祁家渡黄河铁路大桥岸坡数值模拟分析

祁家渡黄河铁路大桥位于甘肃刘家峡水库库区。针对桥梁设计及施工过程中所面对的问题,通过现场调查、室内试验,掌握了桥址岸坡岩土体特征,之后建立二维及三维数值模型,利用FLAC3D软件对所建模型进行数值计算,得到两岸坡现状稳定系数、稳定岸坡角以及岸坡在施工过程中的应力应变状态。计算结果表明:岸坡整体处于稳定状态;岸坡位移及应力集中主要分布于卸荷裂隙带范围内;桥墩基槽开挖可能导致基坑后壁局部失稳。最终,根据稳定性分析结果提出相应支护建议,以达到保证桥址岸坡稳定的目的。     

基于物理模型试验的库区岩质滑坡涌浪爬高研究

库区滑坡涌浪会对附近岸坡造成不利影响,可能引发次生灾害。以岩质滑坡涌浪对岸坡的影响演变过程为研究对象,建立了相似比1∶70的三峡库区典型河道滑坡涌浪的三维地质力学模型,研究了滑坡体宽度、厚度、滑面倾角等27组不同组合工况下的滑坡涌浪爬高规律,提出了适用于岩质滑坡涌浪爬高估算公式。结果表明,涌浪爬高随着滑坡体宽度、厚度、滑面倾角增大而呈现不同幅度的增加,滑坡体宽度对涌浪爬高的影响最为显著,其次为滑坡体厚度和滑面倾角;现有波浪爬高估算公式结果与岩质滑坡模型试验值存在较大差异,在试验基础上,提出了有关相对水深、波坦和岸坡角度的波浪爬高的估算公式,为库区岩质滑坡涌浪爬高估算提供理论基础。     

岩质滑坡涌浪对三峡库区岸坡的冲刷模型试验

为了解岩质滑坡涌浪对三峡库区岸坡的冲刷破坏情况,以万州港为原型,设计岩体滑坡涌浪物理模型试验,分析了不同滑坡体体积和滑面倾角情况下滑坡涌浪对库区3种不同粒径岸坡的冲刷深度和静水面上下15 m岸坡整体的冲刷特性。试验结果表明:岸坡最大冲刷深度与滑坡体宽度及厚度呈正相关关系;滑坡体体积较大时,岸坡冲刷深度在滑坡体滑面倾角为40°时最大,滑坡体体积较小时,岸坡冲刷深度在滑坡体滑面倾角为60°时最大;岸坡需防护范围为静水面上下7 m,在静水面和岸坡接触的部位需重点防护。根据试验数据,给出了计算岸坡最大冲刷深度的经验公式。     

基于矢量和法的三维边坡滑面搜索研究

基于矢量和法的分析理论,进行了三维边坡临界滑动面的搜索研究。用数值方法求得边坡应力场后,通过矢量和法稳定性分析程序及滑面搜索程序,求解了三维边坡的临界滑面问题。对比研究发现:在二维情形下,利用矢量和分析理论对极限平衡法的临界滑面进行求解的结果与对其自身临界滑面进行求解的结果比较接近;三维情形下,通过滑面搜索能得到更加准确的稳定性分析结果。     

金沙江特大桥桥址区主要工程地质问题研究

金沙江特大桥是丽（江）-香（格里拉）铁路的关键控制性工程之一。通过对规划桥位工程地质条件的系统分析,采用赤平投影和Sarma法计算评价了两岸岸坡的工程稳定性。分析表明,香格里拉岸主要是卸荷裂隙以及由3组结构面切割的岩体稳定性问题;丽江岸主要问题有：滑坡、危岩落石、冰碛层稳定性、水库坍岸等。研究成果对金沙江特大桥桥址方案选择具有一定指导意义。     

考虑封闭气体影响的边坡稳定系数计算

强降雨导致边坡封闭气体压力的产生,对边坡稳定产生不利影响。现有研究主要考虑封闭气体对入渗的影响,以及当边坡沿湿润锋面滑动时气压对稳定系数的影响。基于封闭气压理论和Green-Ampt模型,建立了同时考虑坡角和气压影响的边坡入渗模型;然后,基于Mohr-Coulomb强度准则和刚体极限平衡法,考虑气压对潜水面之下土体有效应力的降低效应,构建了无限边坡沿潜水面之下的直线滑面滑动时的稳定系数计算模型。最后,通过算例研究了气压力对边坡稳定系数的影响及当滑面位于不同位置时边坡稳定系数的变化规律。结果表明:气压力可显著降低边坡稳定系数;摩擦角越大,黏聚力、滑面深度和坡角越小时,气压力影响越大;降雨入渗过程中,边坡最危险滑面可能位于潜水面之下的直线滑面。     

考虑侧向摩擦边界的三维边坡稳定分析

目前在边坡稳定分析研究中,二维边坡稳定分析的理论与计算方法已趋于完善,而三维边坡稳定分析方法以刚体极限平衡法和有限元强度折减法为主,这些方法忽略了平行于滑动方向的侧向摩擦作用,没有全面地考虑坡体的三维抗滑特性.有鉴于此,提出了采用三维有限元滑面应力法来分析土质边坡稳定性,该方法充分地考虑坡体的三维抗滑特性,并避免了三维...     

