地震荷载作用下陡倾角顺层开挖斜坡的变形破坏模型试验

在汶川地震灾区,顺层陡倾斜坡是一类地震山地灾害非常发育的斜坡类型,而开挖往往加剧了斜坡的地震山地灾害。为了重现斜坡的变形破坏过程,分析斜坡在地震荷载作用下的变形破坏规律。选取平武县平通镇桑树坪滑坡所处斜坡作为顺层陡倾角开挖损伤斜坡的典型实例,进行地震荷载作用下变形破坏的室内物理模型试验。结果表明,开挖加剧了斜坡在地震荷载作用下的变形破坏。从破坏形式来看,顺层陡倾斜坡的坡变形破坏兼具崩塌和滑动二者特征,与野外调查结果吻合。从整个变形破坏过程来看,可以划分为以下阶段:a.地震初始阶段,此阶段开挖呈契形体岩层在地震作用下沿层面微小滑动,坡脚应力剧增;b.开挖岩层坡脚溃曲阶段;c.全面下滑阶段;d.岩层滑动受阻-倾倒阶段。     

不同形态开挖损伤斜坡的地震荷载响应分析

以汶川地震中开挖损伤斜坡集中变形破坏的特点为基础,以花岗岩为开挖损伤斜坡的介质建立有限元模型,对比研究分析了自然斜坡、开挖5 m、开挖10 m、开挖15 m和开挖20 m不同开挖尺度条件下斜坡的开挖损伤效应以及开挖损伤斜坡的地震荷载响应规律.分析表明,开挖损伤不仅本身破坏了斜坡的应力平衡,并且影响了斜坡的地震动响应,开挖损伤和地震动力响应造成了开挖损伤斜坡在地震荷载作用下的集中变形失稳,形成地震山地灾害的集中爆发区,并且不同开挖尺度的地震动响应具有较大变化.     

灾后重建专刊（开挖损伤斜坡的地震荷载响应分析）

以汶川地震中开挖损伤斜坡集中变形破坏的特点为基础,以花岗岩为开挖损伤斜坡的介质建立有限元模型,对比研究分析了自然斜坡、开挖5米、开挖10米、开挖15米和开挖20米不同开挖尺度条件下斜坡的开挖损伤效应以及开挖损伤斜坡的地震荷载响应规律。分析表明,开挖损伤不仅本身破坏了斜坡的应力平衡,并且影响了斜坡的地震动响应,开挖损伤和地震动力响应造成了开挖损伤斜坡在地震荷载作用下的集中变形失稳,形成地震山地灾害的集中爆发区,并且不同开挖尺度的地震动响应具有较大变化。     

周期荷载下软土残余变形的模型试验研究

为研究软土地基在周期荷载下的变形特性,研制和设计了一套周期荷载下模型试验装置。报道了8个模型试验成果,旨在探讨基土的含水量、静力固结荷载、周期加载方式及预剪间歇效应对基土变形特性的影响。推演并验证了周期荷载下残余变形的预测公式,根据试验成果导得了对残余变形发展起控制作用的临界周期荷载比。最后,对基土残余变形发展的机理作了探讨。     

露天矿反倾边坡破坏模式及加固机制模型试验

为研究露天矿层状反倾边坡出现的大规模弯曲倾倒破坏模式,开展在未支护及恒阻大变形锚索(NPR锚索)支护条件下的45°倾角多节理反倾边坡开挖物理模型试验.采用多源监测系统采集边坡开挖过程中锚索轴力、应变场及位移场等数据.结果表明：无支护反倾层状边坡开挖过程中表现出4种典型破坏模式：后缘带张拉破坏、坡肩叠瓦状破坏、坡腰弯折破坏以及坡底冲切破坏;采用NPR锚索支护后的边坡在相同的开挖条件下未发生大面积失稳破坏;边坡开挖过程中,NPR锚索轴力呈突增、突降及稳定波动3种模式循环演变,分别对应边坡变形过程中单元板裂缝发育、断裂及坡体复稳3种现象;NPR锚索具有吸能特性,且锚索轴力预警准则同样适用于NPR锚索支护下的岩质反倾边坡.     

