考虑岩土体变形的边坡临界高度上限解

考虑岩石和土体变形，取对数螺旋面为破坏面，利用塑性力学中的极限分析方法对边坡的临界高度进行了研究,由库仑材料相关联流动法则推得了变形破坏区的速度场．由变形破坏机构得到了边坡临界高度上限解随坡角及岩土内摩擦角的变化规律．并通过比较发现：变形破坏机构对应的上限解略小于刚体平动机构对应的上限解，略大于刚体转动机构得到的上限解．     

抗滑桩加固边坡稳定性3维极限上限拓展分析

抗滑桩作为常用的边坡加固手段,被广泛应用于工程实践中,其影响下的边坡稳定性分析,具有较高的理论和实践价值。采用极限分析上限法,通过引进参数拓展了边坡3维计算模型,建立了内外功率平衡的边坡安全系数计算框架,并通过优化计算得到一定参数条件下边坡的安全系数上限解和最危险破坏机构形状。在此基础上,分析了抗滑桩加固后边坡破坏模式和稳定性受抗滑桩位置、桩距、坡角、机构限宽等参数的影响规律,并讨论了不同参数条件下破坏面形状的变化规律和边坡稳定性变化的内在机理。结果表明：最安全抗滑桩位置不受机构限宽影响,位于坡面中点与坡顶间的某一位置;当机构限宽较小且抗滑桩位置靠近坡趾时,边坡破坏面通过坡面。抗滑桩位置距离坡趾越远,破坏面越靠近坡面且曲率越大。当桩距较小时,边坡倾向于在抗滑桩位置上方发生次级滑动;边坡整体安全系数随桩距的增大而降低。随着机构限宽的增大,边坡安全系数逐渐降低,并逐渐接近2维破坏机构的安全系数。边坡破坏机构随桩距和机构限宽的增大而增厚。当坡角较小时,边坡破坏面通过坡趾下方。本文方法不仅对边坡破坏机构类型的拓展具有理论意义,而且实现了计算结果的进一步优化。     

层状岩质边坡临界高度极限分析上限解

为了确定层状岩体边坡稳定的临界高度,把层状岩体视为横观各向同性材料,采用抗剪强度随所求方向与层面之间的夹角线性变化的关系,导出了利用极限分析上限定理计算层状岩体边坡临界高度的方法。应用本方法对文中边坡进行了计算分析,结果表明,对算例中的竖直边坡,岩层倾角在48°~70°时,边坡将发生顺层面的破坏,否则发生切割层面破坏;另外,三峡库区某边坡的计算结果与工程实际相符。该方法可以用于指导层状岩体边坡开挖。     

岩石边坡平面滑动时的临界滑面倾角的探讨

在岩石边坡中，当出现平面滑坡时，如果边坡内没有确定的滑面，滑面的临界倾角不仅仅是边坡倾角和破坏面摩擦角的函数，而且还应该是滑体高度、破坏面的黏聚力和岩体重度的函数．通过推导和计算得知，滑面的临界倾角与边坡倾角呈线性关系，与破坏面摩擦角呈二次函数关系，与滑体高度呈对数关系，与破坏面的黏聚力呈负指数关系，与岩体重度呈二次函数关系．此外，当边坡中有张裂缝和水时，滑面的临界倾角还与张裂缝的深度和水位高度有关.     

节理岩质边坡稳定性分析及其工程应用

采用有限单元法对含节理岩质边坡进行应力应变及稳定性分析,得到边坡岩体的应力分布及变形特征;通过强度折减,得到边坡的稳定安全系数以及可能的最危险滑动面;了解边坡破坏的主要控制因素及破坏过程.以某水电站坝轴线处岩质高边坡为例,采用有限单元法对边坡进行了稳定性分析.结果表明:对于含节理的岩质边坡,有限单元法可以分别研究岩块和节理的屈服情况,为分析边坡可能发生的破坏形式及破坏过程提供依据;通过工程实例验证了有限单元法在节理岩质边坡稳定性分析中的可行性.对于大型工程的含节理岩质高边坡,采用有限单元法分析其稳定性,并与刚体极限平衡方法的计算结果进行对比,能够更好地反映边坡的变形及稳定状态.本研究成果对类似边坡工程具有一定的借鉴作用.     

非线性破坏准则的竖直边坡稳定性分析

采用极限分析方法进行边坡稳定性分析通常采用线性MohrColumn破坏准则。但大量实验证明,岩土体的破坏包络线是非线性曲线。基于切线法和积分的思想,推导了基于非线性破坏准则的极限分析上限法求解竖直边坡稳定性和临界高度的计算公式。应用该方法计算了竖直边坡的稳定系数,并与文献中的计算结果进行了比较,结果相差很小。另外,对非线性破坏准则强度参数对竖直开挖边坡稳定性的影响分析结果表明,这些参数对边坡的稳定性分析结果起关键作用。     