某特大桥西侧桥头边坡稳定性分析与评价

某特大桥西侧桥头边坡为顺层岩坡,受桥墩加载及下游某水库蓄水影响,岸坡存在安全隐患.在工程地质调查的基础上.查明了岸坡赋存的水文、工程地质条件,建立了地质模型,明确了岸坡稳定性控制因素;针对控制性结构面及岩体,开展细致研究,获取了合理的物理力学计算参数.采用三维连续介质和离散介质数值模拟方法对岸坡的潜在变形破坏模式进行分析,并选取典型块体开展二维和三维极限平衡计算.结果表明,岸坡整体稳定性较好,但是表层存在向临空面的潜在滑移趋势.建议对岸坡底部的水渠进行封堵,消除临空面,以增加岸坡稳定.     

杨房沟水电站高边坡块体极限平衡稳定性分析

在综合岸坡基本特征的基础上,建立了杨房沟水电站岸坡三维可视化地层模型。基于块体极限平衡理论,计算分析了岸坡块体稳定性。采用可视化三维计算软件对边坡未加固及加固情况下的稳定安全系数进行了计算,而后进行了关键块体参数变化敏感性分析及并考虑了地下水的影响,初步探讨了锚索倾角对块体稳定性的影响,分析结果对类似边坡稳定计算作为参考。     

新型ADV流速仪在桥墩模型试验中的应用

为了精确进行流速测量,对在建的马鞍山长江大桥桥墩概化水槽模型试验采用了新型声学多普勒流速仪（ADV）测量。通过开展桥墩模型试验,进行桥址断面概化和岸坡概化,重点观测桥墩附近水流变化及河床变形情况,了解桥墩周围河床的冲刷深度、冲刷范围,为工程设计和防护措施提供依据。研究表明：由于新型ADV测量范围大、速度快,可以测量瞬态流速、平均流速以及三维脉动流速分布,是一种测量精度高、功能全的流速测量仪器,在水流运动研究中将会得到越来越广泛的应用。     

考虑卸荷带和岩体软化特性的某桥址边坡稳定性研究

为了综合分析卸荷带以及凝灰岩泥化夹层对某桥址边坡稳定性的影响,通过不同岩体强度加权计算得到凝灰岩及其泥化带综合强度,结合现场勘察结果,对凝灰岩及其泥化夹层的分布取上限值、平均值和下限值并确定了卸荷带岩体强度参数.在对岩质边坡破坏模式分析的基础上计算了自然工况、地震工况、桥基荷载作用工况、桥基荷载和地震荷载共同作用工况四...     

地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性的影响

以某水库堤坝为研究对象,研究了地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性的影响。先分析地震荷载引起的渗流场时程变化,再与应力场进行耦合,分析坝坡稳定性。渗流场和震动场分析采用有限元法,坡体稳定性分析采用极限平衡法。结果表明:地震作用会激发超孔隙水压力的增长,是否考虑地震荷载和孔压变化的耦合效应会使得稳定性分析结果有较大差异。不考虑该耦合作用时,边坡易发生浅层滑动,滑动面较平坦,易高估堤坝的抗震稳定性;考虑该耦合作用时,滑面位置明显深入,易发生深层滑动。孔压的累积效应可能是两相介质边坡动力失稳的关键因素。因此,地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性分析具有至关重要的作用。     

边坡稳定分析的三维极限平衡法及工程应用

对于具有复杂空间几何特征和地质构造的实际工程边坡,在进行稳定分析评价时,需对其进行三维分析。通过发展完善边坡稳定分析的三维极限平衡法程序CORE-lam3D,可模拟真实的坡面、地质界面、地下水位面、滑动面等复杂空间曲面,可采用3种三维极限平衡分析方法对潜在的滑动面及其可能多个滑动方向进行分析计算,可分析水荷载、地震荷载、加锚等因素作用的影响。通过对瀑布沟库首右岸拉裂变形体的稳定性进行研究,说明了CORE-lam3D的实用性和可靠性。     

岩石高边坡稳定性并行计算及其应用

在高地震烈度区的岩石高边坡抗震安全评价需要大规模数值计算,而现有商业软件无法有效解决这类复杂的工程问题,因此,本文开发了解决岩石高边坡接触稳定性问题的对等架构并行计算程序,并应用于泰山公司抽水蓄能电站上水库左岸边坡的静力和动力稳定性评价。在数值建模过程中,将岩石边坡滑块体、地质结构面、库水作用以及近场地基作为岩石高边坡动力接触系统。在稳定性安全评价中结合了有限元法、极限平衡法和接触算法,考虑影响高边坡稳定性的多种复杂因素,通过计算特定滑动面的安全系数或安全系数时程,基于现行水电工程水工建筑物抗震设计规范,完成了岩石高边坡稳定性评价,回避了求解复杂岩体材料非线性的问题。计算结果显示,所开发的程序具有较高的并行计算效率,对解决复杂岩石高边坡稳定问题具有显著的优势。     

