岩质边坡单折线滑动面稳定性影响因素分析

针对岩质边坡单折线形滑动面这一特定滑动模式,主要从内因方面对边坡的影响因素进行分析,先采用多因素正交试验对影响单折线滑移型岩质边坡稳定的因素进行敏感性分析,得出下滑面黏聚力、坡高、坡角和下滑面摩擦角的敏感度高于其他因素,继而对工程中较关注的滑动面上物理力学参数对边坡安全稳定性进行分析,得出在黏聚力变化和一定时,对稳定系数的影响.     

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.     

地震作用下顺层岩质边坡锚固特性的拟动力分析

实践证明锚杆对边坡加固效果明显,但目前对地震作用下岩质边坡的锚固机制研究还不够深入,因此研究锚固边坡的抗震性能对于边坡锚固的优化设计具有重要意义。采用拟动力法模拟地震加速度时程曲线的输入,并基于极限分析上限定理推导地震作用下顺层岩质边坡临界无量纲总锚固力及锚固边坡稳定安全系数的表达式。通过算例对比分析锚杆倾角、节理面倾角、地震加速度影响系数、地震加速度放大系数、节理黏聚力与内摩擦角对边坡临界状态下总锚固力的影响。研究结果表明:边坡临界状态下锚固力与锚杆倾角、节理内摩擦角、水平向地震加速度影响系数及地震加速度放大系数正相关,与节理面倾角、竖向地震加速度影响系数及节理黏聚力负相关;随着节理内摩擦角的增大,水平向地震加速度影响系数及地震加速度放大系数对边坡临界状态下锚固力的影响越明显,而锚杆倾角、节理面倾角、竖向地震加速度影响系数及节理黏聚力的影响则逐渐减弱。     

黏土质隧道围岩抗剪强度参数的概率分布及优化实例

以长序列隧道浅埋段第四系坡残积黏性土的抗剪强度参数试验数据为基础,运用皮尔逊X2检验方法和有限比较法分析黏性土隧道围岩抗剪强度参数的概率分布类型并计算其所服从概率分布的概率密度函数。结合具体工程实例,运用贝叶斯(Bayes)方法对黏聚力、内摩擦角进行优化,探讨变异系数与概率分布类型选取之间的关系。研究结果表明:黏土质隧道围岩黏聚力和内摩擦角的最优分布概型分别为正态分布、对数正态分布;极值I型分布不适宜作为坡残积黏土质围岩黏聚力、内摩擦角的概率分布;当变异系数较小时,内摩擦角选用对数正态分布概型与正态分布、β分布相差较小;对于黏聚力,建议选择最优概型;黏聚力、内摩擦角经Bayes方法优化后变异系数减小,数据更趋于合理。     

基于蒙特卡罗法的加筋路堤稳定可靠性分析

软土路基上加筋路堤的稳定性可以采用圆弧滑动极限平衡法进行分析,加筋路堤的破坏可以归纳为圆弧内加筋的破坏、圆弧外加筋的破坏以及加筋路堤的整体破坏,建立了计算加筋路堤稳定系数K的3个不同的稳定系数表达式,运用蒙特卡罗法对设计参数随机变量与加筋土路堤稳定可靠指标的关系进行分析,通过数值计算发现密度越小,黏聚力、内摩擦角、筋材抗拉强度和筋土摩擦角越大,加筋土路堤稳定性越好,因此,在加筋土路堤可靠性设计中建议采用密度小、黏聚力和内摩擦角大的填料以及高强度筋材,并且重点考虑内摩擦角的变异水平。     

基于滑动面搜索新方法对地震作用下边坡稳定性拟静力分析

 采用一种适于任意曲线滑动面的新方法,对地震作用下边坡的稳定性进行拟静力分析。首先,通过算例对比分析验证新方法的可行性。然后,分别在地震竖直和水平加速度系数kv,kH变化时对边坡稳定性进行研究,在kH,kH与kv共同作用下对分层土坡的局部和整体稳定性进行探索,在土层参数变化时对边坡地震稳定性的影响进行分析,从而可得：(1) kH存在一个特殊值使kv的变化对边坡的稳定性影响很小;(2) 当kH和kv的增大引起临界滑动面范围增大时,会导致边坡由局部稳定性变为整体稳定性,当kH和kv的增大引起滑动面下滑点上移时,会导致边坡由整体稳定性变为局部稳定性;(3) 黏聚力 c的变化对滑动面范围影响较大,其对安全系数的影响与地震强度有关;(4) 不同土层参数时,kH对边坡稳定性的影响较kv大。     

蒙特卡罗法在边坡失效概率计算中的应用

为了定量地掌握蒙特卡罗法中抽样次数对固定滑动面失效概率的影响程度,针对两个边坡,分别假定潜在滑动面为圆弧和非圆弧,土体材料的黏聚力和内摩擦角为服从正态分布的随机变量,选取不同的滑动面,进行了不同抽样次数下的计算分析．对比分析发现：对于失效概率为0的滑动面而言,抽样次数的大小对结果没有影响,而失效概率大于0的滑动面,随着抽样次数的增加,失效概率有减小的趋势．     