阶梯梁在脉冲载荷作用下的动态响应

目的对空间结构在侧向脉冲载荷下的塑性破坏进行分析．方法将结构简化成刚塑性自由阶梯形梁,建立基本运动方程用以对结构进行分析．结果得到梁对应于均匀分布动载下的残余塑性变形及刚体运动解,给出航天飞机和某导弹临界断裂破坏的条件．结论自由梁形的空间结构在均布载荷下的破坏是可能的,但在空间要困难得多．     

顺层岩质边坡多级滑动模式及成因机理分析

为了研究含软弱夹层顺层岩质边坡在降雨作用下的多级滑动模式,基于极限平衡法,对于受控于软弱层及坡体多条陡直贯通裂隙的顺层岩质边坡,全面考虑了坡面倾角(α),岩层倾角(β),坡脚临空面高度(h)和滑面长度(L)边坡几何参数以及滑体重度(γ),滑带强度(c,φ)物理力学参数,建立力学分析模型,通过公式推导确定了在不考虑地震荷载和水力作用条件下,滑带岩土软化及蠕变过程中不同强度参数下边坡的3种类型:整体稳定型,局部稳定型和整体不稳定型,从机理上分析了强降雨过程中整体稳定型和局部稳定型边坡的多级滑动模式,并推导2类滑坡启动时后缘贯通裂隙的临界充水高度和临界降雨强度.结果表明:整体稳定型边坡破坏模式一般为牵引后退式;对于局部稳定型边坡,当贯通裂隙对应的滑面长度L≤Q(抗滑力与下滑力差极大值点对应滑面长度)时其破坏模式表现为牵引后退式,当QLP(抗滑力与下滑力平衡点对应滑面长度)时其破坏模式表现为推移前进式.     

开挖边坡变形和稳定性有限元分析

采用有限元方法对边坡开挖进行数值计算,得到开挖后边坡的变形情况,并通过抗剪强度折减技术对开挖后的边坡材料进行强度折减,得到边坡破坏时的临界滑面和安全系数。有限元方法的计算结果不但能评价边坡的稳定性,还可得到潜在的危险区域,对边坡开挖施工有一定指导意义。     

基于变形分析的3维边坡滑动面搜索新方法

针对3维强度折减法定量化确定滑动面的不足,提出了一种新的3维边坡滑动面搜索方法。边坡岩土体变形只有超过临界值后,才能产生滑裂破坏。因此可以根据3维强度折减法所得的位移场,采用临界位移等值面（即3维滑体与稳定体的分界面）定义临界滑动面。根据特定剖面边界的剪应变增量极大值点确定滑体剪出口位置,据此求解对应的临界位移值。采用自编的FISH程序将临界位移节点3维坐标和对应的位移值输出,通过离散节点网格化搜索滑动面。对不同实例进行分析,包括匀质边坡、坡顶荷载作用下的边坡、含软弱夹层的边坡以及凸面边坡等。研究表明,即使是匀质边坡,其滑动面形状都不能简单地假设为球面、椭球面或对数螺旋面。算例分析也进一步说明了3维强度折减法的优势,即不需要引入滑动面形状,更能真实地反映3维边坡破坏机制。     

土石混合体边坡稳定性的三维颗粒离散元分析

为探究土石混合体边坡的稳定性和破坏机理,基于土工离心模型试验基本原理,结合已开发的不规则块石和土石混合体三维离散元建模方法建立土石混合体边坡细观结构的三维离散元模型.引入颗粒流强度折减法并提出基于能量演化的方法来判别边坡失稳破坏.利用提出的土石混合体边坡三维离散元建模方法和稳定性分析方法,分析不同块石含量、块石形状、空间结构、空间形态等因素对土石混合体边坡稳定性和破坏模式的影响,并揭示这些因素影响的细观机理.结果表明:随含石量增加,土石混合体边坡的安全系数逐渐增大;土石混合体边坡中呈现出多滑动面现象,且滑面较为曲折,具有明显的绕石特征,坡脚部位的部分大块石使得剪出口的位置发生明显的改变;随块石形状由球体、卵石到碎石,土石混合体边坡的安全系数逐渐增大;上覆堆积体相对较厚且坡度不是很大的二元结构边坡或一元结构边坡的破坏模式主要是堆积体内部发生的弧形滑动破坏,上覆堆积体厚度不大且基岩面相对平整的二元结构边坡的破坏模式主要是沿基-覆界面的整体平移滑动破坏;随土石混合体边坡空间形态由条带型、敞口型到锁口型,其安全系数逐渐提高,其中锁口型边坡具有显著的支撑拱效应,且含石量越大这种效应越明显.     

顺倾向层状岩质边坡溃屈破坏分析

为了解顺倾向层状岩质边坡的溃屈破坏特性,根据多层层状岩质边坡的溃屈破坏模式,并考虑静水压力和地震的影响,建立了相应的力学模型.采用特殊函数理论进行分析,得出各层岩体溃屈曲线的理论公式,对此类边坡溃屈破坏的临界坡长和破坏位置进行了求解.分析了岩石弹性模量、层间滑动面强度、岩层厚度、层面倾角等因素对此类边坡溃屈破坏临界坡长的影响.针对工程实例的分析结果与实际情况符合较好,证明了该理论的正确性.     