陕西省柞水县不稳定斜坡变形破坏模式研究

通过对柞水县104处不稳定斜坡的调查分析,发现区内以堆积层不稳定斜坡为主;最有利于不稳定斜坡发育的原始坡度区间为30°～45°,最有利于不稳定斜坡发育的原始坡高区间为50～100 m,且由于人类工程活动减弱,在原始坡度大于45°、坡高大于100 m的高陡斜坡,不稳定斜坡发育反而减少;不稳定斜坡变形破坏模式主要表现为滑移-拉裂模式、滑移-压致拉裂模式和弯曲-拉裂模式三类,其中以滑移-拉裂模式发育最为广泛。     

反倾顺层高边坡开挖稳定性及处治措施分析

依托平阿高速公路反倾顺层高边坡,利用有限差分数值模拟技术对其开挖时的稳定性进行分析.结果表明,第一次和第二次开挖后的边坡稳定性较好,仅产生局部的塑性变形,而第三次开挖后的边坡逐渐失稳,最终形成滑坡.反倾顺层高边坡会因倾倒破坏的不断发展而最终出现整体滑移面,坡体内滑移面形成以后,坡体内的塑性区不再继续发展,仅位移继续增大.通过边坡失稳滑移时的位移差值,可判断滑移面的具体位置.在实际工程中,建议采用抗滑桩、抗滑桩和预应力锚索的方式进行加固.研究成果可为类似的反倾顺层高边坡的稳定性分析提供借鉴.     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p-y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

考虑楼板弯曲变形的框架-剪力墙结构地震分析

考虑楼板的平面外弯曲变形，带有刚域的杆件刚度及剪力墙刚度，对框架－剪力墙结构进行空间整体计算，分析地震荷载作用下的内力和侧移，并对弯曲为形楼板和剪切为形楼板两种模型计算结果进行比较。     

基于ADINA的边坡开挖变形与稳定性分析

针对水布垭水电站溢洪道边坡开挖变形与稳定性问题,建立边坡岩体的力学模型,利用ADINA软件进行数值仿真模拟.通过算例分析边坡岩体的应力、位移等,对边坡的安全稳定性进行讨论,并结合工程实际对该水电站溢洪道边坡开挖工程作出了评价.     

模拟堆载作用的黄土边坡土体变形机理试验

通过固结不排水剪试验,研究了堆载作用下不同深度、含水量和围压的原状黄土的变形和破坏特征,并从 黄土的微观结构角度分析了产生这一现象的原因,结合黄土边坡特殊的工程地质条件,分析了堆载作用下黄土 边坡土体的变形破坏过程。试验结果表明,不同深度、含水量和围压的原状黄土的应力应变曲线和抗剪强度具 有不同的特征;特殊的工程地质条件,使黄土坡体的某些部位形成了堆载作用下不利于黄土材料强度保持的含 水量和围压的组合,导致了这些部位黄土的变形破坏,进而诱发坡体的变形破坏。     

坑中坑基坑围护结构变形特性分析

以上海自然博物馆与地铁13号线共建深大异形坑中坑基坑为背景,分析了内、外坑开挖的相互影响;通过离心模型试验对比研究了三种不同内、外坑间距下内、外坑地下连续墙的变形规律;在此基础上,结合基坑平面尺度效应进行了数值计算分析,研究了不同外坑开挖宽度对内、外坑地下连续墙变形的影响,得出了内、外坑开挖相互影响的临界间距介于22m与24m之间,并据此确定了上海自然博物馆坑中坑基坑开挖过程中不利于基坑稳定的影响范围。     

