不排水条件下开挖边坡稳定性极限分析

为了在初期勘察阶段少量室内和现场试验基础上准确快速地对开挖边坡进行稳定性评价,提出了一种新的边坡稳定性评价方法。基于极限分析上限定理,推导不排水条件下开挖边坡二维稳定性极限分析理论,根据理论公式编程计算,得到不排水条件下开挖边坡稳定系数图表及滑动面变化规律,从而建立不排水条件下开挖边坡稳定性评价方法。结果表明,以极限分析上限定理为依据确定边坡稳定系数和不排水抗剪强度比值的关系、滑动面与限制深度的关系来评价边坡稳定性,其物理意义明确,计算结果客观,相比于极限平衡法和数值分析法,极限分析法更适合于开挖边坡的稳定性评价。     

黏土盾构隧道开挖面被动破坏研究

盾构隧道施工中控制合理的开挖面支护压力是维持开挖面稳定安全的关键。为了研究黏土盾构隧道开挖面被动破坏的机理,通过采用考虑分段掘进和开挖卸荷引起土体强度折减的模拟方法分析黏土隧道开挖面由于支护压力过大引起的前部土体被动破坏模式、塑性区发展及相应地层位移,并探究隧道埋深、直径、土体性质等因素对开挖面被动极限支护压力的影响规律,结合离心模型试验确定开挖面被动极限支护压力合理控制范围。结果表明:①当开挖面支护压力逐步增大时,前部土体受挤压呈现铲形位移破坏模式,同时由于冲切作用在开挖面周围形成环状塑性区,开挖面前部纵向土体位移随着到开挖面距离的增加总体呈现先增大后减小至稳定的趋势,深层断面横向土体位移则近似符合正态分布曲线形式;②埋深和直径增大会不同程度地引起极限支护压力增大,土体性质对被动极限支护压力影响的敏感程度依次为弹性模量、内摩擦角、泊松比和黏聚力,建议被动极限支护压力控制范围为1~1.9倍的静止土压力。研究成果可供黏土盾构隧道施工控制参考。     

水作用下土石坝黏土心墙抗剪强度衰减规律

为得到土石坝黏土心墙在水作用下抗剪强度的衰减规律,依托济南卧虎山水库工程,通过模型分析和现场取样室内试验,研究了土石坝黏土心墙抗剪强度随含水率的衰减规律。研究建立了土石坝黏土心墙抗剪强度衰减的基本模型,推导了黏土抗剪强度的衰减公式,并分析了含水率和压实度对黏性土体抗剪强度参数的影响规律。结果表明:1黏性土体的黏聚力和内摩擦角影响其抗剪强度;2黏性土体抗剪强度衰减公式由强度参数的待定系数及其表达式构成,可分别通过室内击实试验求解;3压实度一定时,黏聚力随含水率的增大而减小,且最大内摩擦角对应最优含水率;压实度的增大引起抗剪强度增大,但内摩擦角对抗剪强度的影响不显著。     

考虑围岩抗剪强度空间变异性的隧道变形分析

为研究岩土体非均质性所产生的低抗剪强度区对隧道变形的影响,利用随机场的计算机模拟,考虑围岩抗剪强度空间变异性进行隧道变形研究。借助FISH语言将土性随机场与FLAC3D模型一对一单元映射,建立二维有限差分各向同性随机场,对不同相关距离和变异系数下低抗剪强度区的特点和发展模式进行分析,同时对各组多次试验结果开展概率统计分析,结合确定性结果研究低抗剪强度区对隧道变形的作用。结果表明,随机场计算机模拟可以很好地再现土层剖面土性的不确定性;增大相关距离和变异系数会导致低抗剪强度区域进一步发展,但两者发展模式有根本不同;低抗剪强度区域的存在会改变地应力对隧道各位置的作用程度。     

三峡库区某滑坡的稳定性分析与评价

结合试验资料,通过已知稳定状态的边坡反演其滑移面的抗剪强度指标,是进行边坡稳定性评价的一种重要方法.在研究三峡库区某滑坡的工程地质条件及滑坡体基本特征的基础上,分析了诱发坡体失稳的主要因素,评价了边坡的稳定性;基于边坡稳定性反演分析原理,进行了滑移面抗剪强度参数的反演计算,研究了各参数的敏感性.研究结果表明:该滑坡体当前处于极限平衡状态;抗剪强度参数c、φ对边坡稳定性的影响均很显著,其中φ的显著性强于c.最后得出参数的建议值握=10.0°,c=10.0 kPa.     

基于非线性抗剪强度指标的面板堆石坝坝坡稳定有限元分析

面板堆石坝坝坡稳定分析的关键是如何合理选择堆石材料的抗剪强度指标,以及如何选用能合理反映坝坡失稳破坏机理的抗滑稳定分析方法.本文结合工程实例,以面板堆石坝坝坡稳定安全系数为研究对象,通过与按线性抗剪强度指标计算结果的比较,研究论证了采用非线性抗剪强度指标的合理性.在采用非线性抗剪强度指标的前提下,通过与传统的刚体极限平衡法计算结果的比较,分析说明了有限元法计算结果的准确性与合理性.结果表明,对于面板堆石坝的坝坡稳定问题,采用基于非线性抗剪强度指标的有限元方法可以获得更为合理的结果.     

