“挡墙溃屈”型滑坡锁固段抗滑稳定性研究

“挡墙溃屈”型滑坡是一类典型的大型岩质边坡破坏失稳模式,锁固段的物理力学性能为该类边坡稳定性的控制因素。依据此类边坡的受力特征,将上部坡体按其地质结构（如岩体层面）划分计算条块,采用极限分析上限法求出上部坡体对锁固段的作用力（方向和大小）。通过对锁固段的极限剪切平衡分析,推导了剪切破坏模式下锁固段的稳定性系数计算公式。以四川溪口滑坡为例进行了应用分析。首先根据稳定性系数与锁固段剪切面倾角的关系,确定锁固段最危险截面位置。进而定量分析了最危险截面宽度与边坡稳定状态的相关性。研究成果对“挡墙溃屈”型滑坡的稳定性评价及灾害控制具有较好的指导意义。     

基于极限平衡法的边坡二三维比较分析

边坡稳定问题一直是岩土工程领域研究的重要课题。就目前的实际情况而言,大多数的边坡稳定分析方法仍倾向于定量分析方法中的极限平衡法,而且越来越多的学者热衷于三维安全系数分析,但对于二维与三维结果的对比分析现有文献鲜见。本文基于极限平衡方法运用SLOPE/W和3Dslope GIS对某滑坡进行二维和三维的安全系数计算,从而得出在滑坡稳定性分析中二维分析结果偏于保守,三维分析结果更接近实际情况的结论。     

基于塑性极限分析的长边坡三维稳定上限解

自然界边坡破坏存在两种不同的模式:普通边坡模式和长边坡模式。针对长边坡的破坏模式,基于塑性力学极限分析原理,构建了符合实际的机动许可的三维速度相容场。推导该破坏机构的外力功率与内部能量耗散,根据功能互等原理,将长边坡的三维稳定性问题转变为多约束条件下的非线性规划数学问题。该规划问题的最优解计算结果表明:长边坡的三维稳定性随着边坡宽度的增大而减小,当边坡宽度达到一定值后,边坡的三维稳定系数与二维情况较为接近(误差在5%之内),此时二维分析即可满足工程需求。     

一般形状边坡下准严格与非严格三维极限平衡法

采用极限平衡原理得到三维极限平衡解答是解决三维边坡稳定性分析的一种有效途径。通过对一般情况下的条柱进行受力分析,采用条柱前后侧面条间力参数λ₁、条柱左右侧面条间力相对前后侧面条间力比例参数λ及条柱滑动底面剪切力与滑动平面之间的夹角ρ这3个计算参数,建立能满足3个力和3个力矩平衡方程的准严格三维极限平衡计算公式。当采用相应二维条间力假设条件时得到三维Spencer法、M-P法和Sarma法,当令上述3个计算参数中的某些参数为零时,将本文准严格法转化为仅满足部分力学平衡条件的3种非严格法。经与经典算例对比,并以左右滑动面宽度和曲面不对称这2情况比较准严格法和非严格的计算差别,可知：①三维Spencer法、M-P法和Sarma法均与其他方法计算得的结果颇为接近,因而说明该方法的可行性;②滑动面非对称情况时,除忽略条柱前后侧面竖向剪切力使得到的非严格法计算得的结果较小外,准严格法与其他2种非严格法计算得的结果基本一致,说明非严格法同样可适用于三维滑动面非对称情况;③本文建立的三维极限平衡解答通用于准严格法和非严格法,且计算公式简单,无需求解方程组,经过简单迭代即可得到稳定性的收敛解,因而较适用于工程实践。     

应用物理模型和三维非连续变形分析方法分析楔形体破坏

目前,大多数学者都采用极限平衡方法分析岩体中楔形体的稳定性,但这些极限平衡方法都有一些局限性.建立物理模型系统研究楔形体破坏,并应用三维非连续变形分析(DDA)方法分析这些物理模型,结果显示,三维DDA不仅给出了与物理模型试验相同的楔形体破坏模式(包括复杂的破坏方式、扭转滑动破坏),而且给出的楔形体随时间的运动轨迹亦相同.因此,发展的三维DDA由于考虑动力平衡和所有破坏模式(包括复杂的旋转破坏模式),可作为常规分析楔形体稳定性的方法.     