岩堆斜坡路基极限填方高度的研究

以麻柳湾-昭通高速公路为工程背景,研究了岩堆斜坡路基的极限填方高度。针对不同的黏聚力c、内摩擦角φ和坡角α设计了96组方案,利用临界滑动场方法计算了岩堆斜坡上的路基极限填方高度,根据计算结果绘制了便于工程实用的路基极限填方高度H的速查曲线。根据该曲线可以开展如下工作:1)迅速获得已知岩堆斜坡的极限填方高度H,初步判断路基的整体稳定性;2)获得设计填方高度H'下路基填料的若干组最小强度指标,为填料的选择提供指导。研究结果应用于麻柳湾-昭通高速公路项目中,取得了良好的效果,也可为类似工程的初步设计提供简单实用的参考依据。     

考虑土体强度随深度变化的土坡稳定性研究

自然界中土体强度随深度变化情况普遍存在。通过数值方法对2层黏性土坡的稳定性进行了模拟,重点分析了土体强度随深度变化以及土层厚度对土坡安全系数和失稳滑动面位置的影响。结果表明,与采用上下土层性质平均值的均质土坡相比,考虑土体强度随深度变化的土坡安全系数更小;此外,土层厚度对土坡滑动面的位置具有重要影响,当上层土层厚度小于坡高,随着土体强度系数k的增大,滑动面出口向坡脚移动,入口向坡肩移动。     

强度折减法中折减参数对边坡稳定性计算误差影响研究

比较强度折减法与极限平衡法得出安全系数的差异,分析粘聚力c、内摩擦角φ、模型左侧坡高H、坡脚角度α、杨氏模量E、泊松比等不同折减参数对于安全系数计算误差的影响。     

基于FLAC3D软件的路堤临界高度数值模拟

基于强度折减法理论,运用FLAC3D软件,通过自编强度折减法计算了不同填土高度路堤的稳定安全系数,找出了安全系数为1.1时对应的填土高度,即为稳定控制的临界高度,并与传统公式计算的结果对比分析,对数值模拟确定临界高度的结果进行评价。运用FLAC3D软件进行路堤分级加载过程的数值模拟,通过分析不同填土高度时路堤中心的沉降变化、路堤坡脚的沉降及水平位移变化曲线,得到以变形控制的路堤临界高度,并与稳定控制的临界高度进行对比,说明数值模拟方法的合理性。     

挡土墙地震主动土压力的库仑解

传统的Mononobe-Okabe法在实际工程中有着广泛应用,但它仅适用于无黏性土的极限土压力计算,且不能给出土压力分布。基于极限平衡理论,视墙后填土为服从Mohr-Coulomb屈服准则的理想弹塑性材料,假定墙后塑性区的一簇滑移线为直线即平面滑裂面,考虑墙背倾角、地面倾角、土黏聚力和内摩擦角、墙土之间黏结力和外摩擦角、地面均布超载、塑性临界深度以及水平和竖向地震系数等因素的影响,建立较为完善的塑性滑楔分析模型,进而采用极限平衡法求解挡土墙地震主动土压力、滑裂面土反力及其分布,并且通过量纲一化的分析首次提出几何力学相似原理。研究结果表明,总地震主动土压力随水平地震系数代数值的增大而增大;但随竖向地震系数代数值的增大并非总是减小,当水平地震系数较大时,可能出现先减后增的情况。     

二次抛物线破坏准则下的黄土边坡稳定性分析

近些年来,极限分析理论在边坡稳定性分析中应用广泛。笔者首先以上限定理为基础,并基于二次抛物线破坏准则,采用外切线法引入了非线性强度参数c_t、φ_t;其次,考虑黄土抗拉强度较小,易出现拉裂缝的特性,推导出裂隙—直线型与对数螺旋线型破坏模式下黄土边坡极限高度与稳定系数的公式;最后,通过SQP(序列二次规划算法)法对陕北均质黄土边坡进行塑性极限分析,并与工程中常用的极限平衡法进行比较。结果表明了该方法的正确性以及在非线性取值方面的优越性。     

边坡地震稳定性分析的拟静力方法适用性研究

针对拟静力方法是否适用于水平设计加速度值较大条件下的地震边坡稳定性分析问题,选取两个典型均质土坡,分别采用极限平衡毕晓普方法与FLAC 2D强度折减方法进行了不同水平设计加速度条件下,地震边坡抗滑稳定性安全系数以及临界滑动面的变化趋势,研究结果发现:对于粘聚力较小的均质土坡而言,无论是极限平衡毕晓普法还是FLAC 2D强度折减法,静力条件下的临界滑动面较浅,随着水平设计加速度值的逐渐增大,地震边坡抗滑稳定安全系数逐渐减小,极限平衡毕晓普法得到临界滑动面基本保持不变,FLAC 2D强度折减法得到的剪应变云图逐渐变窄;对于粘聚力较大而摩擦角较小的均质土坡而言,静力条件下的临界滑动面较深,两种方法下,随着水平设计加速度的增加,抗滑稳定安全系数逐渐减小,临界滑动面逐渐加深,当水平设计加速度值增加到一定程度后,拟静力方法不再适用于地震边坡稳定分析。     