考虑参数空间变异的高风化岩质边坡可靠性分析

为探讨高风化岩质边坡参数的内在变异性,结合一阶可靠性理论(FORM)、改进拉丁超重要立方采样法(LHIS)的数值分析方法,对实际工程中的高风化岩质边坡进行概率稳定性分析。充分考虑高风化岩质边坡的岩石参数的空间变异性对边坡稳定性的影响,利用LHIS模拟计算得到安全系数的概率分布,同时利用FORM确定临界失稳破坏面的概率进行初步的敏感性分析,从而确定模型输入参数对边坡稳定性的影响;利用Spencer极限平衡法求出失稳破坏面的F_s来评价功能函数G(X)的值,并计算可靠性指标。结果表明:考虑岩石参数的空间变异性比传统单一变量更能真实反映高风化岩质边坡的特征;利用LHIS能比传统的抽样方法明显减少模拟次数,提高效率;可靠性理论及概率稳定性分析方法比传统的极限平衡法更适用于评价岩土参数空间变异的高风化岩质边坡的安全性。     

含水率对高液限细粒土砾与粉质黏土抗剪强度影响比较研究

近年来,随着极端气候的变化,土石坝安全性问题日益突显。为了研究不同筑坝材料对土石坝安全的影响,利用应变直剪仪对粉质黏土和高液限细粒土砾土样在不同含水率和实施不同正应力下进行不排水不固结快剪试验,研究不同含水量和不同应力情况对土的抗剪强度的影响。试验结果表明,粉质黏土在最大干密度和最优含水率时抗剪强度最大,在最优含水率以前随含水率越大抗剪强度越大,在最优含水率以后随含水率越大抗剪强度越小;而高液限细粒土砾的含水量越大抗剪强度越小。     

考虑边坡不同演化阶段的岩土体抗剪强度参数反分析

岩土体抗剪强度参数是边坡稳定性分析的关键参数。目前,大多数岩土体抗剪强度反分析法都只围绕着边坡工程的某一阶段进行分析。为了更加贴合实际边坡发育的动态变化,提出一种新方法。考虑边坡不同演化阶段的岩土体抗剪强度参数反分析是一种基于极限平衡方法,对自然坡、开挖边坡、失稳边坡这三个过程进行了全工程周期反分析,结合边坡稳定性分析的前提条件,并通过对两个工程实例的分析得到了岩土体抗剪强度在不同阶段的衰减规律。利用极限平衡软件进行计算验证了方法的有效性,符合实际情况,同时工程开挖会对边坡稳定性参数造成严重的不利影响。     

南边月河道整治工程边坡抗滑稳定计算分析

灵敏度高、抗剪强度低的软土边坡易受扰动而导致失稳,不管是饱和快剪还是固结快剪试验结果都很难真实反映土体抗剪强度指标.作者采用反算方法,使现状边坡在相对危险工况下采用稳定安全系数为1.0来反演软土层的抗剪强度指标,反演结果处于饱和快剪和固结快剪之间比较合理,为以后类似软土边坡的稳定计算分析起到了借鉴作用.     

渗透系数空间变异性对堤基渗透稳定影响的数值模拟

土性参数变异性较大是堤防工程风险管理面临的问题之一。在分析土体渗透系数空间变异性的基础上,通过随机数值模拟研究了堤防渗流场统计特征和堤基渗透稳定性。将土体渗透系数作为随机场,采用转动带法进行随机抽样模拟,通过蒙特卡罗方法分析渗流场分布,并计算堤基渗透失稳概率,结合堤防工程进行了计算分析。结果表明,渗透系数的空间变异性对渗流场有较大影响,随渗透系数和临界比降的变异性增大,容易造成局部渗流集中,堤基渗透失稳概率增大。     

土质边坡归一化变形量失稳判据研究

为建立土质边坡失稳的微观机理和宏观位移之间的关系,应用有限元强度折减法,分析了失稳过程中土质边坡土体单元应力状态和整体稳定性的联系,定义了边坡渐进破坏时潜在滑动面上土体单元的应力差;分别采用塑性应变区贯通、特征点位移突变、应力差等不同失稳判据对均质土坡的稳定性进行判断分析,验证了不同边坡失稳判据间的一致性与统一性。通过单因素敏感性分析方法,分析了边坡几何参数(坡高、坡比)与物理力学参数(弹性模量、重度、黏聚力、内摩擦角和泊松比等)对极限状态下边坡坡顶水平位移的影响;结合归一化变量的变异系数法,构建了以变形量为基础,同时考虑几何因素与物理因素的土质边坡归一化失稳判据,提出了边坡稳定性的评价方法。     

