应变软化土质边坡渐进破坏的演化模型

考虑到土体的流变效应 ,通过推广不平衡推力法 ,提出了具有应变软化性质的土质边坡渐进破坏的一个力学模型 .该模型采用Maxwell松驰模型描述局部破坏后滑裂面上土体的抗剪强度随时间的变化情况 ,用时间安全系数来描述边坡的稳定状态 ,并且不必假定渐进破坏从坡角开始 ,因而更接近实际情况 .通过数值模拟 ,清晰地揭示了边坡渐进破坏的历时演化过程 ,并证实了边坡的安全系数随时间推移而逐渐变小的规律     

降雨入渗对煤系膨胀土边坡瞬态稳定性影响分析

采用非饱和瞬态渗流有限元与极限平衡法相结合,对降雨入渗过程中煤系膨胀土边坡的渗流场与稳定场进行数值模拟,分析了土体渗透系数、降雨强度、降雨持时以及坡比等参数变化对煤系膨胀土边坡稳定性的影响。研究结果表明,土体渗透系数对边坡安全系数有较大影响,渗透系数较大的边坡在降雨48 h后,其安全系数出现陡降,最大降幅达到27. 82%。降雨强度越大,相同降雨持时的边坡安全系数越小,安全系数的降幅也越大。坡比对煤系膨胀土边坡的安全系数有显著影响,边坡安全系数随着坡比的减小而增大,在降雨强度为8. 33"10-7m/s的情况下,建议该类型土质边坡的坡比取值为1∶1. 5～1∶1. 75。     

基于强度折减法的不同坡角边坡稳定性分析

介绍了强度折减法的基本原理,在此基础上运用强度折减法分析边坡坡角对边坡稳定性的影响,运用ANSYS软件模拟不同坡角的边坡,分析计算不同坡角边坡的安全系数,通过计算得出不同坡角边坡围岩极限破坏时的折减强度参数,分析研究边坡坡角与边坡安全系数F、边坡围岩极限破坏凝聚力c’及极限破坏摩擦角‘φ’之间的关系。     

持续小强度降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的动态影响

以含水量作为土体抗剪强度的主要控制参量,分析了边坡含水量和抗剪强度随降雨时间的变化特性,建立了持续小强度降雨入渗条件下非饱和边坡土的总凝聚力和内摩擦角与时间的关系。随着降雨持续进行,边坡降雨影响区域扩大。通过FLAC3D进行强度折减,得到了持续降雨过程不同时间段的边坡动态安全系数和边坡失稳前的持续时间。工程计算结果表明,持续小强度降雨条件下边坡临界滑动面仍处在非饱和状态。     

不同模式下抗剪强度参数对路堤稳定性的影响

基于Mohr-Coulomb准则,采用FLAC3D分析了抗剪强度参数(主要是黏聚力和内摩擦角)对高填方路堤边坡安全系数及滑动面位置的影响.同时,提出了降雨条件下路堤稳定性的分析方法,并对不同折减模式下安全系数的变化规律进行了分析.结果表明:黏聚力和内摩擦角对安全系数的影响规律类似,对滑动面位置的影响规律相反;降雨入渗条件下,对抗剪强度参数的折减会使边坡滑动破坏面由路堤深层向浅层发展,折减程度越大,安全系数降低的程度越明显.     

高液限土和煤系土抗剪强度的水敏感性比较研究

为研究分布在广梧高速公路沿线的高液限土和煤系土的水敏感性,通过常规直接剪切试验测定了不同含水状态高液限土和煤系土试样的抗剪强度,对比分析了含水量对两者抗剪强度的影响,并探讨了实际工程中应对高液限土和煤系土问题的策略.研究结果表明:高液限土和煤系土的抗剪强度均与起始含水量具有明显的相关关系,起始含水量越大抗剪强度越小.随着含水量的增大,高液限土黏聚力的对数与含水量成线性关系减小,其内摩擦角则先小幅减小,后急剧减小.随着含水量的增大,煤系土黏聚力变化具有显著的分段性:先小幅减小,后大幅减小,且其对数与含水量成指数关系.含水量变化对煤系土内摩擦角的影响较小.粒组成分的不同是导致高液限土和煤系土水敏感性不同的主要原因.     

