大的差异,这使得SLIDE软件求解安全系数时受主观性影响大,导致误差增大。通过计算发现,运用SLIDE软件进行计算时,设置集中搜索框与否对计算所得的安全系数影响很小。与SLIDE软件不同,FLAC考虑了岩体的应力应变关系,能通过模仿材料性能找到破坏面,无需人为设置破坏面,得到的滑动面比SLIDE软件中假定的圆弧滑动面更加合理,强度折减法得到的安全系数更加准确。所得结论对其他类似工程具有一定指导作用,对使用这2款软件的业内人士有一定帮助。     

边坡稳定性条分法和容重增加法的耦合分析

结合有限元方法或有限差分法和极限平衡法各自的优点详细分析边坡稳定性,提出了基于条分法和容重增加法耦合分析的基本原理及边坡安全系数的计算程序。利用有限元软件ANSYS和有限差分软件FLAC得出边坡最危险滑动面以及坡体内的应力和应变,然后,通过极限平衡条分理论求得边坡安全系数。算例表明耦合分析求得的边坡稳定安全系数与其它方法的计算结果相近,而且精确分析了强度指标c、φ对边坡稳定的影响,为边坡加固设计提供了依据。     

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。     

均质地基路堤无条分稳定安全系数计算和临界滑动面确定

围绕均质地基路堤的稳定性问题,提出一种无条分稳定安全系数计算及临界滑动面确定的方法。基于3个维度的自变量确定圆弧滑动面的位置,并给出了各维度的取值范围;以潜在滑动体整体为研究对象并以其为积分域,进行无条分的整体极限平衡分析,推导了安全系数的计算函数表达式;基于二元函数的极值条件,将降维度求极小值与迭代计算相结合,确定了临界滑动面的位置;编制了计算程序并通过均质土坡和路堤边坡两个算例将该方法和条分法的结果进行了对比。结果表明:同一滑动面的安全系数比M-P法小0.68%,所得临界滑动面位置与严格满足极限平衡条件的条分法+传统搜索方法所得的结果偏差较小,临界滑动面对应的最小安全系数比M-P条分法+传统搜索方法所得结果大0.87%;严格满足极限平衡条件的情况下,安全系数对滑面底部正应力的分布并不敏感。     

有限元强度折减法在边坡稳定性分析中的应用

采用有限元强度折减法与极限平衡法对边坡的稳定性进行分析,并对两者所确定的安全系数以及滑动面的情况进行比较,解决了极限平衡法不能反映坡体塑性变形趋势以及模拟的滑动面与实际不吻合的问题。     

土质边坡空间临界滑动面搜索的优化算法

将二维均质土坡作为平面应变问题,假定滑动面是一个圆弧,将滑弧圆心与半径转变为后缘剪入点、坡脚剪出点和过后缘点滑弧切线与x轴的交点等3个点的横坐标,然后以这3个参数为变量,给定合理的取值区间,应用黄金分割法搜索二维边坡的最小稳定系数及相应的临界滑动面。进一步假定均质土坡的三维空间滑动面为一旋转椭球体,旋转椭球体的竖向中轴面和二维的圆弧面一致,给定椭球体不同的水平轴半径值,采用以上二维滑动面搜索方法可求出不同水平半径所对应的三维最小稳定系数及相应的椭球面。结果表明:边坡的三维稳定系数没有极小值,但有极限值;对于横向延伸长的无限边坡,三维稳定系数逼近二维稳定系数,当旋转椭球长轴与短轴之比大于3时,二者很接近,边坡稳定性可简化为二维来分析;对于受地形、地下水等条件约束的短边坡,三维效应明显,在考虑实际边界条件的情况下按三维来分析。     

破碎岩体隧道洞口开挖诱导滑坡与古滑坡耦合分析

以大栗树高速公路隧道洞口施工为工程背景,研究了在考虑古滑坡因素下洞口工作面边坡失稳及其加固技术。利用钻孔测斜数据（BCD）和Midas GTS折减强度有限元分析模型,分别推测了最危险滑动面,得知两者滑动面位置相似。并采用不平衡推力传递法,基于BCD推断滑动面计算安全系数。以BCD和有限元法的滑动面为基础,将滑动面近似假设为对数螺旋线,考虑地形因素,建立考虑多台阶边坡上限分析模型,研究了不同加固措施对边坡稳定的影响。结果表明,3种方法计算出的边坡安全系数结果相近。     

盐津桥水库右坝肩下游岩体稳定与工程加固处理

盐津桥水库大坝上游220m为新建公路大桥，下游3km有一个国内有名的大型企业，因此大坝的安全尤为重要．盐津桥水库工程岩体边坡为顺层边坡，卸荷裂隙发育．根据裂隙及分布特征情况，采用三维刚体极限平衡法分析右坝肩下游在卸荷裂隙、软弱夹层或顺坡岩层、X节理下的岩体稳定性．由计算分析结果提出经济合理的边坡加固处理措施．     

边坡稳定Bishop法的实施新方法

Bishop条分法是边坡稳定分析的常用方法,传统Bishop简化法以圆弧滑动面作为前提.基于力平衡推导出适合非圆弧滑动面的安全系数计算方法,给出考题验证,在直线滑动面情况下,给出力学对比分析.     

