复合土钉支护体系稳定可靠性分析

基于Fellenius法,建立了复合土钉支护体系整体稳定性分析的力学计算模型,推导了失效函数中各参数的计算方法及其偏导数;然后应用几何参数控制法建立了基坑边坡整体稳定性破坏时最危险破坏面的计算模型,并利用网格法实现了最危险破坏面的优化计算;最后利用设计验算点法计算了复合土钉支护体系整体稳定的可靠性指标,分析表明:土体的黏聚力、内摩擦角及土钉注浆体与土体间粘结强度的变异性对基坑边坡整体稳定性有较大的影响。     

考虑参数空间变异性的边坡可靠度分析非侵入式 随机有限元法

提出了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法。采用Karhunen-Loeve级数展开方法表征土体抗剪强度参数空间变异性,其中通过wavelet-Galerkin技术求解Fredholm积分方程得到相关函数的特征解。基于有限元滑面应力法计算边坡安全系数,采用随机多项式展开将隐式函数表达的安全系数替换为显式函数表达的安全系数,并编写了计算程序NISFEM。研究了所提方法在考虑土体参数空间变异性的边坡稳定可靠度分析中的应用。结果表明：提出的非侵入式随机有限元法极大地提高了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的计算效率,为解决复杂边坡稳定可靠度问题提供了一条有效的途径。考虑抗剪强度参数空间变异性的边坡可靠度分析存在临界变异系数,其随边坡安全系数的增加而增大。当抗剪强度参数的变异系数小于临界变异系数时,忽略土体参数空间变异性将会高估边坡失效概率。当边坡安全系数小于1时,边坡失效概率并不总是随着抗剪强度变异系数的增加而增大。此外,土体黏聚力和内摩擦角随机场间相关性对边坡失效概率具有十分明显的影响。     

基坑单支撑支护结构抗倾覆可靠度分析

采用结构可靠度方法分析基坑单支撑支护结构抗倾覆稳定性，充分考虑了参数的变异性。可靠度计算采用JC法和优化算法，分析表明两种方法计算结果相当接近，而优化算法更为简捷，便于应用。算例分析表明：当参数变异性较大时，采用安全系数评价抗倾覆稳定性不一定安全，采用可靠度指标评价则更合理；土体强度指标和支护桩嵌固深度的变异性对抗倾覆可靠度指标影响显著，支撑位置、土体重度和地面荷载的变异性影响很小，设计时可视为确定性变量：黏聚力、内摩擦角和嵌固深度的变异性对可靠度指标的影响依次增大，当嵌固深度变异性很大时可忽略黏聚力、内摩擦角的影响，而当内摩擦角变异性很大时，可忽略黏聚力的影响。     

预应力锚杆复合土钉支护稳定可靠度分析

针对预应力锚杆复合土钉支护结构的稳定可靠性分析问题,以极限平衡理论为基础,建立了基坑稳定性分析安全系数求解公式和可靠性分析功能函数。以土体力学参数为作为随机变量,应用 Monte Carlo重要抽样法计算了基坑稳定性可靠度指标和失效概率,通过工程实例进行了分析。分析表明：该稳定性计算公式计算的安全系数符合工程要求并且通过可靠性分析,因而使用该方法对复合土钉支护结构稳定性计算是有效的;基坑可靠性分析中,可靠度指标β和失效概率 Pf受土体黏聚力、内摩擦角与摩阻力的变异系数的影响较大,前者随变异系数的增大而减小,后者随变异系数的增大而增大;对于土体力学参数分布选型参数 c 采用对数分布,φ、qsik采用正态分布对可靠度计算分析比较合理。     

综合内摩擦角的变异性探讨

以概率统计为基础的可靠性理论在岩土工程支挡结构方面的应用是当前研究的领域之一。岩土工程的可靠指标计算是与土性参数的变异性息息相关,文中引进一种计算综合内摩擦角变异系数的方法,可为支挡结构可靠度规范修订作一参考。     

土体抗剪强度指标变异水平对边坡稳定安全系数取值的影响

针对传统的边坡稳定极限平衡方法不能考虑土体抗剪强度指标变异性影响的问题,基于极限状态的概率分析原理,采用 Monte-Carlo 法对均质路堤边坡的稳定性开展了可靠度计算,讨论了稳定安全系数一定的条件下边坡失效概率随土体抗剪强度指标变异水平的变化规律,分析了安全系数与边坡可靠指标的对应关系及其随土体抗剪强度指标变异水平的变化特征。研究表明：边坡可靠度受土体抗剪强度指标变异性影响显著,呈现出随土体抗剪强度指标变异水平提高而急剧减小的趋势;为保证边坡具有相同的可靠性,安全系数的取值应与土体抗剪强度指标的变异性相适应,据此提出了基于可靠指标和土体抗剪强度指标变异水平的安全系数取值原则及其对应的三参数函数关系式。     

参数空间变异性对基坑周围土体变形影响分析

通过理论分析与数值模拟相结合的方法,主要对因土体参数的空间变异性及随机性对基坑周围土体的变形影响进行了分析,研究表明基坑周围土体的变形主要受到粘聚力单因素变化、粘聚力和内摩擦角双因素共同变化时的空间变异性与随机性影响,而内摩擦角单因素变化对其的影响较小;由于参数的空间变异性与随机性所影响的区域不同,基坑周围土体的变形也不相同,由此也可以反映出土体固有的结构性;因土体参数空间变异性与随机性,基坑周围土体上部多受影响,建议在工程施工过程中相对不考虑其变化特性的设计,应该增强上部的支护强度,以确保工程安全以及减少周围土体的地表沉降,研究成果对工程施工设计有一定的指导意义.     