库区滑坡稳定性二维、三维分析与应用

库区滑坡的地形、滑床及其地下水位面等几何形状复杂,具有典型的三维特征,为了更合理地分析评价其稳定性,在同等条件下选取二维剩余推力法和三维极限平衡法同时进行计算对比分析。以某库区滑坡作为实例,分别运用二维、三维方法反演确定其强度参数,计算各典型库水位下的滑坡稳定系数,并对滑坡稳定系数在水库水位变化(包括上升和下降变化)的情况下进行了敏感性对比分析。结果表明,三维方法的计算分析结果更为客观、合理;而且综合二维、三维计算结果进行分析,可得到符合实际的结论,为分析评价库区滑坡稳定性提供了一条好的途径。     

既有线开行重载列车路基边坡稳定性分析

既有线开行大轴重列车是发展重载铁路的重要途径,但提高轴重会引起路基边坡稳定性的降低。通过采用传统极限平衡法(M-P法)、二维强度折减法、三维强度折减法探讨了重载铁路路基边坡的稳定性及破坏模式。结果表明:三种方法计算的安全系数比较接近,三维强度折减法计算的值略大;列车轴重、路基高度、路基坡度、抗剪强度指标是影响重载铁路路基边坡稳定性及破坏模式的重要因素,路基填料抗剪强度和路基高度的影响程度大于边坡坡率和轴重。     

梨园水电站下咱日堆积体稳定性分析

以梨园水电站坝前左岸分布的大规模下咱日堆积体为例,通过分析堆积体物质组成及堆积体与基岩接触面的物理力学特性,确定堆积体的边界条件,并初步判定其可能的变形及破坏模式。以此为基础,采用三维极限平衡方法对沿堆积体与基岩接触面的假设滑面及由二维极限平衡分析出的最危险滑弧拟合出的三维空间滑面进行了分析,确定了不同滑面的安全系数。根据有限元三维分析成果,基于位移梯度理论提出了堆积体三维滑面确定方法,分析方法能够搜索任意形式滑面,同时兼顾考虑堆积体的三维效应。分析表明各工况下堆积体稳定性均能满足要求,计算成果为工程设计提供了重要参考。     

圆形凸坡的稳定性分析

通过三维数值分析表明圆形凸坡的破坏模式接近于轴对称破坏,采用一般的三维破坏模式会使计算结果偏于不安全,揭示了目前三维分析方法中滑裂面形状的假设并非总是合理。构建了轴对称条件下的容许速度场,得到了内摩擦角(=0时圆形凸坡临界坡高的上限解。同时提出了轴对称破坏模式下,计算圆形凸坡安全系数的极限平衡方法。比较了圆形凸坡和长直坡的稳定性差异,圆形凸坡的相对半径越小、土体越接近于纯黏性土时两者的差异越大,坡度较小时前者较稳定,坡度较大时则相反,进而纠正了以往认为平面应变模型计算圆形凸坡偏于不安全的错误认识。     

基于Morgenstern-Price法边坡三维稳定性分析

 工程中边坡滑裂面通常都是三维空间上的一个曲面,采用传统的二维稳定性分析方法对其进行分析与实际不符。Morgenstern-Price极限平衡条分法(M-P法)是最严密的边坡二维稳定性分析方法,将其拓展并引入边坡三维稳定性分析中。通过类似于M-P法的条间力假定,建立一种新的边坡三维稳定性分析方法—基于M-P法边坡三维极限平衡分析法。给出2个验证算例,与现有几种方法对比计算结果表明：该法不仅计算结果更可靠,而且力学模型更为严谨,计算公式简便且易于编程,可在边坡工程设计及滑坡治理中推广应用。     

A three-dimensional slope stability analysis method using the upper bound theorem : Part I: theory and methods

A three-dimensional (3D) slope stability analysis method, based on its two-dimensional approaches proposed by Donald and Chen (Can. Geotech. J. 34 (1997) 853.) is presented in this paper. It starts from establishing a compatible velocity field and obtains the factor of safety by the energy and work balance equation. Optimisation is followed to approach the critical failure mode that offers the minimum factor of safety. The method is demonstrated to be identical to Sarma's limit equilibrium method (1979) that employs inclined slices, if it is extended to the 3D area. However, it has been established on a sound theoretical background supported by the upper bound theorem of plasticity. Test problems have demonstrated its feasibility. A feature of the method is its very simple way to obtain the factor of safety without complicated 3D force equilibrium evaluations. Limited assumptions are involved in this method and their applicability has been justified.     

三维简化Janbu法分析边坡稳定性的扩展

对三维简化的Janbu法进行了扩展，使得离散后在同一行上的各条块在水平横向的安全系数相等以及在同一列上的条块在水平纵向的安全系数相等，得到不同行(列)的安全系数，最后通过各条块底滑面的几何特性与受力分析给出其独立的安全系数以及各条块潜在的滑动方向。该方法拓展了传统极限平衡方法只给出坡体总体安全系数的思路，可对坡体局部稳定性和潜在滑动方向进行判定。该方法可适用于任意形状的滑面，还可分析包括考虑孔隙水压力、地质体分层、上覆载荷以及地震力等其他形式的外载。     

有限元强度折减法在边坡三维稳定分析中的应用

将强度折减法应用于边坡二维、三维稳定性分析中,并与传统极限平衡分析法的计算结果做了比较,得出强度折减法三维有限元分析边坡稳定性是可行的,对影响边坡稳定的因素进行了研究分析,并分析了三维边坡在面荷载大小相同但作用面积不同时的安全系数,指出边坡稳定具有三维效应,对边坡稳定分析有一定的指导意义。     