锚杆框架梁支护膨胀土路堑高边坡稳定性分析

以江西万载至宜春高速公路某膨胀土路堑3级高边坡为研究对象,利用有限差分方法对锚杆框架梁支护结构与坡体共同作用下的边坡稳定性进行了三维数值计算,分析了不同坡级锚杆参数对路堑高边坡变形和安全系数的影响规律。结果表明,边坡安全系数并不是随锚杆长度的增加而持续增加,而是存在一峰值,锚杆布设角度对边坡安全系数影响较小,而对边坡变形有显著影响,不同坡率的各级边坡存在最优锚固角。     

顺层岩质边坡滑剪破坏规律研究

为掌握顺层岩质边坡滑剪破坏特征及规律,首先概化了该类边坡地质力学模型,再引入了严格极限平衡分析方法,最后系统性地开展了滑体厚度、边坡高度、陡倾和缓倾结构面倾角及强度对边坡稳定性规律的影响研究。结果表明：边坡安全系数随滑体厚度增加而先减小后增加,存在一个最小安全系数对应的最危险滑体厚度,该最危险滑体厚度随陡倾结构面倾角增加而减小,且随陡倾结构面强度增加而增加,随缓倾结构面强度增加而减小。研究成果可为类似顺层岩质边坡滑剪破坏评价和治理提供参考。     

含水率对残坡积土强度特性的影响

水对边坡土体的变形和强度有着重要的影响。通过对三峡库区某边坡残坡积土进行不同含水率下的直剪试验,研究含水率对其剪应力-位移以及强度的影响规律。结果表明:残坡积土在低含水率下的剪应力-剪切位移关系呈应变软化,在高含水率下呈应变硬化,且含水率较低时竖向压力对残坡积土的应力-应变曲线亦有影响,随着竖向压力增加,剪切软化现象逐渐减小;土体抗剪强度随着含水率的增大而呈非线性减小,减小的速率表现出先大后小的特征,土体塑限为其抗剪强度减小快慢的分界点;土体黏聚力随着含水率的增大呈二次多项式形式减小,土体内摩擦角整体上随含水率的增大而变小,但变化规律不明显。     

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。     

剪胀角对土质边坡稳定安全系数的影响

通过数值模拟探讨了边坡土体的剪胀对边坡稳定的安全系数的影响,得出了剪胀性对边坡稳定具有积极的作用,且其影响程度与坡高及边坡土质材料有关的结论。同时,建议对于土质材料以粘土或粉质粘土为主的边坡,考虑剪胀角后的安全系数可增加0.03;而对于土质材料以粉土或砂土为主的边坡可增加0.02。     

边坡强度参数对于稳定性影响的极限平衡法分析

为了研究岩土体抗剪强度参数对边坡稳定性的影响,通过理论推导和Bishop极限平衡法计算,分别改变岩土体的粘结力c和内摩擦角,探讨边坡安全系数和滑动面的变化.结果表明：粘结力或内摩擦角改变时,边坡的安全系数将发生变化,而滑动面的变化受函数η-c的影响,η-c与粘结力和内摩擦角有关.当η-c为定值时,滑动面不随抗剪强度参数的变化而变化;当η-c增大时,边坡的滑动面从近坡面逐渐向边坡内部移动;反之,η-c减小时,边坡的滑动面从边坡内部向近坡面移动.研究结果为边坡稳定性分析的理论和实践研究提供了参考.     

含硬性贯通结构面的岩质边坡稳定性研究

选取典型的具有硬性贯通结构面的岩质边坡模型,采用有限元强度折减法并应用岩土数值模拟软件对其进行详细的数值模拟,得到边坡在不同位置结构面、坡角及倾角下的安全系数和潜在滑移面。这说明将含贯通结构面的岩体总体特征予以反映并使之模型化是可行的。结果表明,随着结构面与坡脚距离的增大,安全系数也逐渐提高;边坡坡度越大,剪应力向坡脚集中,继而易发生破坏;坡角一定时,安全系数随倾角呈U形抛物线变化;潜在滑移面不一定沿着结构面发生破坏,也可能在岩体内滑动。上述各项岩土参数对岩质边坡稳定性的影响规律,可用于指导工程实践,有一定的推广价值。     

水位升降对库区非饱和土质岸坡稳定性的影响

针对传统的饱和土理论在分析库岸边坡渗流和稳定问题中存在的不足,以非饱和 饱和渗流分析程序模拟水位升降过程中岸坡内孔压场（包括浸润线以上的基质吸力场）.在此基础上,考虑基质吸力对抗剪强度的贡献及其对安全系数的影响,进行了边坡稳定的极限平衡分析,并对影响岸坡渗流场的主要水力参数进行了敏感性分析.分析结果表明,坡外水位升降时,坡内浸润线及其上的基质吸力场发生显著变化,进而影响岸坡稳定;水位升降过程中,岸坡安全系数的变化规律非常复杂,坡内孔隙水压力、坡外水推力和土体容重对稳定安全系数的贡献规律随水位变化而变化;土体的渗透性能和土 水特征曲线的斜率显著影响了水位升降过程中岸坡稳定安全系数的变化规律.     