黄河堤防边坡稳定性的可靠度分析

为了更能准确地评价黄河堤防边坡的稳定性,对可靠度理论在黄河堤防边坡稳定性分析中的应用进行了研究;可靠度理论是建立在概率统计基础上的,充分考虑了土体抗剪强度参数c、ψ值的变异性及其相关性等对边坡稳定的影响;利用编制的蒙特卡罗法边坡稳定可靠度分析程序进行了工程实例计算,得出的评价边坡稳定性的可靠指标比定值法得出的安全系数更能反映工程实际情况,具有极其重要的应用推广价值.     

参数空间变异性对基坑周围土体变形影响分析

通过理论分析与数值模拟相结合的方法，主要对因土体参数的空间变异性及随机性对基坑周围土体的变形影响进行了分析，研究表明基坑周围土体的变形主要受到粘聚力单因素变化、粘聚力和内摩擦角双因素共同变化时的空间变异性与随机性影响，而内摩擦角单因素变化对其的影响较小；由于参数的空间变异性与随机性所影响的区域不同，基坑周围土体的变形也不相同，由此也可以反映出土体固有的结构性；因土体参数空间变异性与随机性，基坑周围土体上部多受影响，建议在工程施工过程中相对不考虑其变化特性的设计，应该增强上部的支护强度，以确保工程安全以及减少周围土体的地表沉降，研究成果对工程施工设计有一定的指导意义。     

黄河标准化堤防渗流稳定可靠性分析

针对黄河下游堤防特点,将可靠性理论应用于堤防渗流稳定分析,基于蒙特卡洛方法研制了渗流有限单元法分析程序。通过大量的试验研究,对黄河下游堤防各种土质的土性参数进行了统计分析,得出了各类土体渗透系数的分布规律,提出了黄河堤防渗透破坏标准的建议,根据土体单元渗透破坏概率分析了渗透破坏区域的确定方法。利用该研究成果,具体计算分析了黄河下游5个典型部位不同淤背宽度时堤防渗流稳定破坏概率,对堤防渗流稳定性和淤背体合理宽度进行了深入探讨,对黄河下游堤防的标准化建设具有重要指导意义。     

Probabilistic stability analysis of earth dam slope under transient seepage using multivariate adaptive regression splines

Earth dams are widespread throughout the world and their safety has gained increasing concern from geotechnical engineering societies. Although probabilistic stability analysis approach has been widely applied to the safety assessment of geotechnical structures, few studies have been performed to investigate the effects of water level fluctuations on earth dam slope stability considering uncertainties of soil parameters. This study proposes an efficient probabilistic stability analysis approach by integrating a soft computing algorithm of multivariate adaptive regression splines (MARS). The calibration of a MARS model generally requires a large number of training samples, which are obtained from repeated runs of deterministic seepage and slope stability analyses using the GeoStudio software. Based on the established MARS model, the earth dam slope failure probability can be conveniently evaluated. As an illustration, the proposed approach is applied to the probabilistic stability analysis of Ashigong earth dam under transient seepage. The effects of the uncertainties of soil parameters and water level fluctuation velocity on the earth dam slope failure probability are explored systematically. Results show that the MARS-based probabilistic stability analysis approach evaluates the earth slope failure probability with satisfactory accuracy and efficiency. The earth dam slope failure probability is significantly affected by the water level fluctuation velocity and the coefficient of variation of the effective friction angle.

     

某铜矿尾矿坝稳定性分析研究

以某铜矿尾矿坝为例,进行了调洪演算分析和稳定性分析。鉴于尾矿坝在堆积过程中形成的材料变异性较大,以极限平衡理论和传统的安全系数法为基础,将可靠度理论引入尾矿坝稳定性分析中并进行了初步的分析。分析结果表明,目前尾矿坝处于稳定状态,尾矿材料的重度与粘聚力对稳定性的影响较大,内摩擦角的影响则很微小。     

不同破坏模式下重力式路肩挡土墙稳定性研究

根据不同破坏模式下路肩墙主动土压力计算公式,推导了重力式挡土墙的抗倾覆和抗滑移稳定系数与稳定方程表达式,研究了4种工况下墙后土压力、破裂角和稳定性的变化规律,对规范中提出的两种验算方法可靠度进行了对比分析,最后,分析了填料内摩擦角对挡土墙稳定性的影响,以供参考。     

