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。     

非线性Mohr-Coulomb破坏准则下边坡可靠度上限

传统边坡可靠度分析往往在岩土参数服从线性Mohr-Coulomb（简称线性M-C）破坏准则的假设条件下进行,并且常常采用极限平衡法或有限元法计算安全系数。然而,岩土介质破坏准则具有一定的非线性。为能更加实际地描述岩土破坏机理和得到严格精确的解,基于非线性Mohr-Coulomb（简称非线性M-C）破坏准则,结合极限分析上限法和蒙特卡洛法,进行边坡可靠度上限分析。当非线性参数m=1时,与等效的线性M-C破坏准则进行对比计算,验证了方法的可行性。同时,将初始粘聚力、内摩擦角arctan（c₀/σ_t）和非线性参数作为随机变量且服从截断正态分布,进行了参数变异性和敏感性影响分析。研究表明：非线性M-C破坏准则下,边坡可靠度随初始粘聚力、内摩擦角arctan（c₀/σ_t）和非线性参数变异性的增大而减小;边坡可靠度随初始粘聚力和内摩擦角arctan（c₀/σ_t）的增大而增大,随非线性参数的增大而减小。     

考虑中主应力影响的非均质土体主动土压力上限解

本文基于对数螺旋线破坏机构,同时考虑黏聚力随深度变化,推导了墙背倾斜及粗糙情况下的挡土墙主动土压力计算公式.为了更贴近实际情况,考虑了基于统一强度理论土体中主应力对土压力的影响.为了准确计算土压力,把主动土压力计算转化为优化问题进行求解,并引入万有引力算法搜索最危险滑裂面.通过与已有的均质和非均质土层中土压力研究结果对...     

渐近搜索算法在软土基坑基底抗隆起上限分析中的应用

潜在破坏面的确定是软土基坑基底抗隆起上限分析的难点与重点。在传统的上限分析法中,破坏面仅假设与基坑开挖宽度有关。而采用渐进搜索算法确定破坏面,无需假设破坏面具体形状,通过多次迭代计算即可确定临界破坏面,且该算法已在边坡稳定与可靠度分析中成功应用。介绍了应用多块体上限法分析基坑抗隆起稳定性的基本步骤,并详细介绍了渐进搜索算法的流程,针对基坑抗隆起分析问题的特点,对渐进搜索算法中的初始破坏面生成、搜索边界、收敛准则等重新进行了设置;针对搜索过程中遇到的问题,给出了解决方法。通过实例分析检验渐近搜索算法的实际应用效果,并围绕算法中的初始搜索步长、破坏面结点个数、搜索次数等关键参数进行讨论,给出建议取值。案例分析表明,渐近搜索算法在软土基坑基底抗隆起上限分析中应用效果很好,且相比于其他的上限分析方法,渐近搜索算法计算简单,无需假设破坏面形状参数。     

基于极限分析上限法的危岩体崩塌稳定性分析

极限分析上限法是从变形协调条件出发,通过建立优化的斜分条机动许可速度场,依据外力功率和内能耗散率相平衡的原理以此得到危岩体崩塌的稳定系数,该方法不仅在分析中充分考虑了自重、地震力和孔隙水压力等外力的影响,而且不受结构几何形状和复杂荷载情况的影响.利用上述极限分析上限法对大渡河某水电站岸坡存在的3种形式(倾倒式、滑塌式、坠落式)的危岩体进行了稳定性计算,得到了极限分析上限法稳定系数F,比较客观地反映了危岩体在各种工况下的稳定状况.     

求解土的极限平衡条件的解析法

本文根据固体的应力状态理论和土的抗剪强度的库伦定律,用解析法来求土的极限平衡条件。     

地下室土钉支护与基坑的施工技术应用

随着我国城市化进程的不断加速,城市建筑空间愈加狭窄,地下空间的开发利用工程逐渐增多。在众多地下施工技术中,土钉支护技术具有投资少、工艺简单、施工机具灵活等特点,因此该技术受到建筑施工技术人员的青睐,在我国建筑领域被逐渐地推广和应用。鉴于此,本文结合工程实例对地下室土钉支护与基坑的施工技术应用做了深入地探究,以期与广大建筑施工技术人员共同探讨和交流。     

基于极限分析上限法的深基坑支护临界值的确定

基于土的塑性极限分析方法,以均质土坡为例,从土钉支护结构的准粘聚力理论出发,综合考虑土体自重、坡顶的条形荷载,以及土钉与土体的相互作用的机理,推导出了土钉支护的临界高度的上限值和潜在螺旋曲线滑动面在坡顶方向距基坑边沿的最小水平距离解析表达式,可供基抗支护设计参考.     

