边坡开挖迁移式影响离心模型试验研究

人工开挖边坡未及时支护,不仅可能造成自身的破坏,还可能影响到临近未开挖边坡的稳定性;已成边坡有局部毁坏,若不及时修复也可能引起更大范围的破坏。这两种情况都促使我们考虑边坡开挖产生的迁移式影响作用。土质边坡开挖迁移式影响离心模型试验表明:稳定性较差的边坡受迁移式影响形成坡顶贯穿拉裂整体破坏;稳定性较高的边坡受迁移式影响形成坡顶弧形拉裂破坏;松散型边坡主要发生开挖面的浅层坍落破坏并发展。迁移弧形拉裂破坏试验分析表明,随边坡强度增加(稳定性提高),弧形拉裂缝曲率半径越大,拉裂缝与原边坡最大拉应力分布逐渐接近一致。应力测试与数值模拟证明弧形拉裂和整体贯穿拉裂同最大拉应力分布相对应,并且受迁移影响边坡坡顶最大拉应力值增大。结果表明,对于低强度的土质边坡开挖应重视迁式影响,而对于高强度的土质边坡及完好岩石边坡迁移式影响较小甚至可以不考虑,但对那些关系重大并对变形有严格要求的边坡开挖也应分析迁移式的影响。最后进一步的断裂力学理论解释了弧形拉裂与整体贯穿拉裂的形成。研究结果对于工程实际具有一定的现实指导意义。     

开挖和堆载作用下黄土边坡变形特征离心试验研究

为了研究开挖和堆载对黄土边坡变形破坏特征的影响,采用原状黄土在离心机上模拟黄土边坡在开挖和堆载作用下的变形过程,得到了两种工况下黄土边坡的位移变化规律和破坏特征。位移矢量图表明:开挖和堆载前,坡体变形以自重应力作用下的竖向变形为主;开挖和堆载后,坡体中后部土体以垂直向下变形为主,前部土体变形以水平变形为主;对模型边坡控制点位移特征分析,发现开挖对前部土体变形影响较大,堆载对后部土体变形影响较大,但开挖是影响边坡变形的最主要因素;开挖和堆载作用下黄土边坡的变形过程完全不同。     

离心模型试验中边坡开挖设备的研制与应用

针对目前边坡开挖研究中离心场开挖模拟技术的不足,在清华大学土工离心机上开发了一种可在离心模型试验过程中模拟边坡开挖的有效设备。该设备利用两个电机和滑轨模拟边坡开挖过程中的下切和推拉两个过程,结合现有的离心场图像采集和位移测量系统即可实现离心机运行过程中的实时开挖和多次开挖,并通过试验验证了该开挖设备的有效性和可靠性。利用该设备进行了土坡开挖的离心模型试验,再现并记录了边坡开挖后的变形破坏过程。     

抗滑桩加固边坡变形破坏特性离心模型试验研究

抗滑桩加固边坡的增强作用与抗滑桩设置位置、桩头条件等密切相关,通过离心模型试验对不同桩位与桩头条件下采用抗滑桩加固边坡的变形破坏特性进行研究。试验表明,设在边坡中部的抗滑桩在边坡破坏前桩头水平位移最大,而在相同的破坏载荷作用下,设在中部的抗滑桩比设在上、下部以及桩头固定比桩头自由时边坡破坏后的位移矢量要小,这表明抗滑桩设边坡中部以及桩头固定对边坡土体的遮挡效果及边坡安全系数的提高最好。     

类土质高边坡开挖效应的离心模型试验及数值模拟研究

高边坡在开挖过程中具有明显的开挖效应.采用离心模型试验及快速拉格朗日元数值模拟方法对花岗岩全～强风化而成的类土质高边坡的开挖效应进行研究.离心模型试验采用福建省漳(州)龙(岩)高速公路和溪段一边坡原状土样削制而成;数值模拟中采用程序内置的遍布裂缝模型建模.两种研究结果均显示,各级边坡的开挖会对已开挖坡面及未开挖坡面、坡脚产生明显的附加位移和附加不平衡力,有时,这种附加不平衡力会很大,达到原剩余不平衡力的1倍以上,使本已达到平衡的边坡产生新的失稳,这将影响已施工边坡支护工程的稳定性及边坡整体的稳定性.应在边坡工程设计中充分考虑这种边坡开挖效应,使支挡结构的承载能力可以满足多级边坡开挖形成的附加应力要求.     