开挖卸荷岩质坡体的断裂破坏机理

岩质坡体在开挖过程中的失稳破坏已成为道路工程领域日益严重的问题,目前有关卸荷坡体的断裂破坏机理还不清晰。为此,基于自然坡体实际结构特征,并结合岩石力学知识,首先分析了岩体原生裂纹在坡体开挖前后的应力状态。继而,借助断裂力学理论,解析了不同荷载模式下岩体裂纹失稳扩展的力学条件,探讨了求解裂纹扩展方向和规模的计算方法,构建结构面扩展贯通力学模型;最后,通过具体算例验证了模型的合理性。研究表明开挖岩质坡体的失稳是岩体内特定方向的原生裂纹萌生启裂并扩展贯通的结果,其本质是岩体应变能释放耗散与应力的调整过程。     

深部巷道围岩破裂模型试验变形量测研究

针对地质力学模型试验内部变形难以精确量测的难题,以深部巷道围岩破裂模型试验为基础,在模型中布置了布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器,对巷道围岩内部的应变和位移进行监测,并布置了电阻应变砖进行对比分析.研究成果表明:1)电阻应变砖、布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器测得的围岩内部变形规律基本一致,将光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器应用于模型试验的内部变形量测是可行的;2)光栅尺位移传感器精度可达到0.001 mm,且具有制作简单、稳定性强、不易损坏等优点,在模型试验中具有广泛的应用前景;3)3种量测手段均揭示出深部巷道围岩内部变形呈现波峰与波谷交替变化,这与模型断面出现的破裂区与非破裂区交替破裂现象相吻合.     

三峡工程中陡高边坡的分层开挖模型

研究了三峡大坝陡高边坡的开挖方案及坡面稳定性问题；通过对陡高边坡简化模型的分析，运用刚体平衡法、Bishop法对滑体进行受力分析，完成最危险滑动面的搜索，计算了相应的安全系数，构建了均匀岩体边坡的优化开挖模型，并对开挖坡角进行了优化；结合三峡工程的实际背景，进一步考虑了岩体风化的分层，提出了陡高边坡的分层开挖模型，给出了各层最优开挖角及安全系数的计算公式，得到了边坡的整体开挖方案；数值结果表明：陡高边坡的分层开挖模型是较均匀的开挖模型，稳定性增加，结果更符合工程实际。     

离心模型试验的连续墙变形影响因素

以上海世博会世博轴及地下综合体工程1标段逆作法施工深大基坑为背景,为了更好的了解土体开挖对地下连续墙变形的影响,设计了反应上海软土蠕变效果的离心模型试验,并结合有限元对其中主要的影响因素-开挖时限、开挖顺序和纵向开挖宽度进行了分析计算。离心模型试验和监测数据表明,数值计算的结果与试验和现场实测出的地下连续墙水平位移值都比较接近,可以较好的反映基坑开挖的变形性状。研究结果表明：预留土台和中板对于地下连续墙的变形有很好的控制作用;由土体蠕变而产生的地下连续墙变形大部分发生在预留土台开挖后,在预留土台开挖后应尽快施作下层板结构,以减小由于土体蠕变而使地下连续墙产生的变形;浅3层预留土台的纵向开挖宽度宜小于深3层预留土台的纵向开挖宽度;采用跳挖方式开挖土台时,应先开挖地下连续墙附近无重点保护对象的区域。     

框架一支撑钢结构在水平地震作用下的层间变形

文章首先将框架一支撑结构分开为总框架和总支撑.总框架具有剪切结构的变形特征,总支撑则具有弯曲悬臂杆的变形特征.通过框架与支撑的变形协调,在对总支撑的位移、内力进行求解后,讨论框架支撑结构在水平地震力作用下的层间变形特性.     

古遗址边坡在卸荷条件下的稳定性研究

以铜绿山边坡为工程背景,分析了边坡的稳定性。采矿过程产生的卸荷力学条件与常规的加载力学试验参数、模型和方法完全不同。本文通过对卸荷岩体力学原理研究表明,对于采矿一类的岩体工程问题应该应用岩体卸荷的应力、应变路径来分析。本文从铜绿山遗址边坡的地质特征人手。在了解边坡地质特征的基础上,参照边坡的变形破坏现状,采用非线性弹塑性力学模型,运用ANSYS软件对古遗址边坡的采矿过程进行了分析。并且与不考虑采矿过程做了对比研究。