渗流作用下粉砂地层中盾构隧道#br# 开挖面失稳模式离心试验研究

为研究渗流情况下开挖面支护力变化规律及失稳破坏模式,开发一整套离心模型渗流试验装置。通过开展不同内摩擦角干土和不同水头压力饱和土的试验,研究了不同土质开挖面支护力变化规律和前方土体渐进破坏机理,分析了同一种土渗流力对开挖面支护力及失稳响应机制的影响。结果显示,随着开挖面后撤位移S的增大,开挖面支护力P分为迅速下降(S ＜ 1.5D %)、到达极限支护力Plim后缓慢回弹(1.5D %≤ S ≤ 3D %)、逐渐趋于稳定值(3D % ＜ S) 3个阶段;开挖面支护力随着内摩擦角的增大而较小,随着水头压力的增大呈线性增大;土体失稳模式与土体内摩擦角有关,是一个由局部破坏到整体破坏的渐进过程,不同内摩擦角土体在土拱迭代过程中响应时间不同,渗流力加剧了土拱迭代速度和破坏力度,验证了渗流力具有各向异性。     

土坝坝体水分分布状态的数学模型和计算方法

土坝水分分布是影响坝体的应力和稳定的重要因素。本文首先讨论了非饱和土坝水分运动的原理,提出研究坝体内各点水分的一种实用的数学模型与数值计算方法,给出几种算例。研究结果指出:上述计算方法用于分析非饱和土坝坝体的水分非稳定转移问题是行之有效的。     

土钉墙三维稳定极限分析的可靠度计算

本文介绍了应用上限理论建立的土钉墙稳定性评估的三维极限分析模型。将该模型中的三个参数,土粘聚力、内摩擦角及土体与土钉表面极限摩阻力作为随机变量,采用可靠度分析方法,计算土钉墙失稳概率。通过在实际工程应用表明,与传统的用安全系数作为评判指标的计算方法相比,该方法具有可真实反映土性变化特征、计算工作量增加不多的优点。     

混凝土–堆石混合坝土压力模型试验研究

混凝土–堆石混合坝是一种新型坝体结构。混凝土墙后土压力的大小和分布会直接影响混凝土墙甚至整个坝体的稳定性,而目前针对其研究较少。基于此,开展混凝土–堆石混合坝模型试验,研究填筑和蓄水期混凝土墙的变位模式和墙后土压力分布,同时根据加卸荷三轴试验结果建立非极限状态下堆石内摩擦角发挥值、墙土摩擦角发挥值随位移的变化关系,提出初始位移的概念,在此基础上推导出考虑墙体水平位移的准极限状态土压力计算公式。研究表明:混凝土墙的变位模式以平动为主,墙后土压力随混墙体水平位移变化较大,蓄水结束时刻墙后土压力为填筑结束时刻墙后土压力的2倍左右;所提公式能够较好地反映土压力随墙体水平位移的变化规律,可作为库仑土压力的补充。     

Coulomb-type solutions for passive earth pressure with steady seepage

Present paper deals with the computing of passive earth pressure acting on the vertical rigid retaining wall supporting the soil mass subjected to water seepage. The basic assumptions of Coulomb’s theory and the 2-dimensional steady flow function are used. Three Coulomb-type solutions for the passive earth pressures are presented for the walls provided with three different drainage systems respectively. Based on the general solutions, the variations of the critical inclination of the failure surface and the coefficient of passive earth pressure with increasing the effective friction angle of the soil mass, the soil/structure friction angle, and the water/soil unit weight ratio are discussed. Two tables with values of the coefficients of passive earth pressure for Cases 1 and 3 respectively are also presented.     

土坝温度场反馈渗流场可行性研究

利用温度场连续分布监测成果反馈渗流场,能够克服传统渗流场点式监测的不足。通过实验室筑建均质土坝模型,并在模型内敷设分布式测温光纤及测压管等,同步获取渗流场与温度场信息。通过理论分析均质土坝温度场分布及变化与渗流梯度、水土温差、渗透系数、导热系数、比热以及时间等因素的关系,构建了均质土坝温度场反馈渗流场的数学模型,并进行了室内试验成果验证分析,实现了由温度场信息反馈渗流场信息。研究成果表明：土坝温度场信息推求渗流场信息是可行的,构建的土坝温度场反馈渗流场的数学模型是成立的。     

Coulomb-type solutions for passive earth pressure with steady seepage

Present paper deals with the computing of passive earth pressure acting on the vertical rigid retaining wall supporting the soil mass subjected to water seepage. The basic assumptions of Coulomb’s theory and the 2-dimensional steady flow function are used. Three Coulomb-type solutions for the passive earth pressures are presented for the walls provided with three different drainage systems respectively. Based on the general solutions, the variations of the critical inclination of the failure surface and the coefficient of passive earth pressure with increasing the effective friction angle of the soil mass, the soil/structure friction angle, and the water/soil unit weight ratio are discussed. Two tables with values of the coefficients of passive earth pressure for Cases 1 and 3 respectively are also presented.