基坑离心模型试验开挖方法研究与应用

 针对离心模型试验中停机开挖、排液法、微型机器人开挖3种传统方法缺点进行分析,设计研制一种新型开挖模拟装置,对土体实际卸荷过程有更准确的模拟,并应用于一组砂土地基基坑开挖离心模型试验验证了可行性。与传统方法相比,能实现非停机开挖,较准确模拟土体侧压力,原理简单、造价低。试验中布置多种类型传感器形成立体测量,试验数据与数值分析结果形成对比分析。结果表明：悬臂式支挡结构的砂土地基基坑开挖地表沉降曲线呈悬臂型;引起挡墙最大弯矩位置随开挖逐渐下移,下移速率递减;开挖土体卸荷,引起主动区土压力减小,浅层开挖对深层土压力影响很小,深层开挖时,浅层土压力的变化不明显。最后对试验中存在的问题和有待改进之处作了讨论,对后续和同类试验提供指导和参考。     

不同支护模式下黄土高边坡开挖变形离心模型试验研究

 为研究不同支护模式下黄土高边坡的开挖变形特征和支护结构性状,以观音堂隧道进口明洞段黄土高边坡为实例,采用土工离心机,开展黄土高边坡在无支护、全断面土钉支护、上部土钉下部预加固桩复合支护模式下的离心模型试验,试验结果表明：(1) 桩–钉复合支护体系能够显著提高黄土高边坡的稳定性,坡体上部土钉的布设有效地调动了边坡更大范围内土体变形的调整,使得边坡土体的潜在滑移面向坡体内侧转移,将潜在滑移面的剪出口位置限制在预加固桩桩顶以下,而下部预加固桩的布设则有效地承担上部滑体的推力作用,保证坡体在开挖过程中的稳定性。(2) 全断面土钉支护在一定程度上起到了加固边坡土体的作用,但由于土钉支护范围有限,当潜在滑移面深度超出土钉加固范围后,边坡土体发生更大范围内的失稳现象,加剧坡体的破坏。(3) 对于黄土高边坡的加固,桩钉复合支护要优于全断面土钉支护。     

边坡变形破坏离心机模型试验研究

0 概述 关于离心模型试验原理和边坡稳定性模型试验的相似律,文献[1]^[3]中分别从不同的角度进行了比较详细的论述,并指出在离心机模型中,由于惯性力场的作用,使模型的容重增大 n 倍,就可使离心模型达到与原型相同的应力变形状态,使两者的塑性区域发展及其破坏过程保持相似,从而得出离心模型的边坡的安全系数与原型完全相等,模型反映了原型的真实情况。由于离心模型满足了重力相似条件,而常规模型则不能,这对研究以自重为主要受力的边坡工程问题具有重要意义。本文针对某堤防工程,利用离心机模型试验,进行施工期及运行期水位骤降时边坡变形稳定特性研究,并进行了理论计算与分析。1 试验研究1.1 试验简介     

施工时序对边坡稳定性影响的离心模型试验及数值分析

不同施工时序对边坡稳定性有较大影响，应用离心模型试验和数值计算研究和分析不同施工时序对边坡变形破坏和应力场的影响。结果表明，开挖后及时支护程度越高，不但能减少边坡变形量，而且有利于边坡的稳定（试验中两级边坡开挖，及时支护比开挖完成后进行一次支护的最后破坏加速度提高14．15％；上级开挖后进行及时支护，向下级开挖后未进行及时支护，其最后破坏加速度比一次性支护提高8．49％）。及时支护程度越高，越有利于边坡稳定的作用机制，也可有效改善边坡坡面剪应力集中程度和最大剪应力的连通情况，并限制应力松弛程度；边坡上体的应力路径（应力历史）更加有利于边坡的稳定。另外，对于特别高大的边坡多级开挖，建议对上级开挖边坡进行临时支护，在开挖完成后再进行永久支护，这样既能发挥边坡的“新奥法”原理，又能避免因下级开挖应力调整而导致上级支护结构受力过大而失稳的影响，且支护成本可降低，该结论对于工程实践育一定的指导意义。     

软土地区大型干坞边坡变形规律离心模型试验及实测研究

对上海外环隧道干坞边坡的开挖方法及变形规律等进行了离心模型试验研究 ,并对边坡变形监测数据进行了整理和分析 ,本文研究可对以后类似的工程提供借鉴和指导。     

基于坡角变化的反倾层状岩质斜坡倾倒变形离心模型试验研究

基于临空条件变化对倾倒变形斜坡影响的认识,以澜沧江古水水电站倾倒变形边坡为原型,通过3组斜坡模型的离心试验,模拟不同坡角条件下反倾层状斜坡的变形演化与破坏过程,获得坡角变化与倾倒变形发展演化之间的关系.研究结果表明:反倾斜坡倾倒破坏最先发生在坡脚位置,而后向上部发展.坡角越陡,产生这种变形需要的累积时间越短;反倾层状岩...     