基于FOA法搜索危险滑动面的三维极限平衡分析

针对三维极限平衡法分析边坡稳定时不能搜索最危险滑动面的问题,以索风营水电站Dr2危岩体加固工程为研究对象,采用果蝇优化算法搜索危岩体的滑动面,采用改进的三维极限平衡法对危岩体进行抗震稳定计算,提出基于果蝇优化算法的危岩体危险滑动面搜索方法,并分析了危岩体各种加固措施对稳定的贡献度。结果表明:加固后的危岩体在地震工况下可以维持稳定,其中泥岩灌浆对稳定的贡献最大,顶部锚索贡献最小。该方法弥补了传统极限平衡法无法所搜滑动面的缺陷,提高了边坡失稳的预测精度,可为类似工程提供一定的参考。     

坡向加速度法在边坡稳定分析中的应用

边坡稳定是一个经典而普遍的岩土力学问题,也一直是岩土工程分析的热点。为克服强度折减法中折减系数与工程实际强度不符的失真现象,真实反映边坡地震动载失稳的实际情况,通过引入坡向加速度,提出一种操作简单、物理意义明确的边坡稳定计算方法,即坡向加速度法。该方法通过不断增加坡向加速度直至边坡失稳为止,由极限平衡的思想求得安全系数。通过算例,将该方法与传统极限平衡法和有限元强度折减法进行对比,对强度变化敏感性进行分析。结果表明:坡向加速度法计算所得的安全系数与极限平衡法所得的安全系数非常接近,塑性区与强度折减法塑性区基本一致,计算结果准确,而且操作简单无需假设滑动面;与坡向离心法相比,坡向加速度法计算得到的安全系数更精确且适用于非均质的边坡稳定分析,说明该方法在边坡稳定分析中的适用性和优越性。因此,可将坡向加速度法应用于边坡稳定性分析,其结果可供工程应用参考。     

地震作用下反倾向层状岩质边坡弯曲倾倒稳定性分析

当前关于弯曲倾倒破坏的研究鲜有涉及到地震荷载,地震荷载对反倾向边坡弯曲倾倒稳定性的影响规律尚不清楚。为了解决上述问题,提出一种分析地震作用下反倾向层状边坡弯曲倾倒稳定性的极限平衡方法,该方法认为边坡发生破坏时,坡体内部应力达到极限平衡状态,即基于边坡破坏面计算得到的坡脚岩层剩余下滑力(倾倒力)为0。基于静力等效替代思想推导了推力线高度的计算公式;通过严格的力学推导确定岩层的稳定区域、破坏区域及破坏区岩层的破坏模式,并通过逐步迭代的方式计算坡脚剩余下滑力(倾倒力)。选用皖南板岩边坡作为工程实例,计算结果表明采用本文方法得到的边坡破坏面和稳定系数是合理可信的。通过地震影响系数的敏感性分析发现,随着地震影响系数的增大,坡脚剩余下滑力(倾倒力)增大,而边坡稳定系数减小,边坡更容易发生浅层破坏,变得愈发不稳定。     

进水塔群与软岩地基的联合作用分析

卡拉贝利水利枢纽进水口塔群是在强震地区软岩地基上建造的高耸水工建筑物,工程特点鲜明。结构设计计算需要解决基础侧向抗滑、高边坡稳定、地基承载、结构抗震等棘手问题。针对这些问题,本文借助刚体极限平衡分析法和有限元方法对塔群与地基的联合作用进行分析,实现了安全的结构设计,得出了相应的规律性结论和见解,其中,等安全系数法为塔基侧向抗滑稳定计算提出了新的解决途径。     

重力坝深层抗滑稳定研究

对地质条件复杂的某重力坝工程挡水坝段，以非线性有限元法进行静力荷载作用下的深层抗滑稳定研究，揭示了由于基岩内部软弱结构面的存在和变形而使地基逐步破坏并导致坝体和地基最终失稳的机理。与刚体极限平衡法分析结果相比较，指出后者的局限性及其原因。同时建议对将发生大变形为滑裂体提供运动空间的软弱带直接进行加固，这一措施可有效防止重力坝的深层抗滑失稳。     

基于双滑面模型的混凝土重力坝深层抗滑动力稳定分析方法

地震作用下混凝土重力坝的深层抗滑稳定是设计关心的问题。应用刚体极限平衡方法,并与有限元相结合进行重力坝深层抗滑稳定动力分析,制定了相关的计算流程:①通过黏弹性地基模型考虑地基岩体的辐射阻尼效应;②通过不同岩体中地震波速的分段处理确定入射波在不同岩体中的传播时间,从而考虑岩层的不均匀性;③应用直接计算截面内力的方法提取有限元结果中的滑动力和阻滑力,并采用规范给出的抗滑模型进行深层抗滑稳定分析;④通过敏感性分析确定了双滑面模型的2个关键参数,并比较了地基均匀性对结构变形和稳定的影响。基于上述计算流程,结合小南海重力坝工程实例,计算了地震作用下重力坝深层抗滑稳定安全系数,计算结果验证了方法的有效性,并与常规方法作了对比,其一致性较好。