垃圾填埋场设计中的稳定分析问题

随着现代文明的飞速发展,废弃物排放量的大幅增长向以保护环境为手段的人类社会可持续发展发出了挑战。合理、安全地运用填埋手段处置城市废弃物成为关注的焦点。介绍了填埋场设计中所涉及的稳定问题并进行了初步分类。对各种稳定破坏模式进行了分析,给出了接触面处废弃物的稳定系数的简易计算方法,以指导填埋场设计中对稳定问题的分析计算。     

乌东德水电站坝址区地下水渗流三维非稳定流数值模拟

 针对乌东德水电站坝址区水库蓄水后的绕坝渗漏问题及地下水渗流二维和准三维稳定流模型的不足,在充分分析坝址区工程地质和水文地质特征的基础上,概化出乌东德坝址区地下水系统的水文地质概念模型,建立坝址区地下水渗流三维非稳定流数值模型,并采用有限差分法和预处理共轭梯度法对模型进行了求解。在天然工况、有帷幕正常蓄水和无帷幕正常蓄水3种工况坝址区地下水三维渗流场模拟的基础上,根据水均衡原理,计算各种方案枯水期和丰水期坝址区的渗漏量,结果表明,正常蓄水工况下,右岸绕坝渗漏量约为左岸的5.7倍,防渗处理后总渗漏量可减少72.98%,丰水期左、右坝肩和坝基的绕坝渗漏量均较枯水期有所降低。该模型稳定性好,收敛速度快。     

陡倾层状岩质斜坡极限平衡稳定分析

针对自然界中的层状岩质滑坡绝大部分呈现出明显的三维形态特征,在倾倒破坏极限平衡二维推导分析方法的基础上,考虑层状岩质斜坡的三维受力状态,进行三维力系的简化与等效,提出了考虑三维受力的倾倒分析方法,在考虑真倾角方向的倾倒极限平衡分析中,将层状岩质滑坡近似为悬臂梁处理。并以重庆鸡冠岭滑坡为例进行验证分析。计算结果表明:1自然状态下,鸡冠岭斜坡处于稳定状态;2地下采空状态下,鸡冠岭煤层上覆岩层逐层发生倾倒破坏,并挤压下伏阻滑关键块体,导致关键块体剪出破坏后形成滑坡。该分析结果与实际情况基本一致。     

唐家山滑坡后壁残留山体震后稳定性研究

 在对残留边坡现场地质调查基础上,根据坡体表部裂缝分布、延伸长度和贯入深度,结合唐家山高速滑坡形成机制,推测残留山体除表层零星塌滑外,仍存在较大规模滑坡的可能,其破坏模式以坡顶拉张裂缝贯穿下错→坡体中部沿顺层滑移→前缘切层剪切破坏的拉裂–滑移–剪断三段式为特点。根据该破坏模式,对残留山坡分别考虑在天然、持续暴雨以及地震等不同工况下,按二维和三维折线型潜在滑面进行稳定性计算和分析。结果表明,残留山坡整体稳定,但浅表部稳定性差。在此基础上,对残留山坡提出相应的整治措施建议。     

Stability analysis of large slurry shield-driven tunnel in soft clay

The face stability of large slurry shield-driven tunnels is investigated by an upper bound approach in limit analysis and three-dimensional numerical modelling for the Shanghai Yangtze River Tunnel. Both the local failure and global failure in collapse and blow-out are studied. Firstly, the upper bound solution for local stability is presented, taking into account the gradient of slurry pressure. The maximum tunnel diameters for given site conditions could be determined by this solution. Then, the progressive global stability mechanism is studied using a multiblock model of upper bound theorem. The analysis shows that it is necessary to take into account the partial failure in large size slurry shield-driven tunnels, especially in the case of blow-out. The global blow-out of the partial upper part of the tunnel face occurs when the slurry pressure is too great; while the global collapse of the whole tunnel face occurs when the slurry pressure is too small. The failure mechanisms and critical slurry pressures obtained from both the multiblock model to numerical simulations are compared with each other.     

基于滑面正应力修正的极限平衡法的研究现状

基于滑面正应力修正的极限平衡法是近年来发展起来的一种边坡稳定性分析方法,具有良好的发展潜力。在已有工作的基础上,对该方法的研究成果作了系统的归纳总结,主要包括基本理论的建立和完善、二维与三维极限平衡研究和典型工程应用等三大方面。同时介绍了借助该方法的基本原理在加固边坡的稳定性、三维边坡滑带强度参数的反演分析、地震作用下的三维边坡稳定性评价、三维边坡稳定性分析中的端部效应等方面取得的进展。最后,对该课题的研究不足和下阶段的研究方向进行了阐述。