考虑黏聚力及放坡角度的土钉墙侧土压力计算

基于极限平衡理论及平面滑裂面假定,在考虑土黏聚力及放坡角度的基础上,推导了平面滑裂面剪切破坏角的数学表达式。结果表明:平面滑裂面剪切破坏角与土的黏聚力、计算深度无关,与放坡角度和土的内摩擦角均成线性关系。在剪切破坏角计算的基础上,建立了一个符合实际的土钉墙侧向土压力计算公式。实例计算结果表明:建立的土钉墙侧向土压力计算公式适用于不同放坡角度的土钉墙,不但适用于无黏性土,同样适用于黏性土。     

Taylor摩擦圆法在浸水边坡稳定性计算中的拓展

将Taylor摩擦圆法加以拓展,应用于浸水边坡的稳定性计算;叠加3个适当重度的独立边坡,按照Taylor摩擦圆法的原理,推导出水位下降情况下浸水边坡的稳定系数一般式,简化该式得到边坡在水位突降、水位缓降、不浸水及完全淹没等特定条件下的稳定系数解析式;利用推导的稳定系数计算式编写程序,搜索边坡的临界滑动面和最小稳定系数。结果表明:水位缓降条件下,稳定系数是黏聚力与坡高比值的线性函数,边坡陡时稳定系数随水位下降单调减小;边坡缓时稳定系数随水位下降先减小后增大,使稳定系数最小的水位在坡脚以上1/5~1/3坡高处;水位突降时边坡的稳定系数明显小于相应水位缓降时,并且水位突降幅度越大,稳定系数越小。     

基于三种强度准则下地基承载力的计算

现行地基承载力计算公式未考虑中主应力的影响,也未考虑侧压力系数K0的影响。基于平面强度理论,推导出SMP、Lade、M-C三大强度准则的统一表达式,进而推导出基于统一表达式的考虑K0变化的塑性界面方程,详细对比了三大准则在考虑K0及不考虑K0时塑性界面的特性。研究了内摩擦角、黏聚力及超固结度对于临塑、临界荷载的影响。结果表明:现规范采用的方法计算的临界荷载与同时考虑中主应力和K0变化的SMP准则得到的结果仅在内摩擦角较小时计算结果类似。临界荷载和临塑荷载随着内摩擦角或黏聚力的增大而增大。超固结度对于临塑荷载的影响很小,但对于临界荷载影响较大,且随着内摩擦角的增大而增大。     

盾构开挖面极限支护力的简化计算公式

盾构开挖面极限支护力的确定是盾构法施工中一个需要解决的重要问题,基于楔形体模型对盾构开挖面极限支护力的简化计算研究,提出了极限支护力可以通过线性拟合得到。该方法将极限支护力简化为砂土内摩擦角φ的线性公式。通过对地面附加应力P₀=0,砂土的重度γ=18 kN/m³,开挖面直径D=6 m,埋深H=10 m时的lnσ_T与φ的关系曲线的线性拟合得到该条件下的盾构开挖面的极限支护力的简化计算的线性公式,又通过引入砂土的重度影响系数a、盾构的开挖面直径影响系数b和埋深的影响系数c,得出了在一定范围内适用的考虑砂土的重度、盾构的开挖面直径和埋深等影响因素的盾构开挖面的极限支护力的简化计算的线性公式,简化了盾构开挖面极限支护力的求解过程。     

含水率和干密度对残积土抗剪强度参数的影响

在分析闽东南地区花岗岩残积土物理力学特性的基础上,对3类非饱和残积土的含水率(ω)和干密度(ρ_d)与抗剪强度指标(c、φ)进行相关分析,建立了针对闽东南地区花岗岩残积土含水率和干密度与抗剪强度指标之间的经验公式。研究结果表明:粘聚力的对数与含水率呈负相关,随着含水率的增大,残积土黏聚力总体呈减小趋势;内摩擦角在含水率增大过程中具有非线性衰减的趋势,且集中在一个范围内变化;3类残积土在高密实度下的ω~φ具有峰值点,土体密实度对粘聚力的影响可用线性正相关来反应;一般情况下,干密度值越大,残积土粘聚力值和内摩擦角也越大。利用建立的经验公式,可为花岗岩残积土边坡的勘察、设计和施工过程中土性参数的合理选取及可靠性分析提供参考。