考虑次生裂隙结构面发育条件下的膨胀土边坡稳定分析

次生裂隙结构面发育是导致膨胀土边坡失稳的主要原因之一,一旦其发育并在坡体吸水膨胀的作用下将普遍导致边坡沿结构面的滑坍破坏。以＂南友＂高速公路宁明段膨胀土路堑边坡稳定分析为实例,重点考虑裂隙结构面的强度因素,采用ANSYS软件的热-力耦合计算功能模拟边坡的降雨入渗以及产生的膨胀力并采用有限元强度折减法对不同条件下边坡的安全系数进行大量计算,发现了一定的规律。次生裂隙面发育后的边坡安全系数较低,有效处治是必要的。     

膨胀土边坡破坏机理及加固措施分析

膨胀土边坡失稳的主要原因是膨胀土在不同含水率条件下的反复胀缩导致抗剪强度随时间的变化而逐渐衰减。分析了膨胀土边坡运动特征和破坏机理,针对膨胀土自身特性和外部环境条件,提出了膨胀土边坡的加固措施。     

资兴高速K21段顺层岩质边坡支护过程数值模拟研究

以资兴高速K21段顺层岩质边坡为研究对象,借助现场调查、数值模拟研究段边坡的开挖和支护过程,对各阶段的稳定性、位移、应力等的变化规律进行分析,验证了开挖、支护设计的合理性以及边坡加固的安全性,研究了边坡在开挖支护过程中应力应变规律。结果表明,顺层岩质边坡开挖扰动开挖破坏了边坡原有的应力分布,导致岩体产生裂隙损伤和变形,并逐渐扩张,弱化岩体和层面自身的强度。同时,边坡开挖,直接破坏了边坡原有的连续受力体系,由于软弱层面的抗剪强度较低,从而导致岩层沿开挖揭露的软弱层面整体下滑。锚索框架一方面通过对坡体的位移的控制作用,增加坡体的稳定性,另一方面通过预应力锚索把层状岩体锚固在一起,使得各层之间摩阻力增大,内应力和挠度大为减少,大大提高了层面的抗剪强度。     

基于破坏接近度和强度折减法的边坡稳定性评价

采用数值分析法对某高边坡开挖后的位移、应力和塑性区做了分析,指出了需要重点加固的部位。并用有限差分强度折减法对边坡的整体安全系数进行了分析,通过破坏接近度的计算对边坡非破坏区的危险程度和破坏区的破坏程度进行了评价。结果表明:采用两种方法对边坡开挖稳定性进行综合评价,既能正确定量地评价围岩内各区域岩体的稳定程度,又能给出破坏区、损伤区和扰动区的位置和范围,及滑动面的位置,并能描述岩体稳定性状态随开挖过程的演化规律,对边坡的开挖稳定性具有指导意义。     

甘肃天水地区黄土极限状态边坡的统计分析

在实际工程边坡设计中,往往参考临近自然边坡的坡率设计来进行人工开挖边坡。基于这种工程类比法,现场实测甘肃天水地区51个坡高40～150 m的黄土极限状态边坡断面,获得其坡高、坡宽及坡度参数,统计发现坡高与坡宽符合双对数线性关系,建立二者的相关方程;再将坡高按10m间距分段,每个坡高段取3个极限坡高,利用Morgenstern-Price法反演了不同坡高段的强度参数(内聚力和内摩擦角)。由反演结果发现,随着坡高的增大,黄土的综合内聚力增大,内摩擦角减小,此特点与黄土强度参数值随所处深度的变化规律基本一致。基于反演的强度参数和极限状态边坡坡高与坡宽的回归方程,进一步计算获得不同稳定系数下的坡高与坡宽的关系曲线,将该曲线制成图,可用来直接判定一个已知边坡的稳定系数,也可以用来确定拟设计边坡的坡度。     

考虑土体强度各向异性的边坡稳定性分析

由于天然土体具有各向异性特征,应在边坡稳定性分析中考虑其影响. 对于黏土材料,将各向异性状态参数定义为材料组构张量与标准化偏应力张量之间的联合不变量,提出在抗剪强度指标c和φ中耦合该参数的表达式,并结合已有的试验结果验证了该公式的有效性. 将各向异性强度参数公式应用于边坡稳定分析,并进行大量计算. 研究表明：对于坡角为14°的缓坡,考虑强度各向异性的影响后,边坡安全系数降低可达22.0%;当坡角增加到55°时,各向同性与各向异性安全系数相对差值略大于8.0%. 即表明土体强度的各向异性对缓坡安全系数的影响比对陡坡的大,尤其对于高而平缓的边坡,这种影响应当引起重视.