循环应力作用下饱和软粘土的不固结不排水强度与破坏准则

通过饱和软粘土循环三轴与循环扭剪试验,研究了循环应力作用下饱和软粘土不固结不排水强度的变化。结果表明,当循环破坏次数给定后,饱和软粘土的不固结不排水循环强度取决于试验土样受到的静剪（偏）应力,与其受到的围压力无关;当作用在试样上的静剪应力比（静偏应力比）从0.3变化至0.6时,饱和软粘土循环强度也逐渐增大;进一步依据Mises破坏准则,通过分析循环扭剪试验确定的循环剪切强度与循环三轴试验确定的循环压缩强度之间的关系,阐明了循环荷载作用下饱和软粘土不固结不排水强度满足Mises破坏准则。依据本文研究结论,可以通过特定试验建立描述一般应力状态饱和软粘土单元不固结不排水循环强度的变化关系。     

循环应力作用下饱和软黏土的不固结不排水强度与破坏准则

通过循环三轴与循环扭剪试验,研究了饱和软黏土不固结不排水循环强度的变化。结果表明：当循环破坏次数给定后,饱和软黏土的不固结不排水循环强度取决于土单元受到的静剪 （偏） 应力,与其受到的围压无关;当作用在土单元上的静剪 （偏） 应力比从0.3变化至0.6时,饱和软黏土循环强度也逐渐增大。进一步,通过分析循环扭剪试验确定的循环剪切强度与循环三轴试验确定的循环压缩强度之间的关系,阐明了循环应力作用下饱和软黏土不固结不排水强度满足Mises破坏准则。依据本文研究结论,可以通过特定试验建立描述一般应力状态饱和软黏土单元不固结不排水循环强度的变化关系。     

考虑土体强度空间变异性的单桩水平承载力研究

空间变异性是土体的固有天然属性,在确定桩基础承载力时理应考虑土的这一特性。应用已有的土体参数随机模拟方法,考虑不同的变异系数和相关距离,通过数值方法研究了土体强度的空间变异性对单桩水平承载力的影响。研究发现:确定性分析得到的单桩水平承载力明显大于考虑土体强度空间变异性后的单桩水平承载力均值,应用规范方法设计的单桩基础仍有失效的可能;相关距离对单桩水平承载力均值无明显影响,但承载力标准差随相关距离的增大而增大;随着变异系数的增大,单桩水平承载力均值随之减小,但承载力标准差随之增大。因土体强度空间变异性导致单桩承载力的不确定性,其分布规律可以用对数正态分布进行描述,据此规律可获得任一荷载下单桩基础的失效概率。     

水位上升对燕云重力坝坝基稳定性影响研究

为了研究水位变化对重力坝坝基稳定性的影响,以拟建燕云电站重力坝为例,采用有限元软件PLAXIS计算了坝体在水位上升过程中的抗滑稳定,重点研究了重力坝坝基破坏模式、抗滑稳定系数、塑性破坏区、渗流场以及防渗帷幕受力的变化情况。结果表明:水位上升对重力坝坝基破坏模式影响显著,水位较低时为浅层滑动,水位升高后为表层滑动;水位上升将导致坝基抗滑稳定系数减小,坝基塑性破坏范围增大,在坝踵处集中分布;防渗墙底部渗流速度最大,两侧剪应力主要分布在墙体中部与岩层交界处。研究成果对工程的顺利开展有一定指导意义。     

三峡水库消落带岩质边坡稳定可靠度分析

为了建立三峡库区消落带岩质边坡的可靠指标和失稳概率计算方法,基于极限平衡和可靠度分析原理,考虑边坡出流缝被堵塞和未被堵塞两种情况,采用不同的静水压力分布假设,建立了消落带岩质边坡在水压力作用下的力学模型。以暴雨工况下三峡库区重庆巫山箭穿洞岩质边坡为例,进行可靠度计算。计算结果表明:该危岩失稳概率达到26.76%,处于基本稳定状态,与实际情况相符合。采用控制变量法,分析了各敏感性因素对岩质边坡失稳概率的影响规律。研究结果表明:该消落带岩质边坡在滑面倾角增大时,稳定系数降低,失稳概率增大;在凝聚强度、内摩擦角、后缘裂隙倾角增大时,其稳定系数增大,失稳概率降低。研究结果可为三峡库区消落带岩质边坡的稳定性分析提供新的方法和理论依据。     

断层力学与几何参数对岩质边坡稳定性的影响

采用FLAC^3D强度折减法并对比slide极限平衡法,分别研究断层破碎带岩土体的泊松比、抗拉强度、内聚力和内摩擦角等力学参数及断层的断距、厚度、倾角、相对临空面的距离等几何参数对岩质边坡破坏模式和稳定性的影响。结果表明:边坡的稳定性随内聚力的增大而增大,且基本不受泊松比和抗拉强度的影响,2种方法得出的内摩擦角对边坡的稳定性影响规律有所不同;断层的几何参数对边坡的破坏模式和稳定性有较大的影响,并且影响程度大于其力学参数的影响。