某复杂条件下的基坑土钉支护实例

土钉支护作为一种常规的支护型式在基坑支护中已得到广泛应用,但是在实际工程中往往会遇到各种不同的复杂背景条件,土钉支护面临巨大考验。以某一复杂边坡条件(边坡临近河道、新老支护搭接以及深厚垃圾填土)基坑成功实施土钉支护为实例,对初步设计、现场调整、制定方案、方案实施以及施工质量等进行了全面分析,说明了在复杂条件下通过采取综合措施,基坑土钉支护仍然是可行的。     

Upper bound limit analysis of roof collapse in shallow tunnels with arbitrary cross sections under condition of seepage force

The analytical solutions for predicting the exact shape of collapse mechanisms in shallow tunnels with arbitrary excavation profiles were obtained by virtue of the upper bound theorem of limit analysis and variation principle according to Hoek-Brown failure criterion. The seepage force was included in the upper bound limit analysis, and it was computed from the gradient of excess pore pressure distribution. The seepage was regarded as a work rate of external force. The numerical results of roof collapse in square and circular tunnels with different rock parameters were derived and discussed, which proves to be valid in comparison with the previous work. The influences of different parameters on the shape of collapsing blocks were also discussed.     

复合地层盾构开挖面极限支护力上限分析

随着地下空间进一步的开发与利用,盾构施工面临的地质条件更加复杂多样.盾构在复合地层中掘进时,因地层间力学性质差异,易因开挖面支护力确定不当而造成失稳破坏,给工程带来负面影响.针对盾构隧道穿越复合地层较穿越均质土体时,由于上下地层间力学性质差异而导致的开挖面支护压力难以确定的问题,基于组合对数螺旋线破坏模式的复合地层中盾...     

Upper bound solution for supporting pressure acting on shallow tunnel based on modified tangential technique

Based on the nonlinear failure criterion and the upper bound theorem, the modified tangential technique method was proposed to derive the expression of supporting pressure acting on shallow tunnel. Instead of the same stress state, different normal stresses on element boundaries were used. In order to investigate the influence of different factors on supporting pressures, the failure mechanism was established. The solution of supporting pressure, with different parameters, was obtained by optimization theory. The corresponding failure mechanism and numerical results were presented. In comparison with the results using the single tangential technique method, it is found that the proposed method is effective, and the good agreement shows that the present solution of supporting pressure is reliable.     

考虑隧底隆起斜坡段浅埋隧道稳定性上限分析

采用极限分析上限法,基于内外能耗守恒原理,通过构建考虑隧底隆起的斜坡地段浅埋隧道破坏模式,推导出围岩压力的计算式,并通过典型算例重点分析了典型因素对隧道围岩稳定性的影响。研究结果表明:基于泰沙基极限平衡法进行隧道围岩支护设计较为保守,不考虑隧底隆起的极限分析方法次之考虑隧底隆起极限分析方法的风险最大;斜坡地表倾角增大对浅埋隧道稳定性有着不可忽视的不利影响;围岩压力随岩土侧压力系数减小、埋深增大、断面尺寸加大而增大;岩土黏聚力增大、内摩擦角增大对提高浅埋隧道围岩稳定性有积极作用。     

Upper bound analysis of slope stability with nonlinear failure criterion based on strength reduction technique

Based on the upper bound limit analysis theorem and the shear strength reduction technique, the equation for expressing critical limit-equilibrium state was employed to define the safety factor of a given slope and its corresponding critical failure mechanism by means of the kinematical approach of limit analysis theory. The nonlinear shear strength parameters were treated as variable parameters and a kinematically admissible failure mechanism was considered for calculation schemes. The iterative optimization method was adopted to obtain the safety factors. Case study and comparative analysis show that solutions presented here agree with available predictions when nonlinear criterion reduces to linear criterion, and the validity of present method could be illuminated. From the numerical results, it can also be seen that nonlinear parameter m, slope foot gradient β, height of slope H, slope top gradient α and soil bulk density γ have significant effects on the safety factor of the slope.     

水平与竖向加速度-时程曲线叠加效应下边坡永久位移计算的极限上限分析

实际边坡动力稳定性受地震竖向与水平方向效应共同作用,传统边坡地震永久位移计算方法较少考虑竖向地震波影响,采用实际地震的竖向与水平方向加速度-时程曲线共同效应更符合工程实际。基于极限分析上限法和Newmark刚塑性滑块模型,提出一种基于实际水平向与竖向地震加速度-时程曲线的边坡永久位移计算改进方法,以3个工程边坡为例,探讨了两组具有代表性实测典型水平和竖向地震地面运动记录对边坡地震永久位移计算的影响。研究结果表明:不考虑竖向地震加速度时程曲线时,本文方法可蜕化为与前人方法兼容;不同地震波的竖向与水平地震动时程曲线的叠加效应不同,竖向地震对边坡永久位移的影响不可忽略。