水位变化诱发粉土边坡失稳离心模型试验

粉土具有明显的非饱和土力学特性,坡内外水位变化诱发粉土边坡失稳是常见工程灾害之一。分别针对坡内和坡外水位变化诱发的粉土边坡失稳情况,开展了相应的离心模型试验研究,结合非饱和土力学相关理论分析和数值模拟,揭示了粉土边坡在两种情况下的变形及失稳模式和发生机制。结果表明：当坡内水位超过1/3坡高后,在坡内渗流作用下,粉土边坡呈现逐级侵蚀剥落、从坡脚向坡顶、由浅层向深层的多级滑坡失稳;坡外水位上升将导致松散粉土边坡发生显著湿陷变形,而坡外水位骤降将造成粉土边坡的多重浅层牵引式滑坡。粉土边坡的失稳模式和发展与粉土的非饱和土力学特性密切相关。最后根据模型试验结果提出了相应的粉土边坡渗流失稳工程控制措施。     

平行盾构开挖离心机模拟试验研究

通过离心模型试验模拟平行盾构隧道近接开挖施工,研究了盾构隧道近接开挖对既有隧道结构内力、管片变形和地表沉降的变化规律。结果表明:1隧道开挖引起地表沉降的大小与开挖的步骤有关,而沉降槽的范围基本不变;2既有隧道靠近新建隧道一侧受拉,这一侧弯矩出现负增量,侧向土压力也有一定的减小,且既有隧道直径水平向变大,而垂向直径基本不受影响;3由于土拱效应,新建隧道已完成开挖部分管片拱顶的土压力随开挖进程先减小后增大;4采用地层结构法可以准确模拟隧道开挖过程的隧道结构力学特性与变形规律。     

等截面抗拔桩承载变形特性离心模型试验及数值模拟

抗拔桩的承载变形问题正受到越来越多的重视。对抗拔单桩的承载变形特性进行了离心试验研究和数值模拟研究。通过做离心模型试验,分析抗拔桩在竖向上拔荷载作用下的Q–s曲线、桩身轴力曲线,然后通过建立桩土接触模型,进行数值模拟,将结果与离心试验结果进行对比。通过上述两方面工作,可以看到抗拔单桩承载变形特性呈现如下性状,抗拔力在起始阶段随上拔位移呈线性增长,随着上拔位移进一步增大,抗拔力出现非线性增长的特性,然后突然出现拐点,上拔位移迅速增大,抗拔力达到极限,抗拔桩破坏。     

膨胀土边坡物理模型试验研究

进行了一系列压实膨胀土的大型静力模型试验,对边坡土体吸湿后的含水率、膨胀变形等进行了实时监测。试验成果显示,膨胀土边坡浅层土体吸湿后其含水率场分布不均匀,干湿分界面处土体易由于不均匀膨胀变形而导致局部剪切错动,并随水分在坡体内的迁移,局部滑动面逐渐向边坡纵深扩展,在不同深度、不同部位形成多重剪切滑动面,最终导致边坡整体塌滑。针对静力模型试验进行了考虑膨胀性的非线性有限元计算,比较了边坡自重条件下和吸湿后应力场的变化,可知吸湿引起顺坡向正应力在干湿分界面处变化剧烈,剪应力明显增大,强度折减法得到的模型试验边坡安全系数仅0.92。研究成果表明：影响膨胀土边坡浅层稳定性的最根本原因并非膨胀土的超固结性或裂隙性,而是土的胀缩特性。     

逆断层地表变形及避让距离的离心模型试验研究

断层同震错动引起的地表变形破坏是工程场地评价中的难点之一,如何合理避开同震地表破裂带是工程选址必须解决的问题,关键在于能否准确预测发震断层错动过程中的地表变形演化特征.基于土工离心模型试验过程中获取的高精度地表监测数据,定量分析给出了断层面倾角为60°且厚度约为40 m的上覆砂土在不同基岩位错下的地表变形和坡度变化规律...     

基于离心模型试验与数值计算的超高陡加筋土填方边坡稳定性分析

山区机场建设中会出现超高陡(高度达百米且填方坡比陡于1︰1)的加筋土填方边坡方案,针对这类填方边坡稳定性方面的研究较少.以云南某机场的超高陡加筋土填方边坡方案为例,通过大型土工离心模型试验及数值计算开展天然工况下这类加筋土填方边坡稳定性的研究,获得的主要成果:①边坡变形破坏以填方土体局部开裂、面板鼓胀和抗滑桩略微外倾为...     

面板堆石坝新型结构离心模型试验研究

采用离心模型试验技术探讨在覆盖层上增加盖板后坝体的变形特征。共进行三组离心模型试验,分别研究增加盖板及不同覆盖层类型对坝体变形的影响,以及防渗墙在坝体蓄水前后的变形规律。研究表明:在覆盖层上设置盖板可以减小坝体沉降,同时减小坝体不均匀沉降;不同覆盖层类型增加盖板后盖板弯矩分布规律一致,但软弱覆盖层上盖板弯矩变化幅度较大;增加盖板后优化了防渗墙的弯矩,离心模型试验揭示了面板堆石坝新型结构的变形和应力分布规律,为深厚覆盖层上面板堆石坝新型结构的研究与设计提供依据。