基于余力矩的边坡临界滑动场方法及应用

基于常规极限平衡条分法的瑞典法、Bishop法以及不平衡推力传递法的条间力假定,将圆弧滑动面整体的滑动力矩与抗滑力矩之差定义为余力矩,在给定的安全系数下,利用简单有效的和声搜索算法寻求余力矩最大的滑动面作为给定安全系数下的危险滑动面,变化安全系数直至找到的危险滑动面的余力矩为零,该危险滑动面即为边坡的临界滑动面;鉴于取矩中心对计算结果的影响,对于非圆弧滑动面,采用滑面滑出端的余力替代余力矩作为控制指标,采用与圆弧滑动面下类似的寻找步骤即可得到非圆弧滑动面下的临界滑动面.通过两个典型土坡的算例分析证明了本文方法的可行性.     

岩质边坡稳定分析三维与二维的比较

提出岩质边坡沿软弱结构面滑移一剪切的三维稳定分析方法。在分析模型中,下滑体沿滑动面下滑,在其他的面上则产生剪切破坏。在结构面上满足莫尔库伦破坏准则,把剪切面上的摩阻力向下滑方向投影,由下滑体的力学平衡条件求解出未知力,通过迭代可以求得稳定系数。同时推导了摩阻力倾向与倾角的计算式,编制了相应的程序,并利用这个程序,研究了边坡长度、岩层与坡面夹角等因素对边坡稳定系数的影响,比较了三雏分析与二维分析的差别。     

几种常用边坡稳定性分析方法的比较

基于仿真软件Geo-Slop,应用Morgenstern-Price法、Spencer法、Janbu法和Bishop法,分别对深圳外环高速公路某路堑边坡在天然状态和饱和状态下进行稳定性分析,计算得到最危险滑裂面以及相应的边坡安全系数。同时,根据现场调查,基于不平衡推力法分析出边坡最可能的滑裂面,并计算得到沿该滑裂面的安全稳定系数。通过数值分析和现场调查结果对比,得出以下结论:坡体在天然状态的安全系数大于1.0,接近1.2,边坡是稳定的,而在饱和状态下其安全系数小于1.0,坡体不稳定;数值计算分析得到的滑裂面位置与现场调查分析得出的滑裂面的位置一致,证明了结果的可靠性;最后,考虑到该地区雨水多发,坡体在饱和状态下安全系数小于1.0,建议及时对坡体进行支护,防止边坡失稳。     

基于等分圆弧滑面土质边坡 的稳定性极限分析方法

基于等分圆弧滑面的简化条件,采用土塑性极限分析理论,建立了土质边坡极限分析模型,并推导得到了 土质边坡稳定系数计算公式。该方法考虑了圆弧滑面的内能耗散率作用和边坡土体自重荷载、地震惯性力及孔 隙水压力所做的外功率作用,可以解决土质边坡稳定性分析问题,是一种改进的土质边坡稳定性评价极限分析 方法。     

改进遗传算法在边坡稳定非圆弧滑动面搜索中的应用

利用遗传算法所具有的很强的适应度、鲁棒性、擅长搜索全局最优解等特点,将其应用于边坡稳定分析和设计中,可以克服传统方法容易陷入局部最优解的缺点.对于比较复杂的边坡,则其可能滑裂面并非圆弧状,利用遗传算法搜索得到滑裂面上一些离散点的坐标,从而得出滑裂面的位置及其对应的安全系数.通过实例计算,表明了遗传算法在该边坡非圆弧滑动稳定分析中的适用性.     

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。     

单纯形替换最优化方法在霍各乞铜矿边坡稳定性分析中的应用

当边坡内没有明显的断裂面控制边坡的破坏时，应用极限平衡方法计算边坡安全系数需要确定具有最小安全系数的滑面，边坡安全系数是可能滑面的函数，而只有最小安全系数才可代表边坡的安全程度，用最优化理论中的单纯形替换法对霍各乞铜矿边坡的最小安全系数和相应最危险滑面进行了分析与研究，为边坡的设计提供决策的依据。