Comprehensive analysis of slope stability and determination of stable slopes in the Chador-Malu iron ore mine using numerical and limit equilibrium methods

One of the critical aspects in mine design is slope stability analysis and the determination of stable slopes. In the Chador Malu iron ore mine, one of the most important iron ore mines in central Iran, it was considered vital to perform a comprehensive slope stability analysis. At first, we divided the existing rock hosting pit into six zones and a geotechnical map was prepared. Then,the value of MRMR (Mining Rock Mass Rating) was determined for each zone. Owing to the fact that the Chador-Malu iron ore mine is located in a highly tectonic area and the rock mass completely crushed, the Hock-Brown failure criterion was found suitable to estimate geo-mechanical parameters. After that, the value of cohesion (c) and friction angle (e) were calculated for different geotechnical zones and relative graphs and equations were derived as a function of slope height. The stability analyses using numerical and limit equilibrium methods showed that some instability problems might occur by increasing the slope height.Therefore, stable slopes for each geotechnical zone and prepared sections were calculated and presented as a function of slope height.     

水平成层土质边坡破坏机理研究

针对水平成层土质边坡的成层特性,建立室内模型试验模拟其承载特性以及破坏机理,运用FLAC3D数值模拟技术与室内模型试验相互验证分析,得到了层状边坡在坡顶加载情况下的荷载-位移规律、极限承载力、滑动面形态和位置。研究结果表明,极限承载力随分层厚度的增大而增大,而边坡高度对极限承载力的影响甚微。再运用FLAC3D数值模拟技术进行拓展分析,利用成层土坡与均质土坡破坏机理的联系得到了成层土坡剪出高度与加载宽度以及坡比的关系,同时得到了水平成层土坡不同破坏模式的临界坡比,所得结果对实际工程具有一定的参考意义。     

不同含石率及基覆岩层倾角下土石混合体边坡稳定性分析

为准确地分析土石混合体边坡的稳定性，提出了一种可考虑不同块石含量、块石随机分布及基覆岩层倾角的边坡稳定性分析方法。该方法根据土石混合体边坡中的块石含量、级配以及基覆岩层倾角，随机生成了含石率从10%～60%、基覆岩层倾角从0°～20°的边坡模型，每种含石率及基覆岩层倾角均考虑8个不同的块石分布位置，最后将生成的模型导入到Optum G2中建立土石混合体边坡模型，采用有限元极限分析法对该类型边坡的稳定性进行了分析，并将计算结果与采用Kalender等效强度参数模型所得的结果进行了对比验证。研究结果表明，由于块石空间分布位置的不同，相同含石率及基覆岩层倾角下土石混合体边坡的最大、最小下、上限安全系数变化较大；相同含石率下，随着基覆岩层倾角的增加，边坡的下、上限安全系数的平均值变化相对较小；土石混合体边坡坡体中的剪切带呈现出“绕石”、“分流”以及“包含”这3种典型的扩展模式；通过将本文方法与Kalender等效强度参数模型所得的安全系数进行的对比分析，验证了作者所提方法的可行性。研究结果可为土石混合体边坡的设计及施工提供参考依据。     

动态子结构法在凸起地形地震动响应中的应用

为研究山地地形对地震动放大效应的影响,满足实际工程中山地建筑地震动设计的需要,以单峰凸起地形为例,引入动态子结构法,计算地形坡角在30～60°,凸起高度20～80 m和平台段宽度50～600 m共60个不同尺寸岩质凸起地形在地震动输入下的响应,得到不同尺寸凸起地形下模型各点加速度和频谱特性变化规律.结果表明:与传统有限元分析方法相比,动态子结构法在保证计算精度的同时,能很大程度提高计算效率;凸起地形对地震动放大效应影响较大,坡脚到坡顶地震动响应不断增大,坡顶平台中点放大效应最为明显;随地形坡角和坡高增加,地形对地震动的放大效应呈增大趋势;坡角和坡高一定时,随地形宽度增加,地形凸起高度较小时,地震放大效应呈增大趋势,反之凸起高度较大时,地震放大效应呈降低趋势;地形凸起尺寸的增加会激发高频段反应的加剧,同时降低低频段反应峰值.     

Mechanism of action of cracks water on rock landslide in rainfall

In worldwide, the most common triggering factor of rock landslides is extended and intense rainfall. However, different from the soil slope failure caused by softening action of infiltration rainwater, the mechanism of rock landslide in rainfall is not clear. From the view of fracture mechanics, the propagation of cracks on rock slope and the development of sliding surface were researched. Then based on hydraulics formulas and using Sweden arc method, the influence of crack water on stability of rock slope was quantitatively studied. Finally, an example was given to check the theoretical approach. The result shows that the development of sliding surface of rock slope is mainly caused by crack propagation under hydrostatic pressure when the stress intensity factor K _I at crack tip is bigger than the toughness index of rock fractures K _IC, and the failure of slope is the result of hydraulic action of crack water and the softening of materials on sliding surface when the depth of crack water is bigger than a minimum value h _min.