硅质岩单面山路堑边坡稳定性影响因素分析

为了研究硅质岩路堑边坡的稳定性影响因素,先通过野外调查,总结出路堑边坡的破坏模式主要为滑移—拉裂破坏和受控于结构面的破坏;然后进行单轴压缩变形试验、抗拉强度试验及直接剪切试验得到硅质岩的物理力学参数,为数值模拟提供依据;最后通过有限元强度折减法,分析边坡坡角、结构面间距、开挖坡率及平台宽度4个因素对坡体稳定性的影响。结果表明,边坡坡角对坡体的稳定性影响最大,其次为开挖坡率。由于硅质岩的特殊破坏形式及单面山路堑边坡破坏模式的多样性,在评价路堑边坡稳定性时需要综合考虑各个因素,不可单凭某一因素来判断。研究成果可为其他硬质岩单面山边坡的稳定性评价及支护结构设计提供参考。     

基于均匀试验的岩质高边坡敏感性灰关联分析

确定边坡稳定性影响因素的主次因素,可为边坡的设计、加固提供依据。在分析岩质高边坡稳定性影响因素的基础上,利用均匀设计对各因素进行交互试验,研究不同交互值作用下边坡稳定系数的变化,采用标准变换对数据矩阵进行无量纲化处理,通过灰色关联方法计算出影响因素与边坡稳定性系数之间的关联系数,并根据关联系数大小对影响因素进行排序。利用该方法对某工程高边坡变形稳定性及其影响因素进行分析,结果表明:内摩擦角、粘聚力、坡角及重度为边坡稳定性最大的4个影响因素,说明该边坡稳定性主要影响因素为自身强度因素,但几何及岩性参数对边坡稳定性的影响不容忽视。分析结果可为预防和控制边坡失稳提供重要指导,为高边坡设计、加固提供重要参考。     

基于强度折减法的贵州红黏土边坡稳定敏感性探讨

采用强度折减法,用Madias/GTS数值模拟软件对边坡稳定性进行分析。采用正交试验方案,取内摩擦角、内聚力与土体重度3个因素以及3个相应水平进一步极差分析,最后应用单因素敏感性分析,将其3因素敏感性大小求出,进行分析红黏土边坡稳定性影响因素的主次,为贵州红黏土边坡防护提出符合工程实际的建议。     

雨水入渗对边坡稳定性影响研究

降雨入渗导致土体强度参数劣化是影响坡体稳定性的主要因素。为了分析非饱和土渗流特性对边坡稳定性的影响规律,本文基于数值模拟分析了模型中不同参数对边坡渗流场及稳定性的影响。结果表明a值的减小会导致边坡浸润线的升高;m值的变化对边坡浸润线的分布及边坡的稳定性系数影响不大;n值的变化对浸润线位置影响较大,对稳定系数的影响是非均匀的。研究结果对边坡稳定性分析提供参考。     

岩质边坡稳定性影响因素敏感性分析

通过有限元计算软件ADINA建立边坡二维平面应变模型，分析了岩质边坡稳定性影响因素粘聚力C、内摩擦角φ,岩石重度γ、弹性模量E、岩石抗拉强度σt和边坡高度h等对边坡安全系数的影响。计算结果表明：粘聚力C、岩石重度γ和边坡高度h等对一般岩质边坡稳定性的影响较为敏感；内摩擦角φ较粘聚力C对岩质边坡稳定性的影响不太敏感。对岩质边坡稳定性分析研究有一定的应用价值和参考价值。     

剪胀角对分层边坡稳定性的影响

利用有限元软件ABAQUS,采用强度折减法,对不同层数、不同材料、不同高度的分层边坡剪胀角进行折减,分析了剪胀角对分层边坡稳定性的影响。结果表明,对分层边坡,任意土层的剪胀角进行折减时,安全系数Fs随着剪胀角的增加而增大,增大的幅度逐渐减小,其变化规律不受土层材料、高度、层数的影响。与边坡整体的剪胀性相比,单层土的剪胀性对Fs的影响要小,且边坡上层土层的剪胀性对边坡稳定性的影响较大。随着剪胀角的增大,边坡位移趋势越加明显,且塑性区的范围逐渐扩大,滑弧半径增大,安全系数随之增大。在实际工程中,宜对分层边坡整体的剪胀角进行折减并慎重取值。     

土质边坡归一化变形量失稳判据研究

为建立土质边坡失稳的微观机理和宏观位移之间的关系,应用有限元强度折减法,分析了失稳过程中土质边坡土体单元应力状态和整体稳定性的联系,定义了边坡渐进破坏时潜在滑动面上土体单元的应力差;分别采用塑性应变区贯通、特征点位移突变、应力差等不同失稳判据对均质土坡的稳定性进行判断分析,验证了不同边坡失稳判据间的一致性与统一性。通过单因素敏感性分析方法,分析了边坡几何参数(坡高、坡比)与物理力学参数(弹性模量、重度、黏聚力、内摩擦角和泊松比等)对极限状态下边坡坡顶水平位移的影响;结合归一化变量的变异系数法,构建了以变形量为基础,同时考虑几何因素与物理因素的土质边坡归一化失稳判据,提出了边坡稳定性的评价方法。     

基于改进爬山聚类法的模糊神经网络边坡稳定性判别模型

影响边坡稳定性的因素复杂且具有随机性和模糊性。综合考虑重度、黏聚力、内摩擦角、坡角及坡高等影响边坡稳定的主要因素,为判别边坡稳定性建立出新型模糊神经网络模型,该模型利用学习能力强大的神经网络及推理功能突出的模糊逻辑,通过改进的爬山聚类法进行结构学习,并利用 BP 算法和最小二乘估计法相结合的综合学习算法来调整参数,进而大幅度提高模型判别能力。经工程实例测试证明该模型可以快速准确的判别边坡的稳定性,可以为类似工程提供参考和借鉴。     

K-means聚类神经网络在边坡稳定性评价中的应用探究

边坡稳定性研究内容具有非线性,复杂性,影响因素繁杂等特点,为了寻求对于边坡稳定性更加准确的评价,提出基于K-means聚类及神经网络的边坡稳定性评价模型,并发现K-means神经网络运用在边坡稳定性分析中具有可行的预测性及良好的精确度。针对K-means聚类对数据内在结构高效分层归并能力及神经网络自学习能力的优缺点,选定45组实验数据,并选择其中容重、内摩擦角、黏聚力、坡角、坡高、孔隙水压力比6个影响因素,通过改进的K-means聚类方法进行分析并筛选出有效数据,再通过神经网络对输入的数据进行大量训练不断调整权值,输出稳定性评价安全系数。预测结果显示,此模型对边坡稳定性评价预测能力高于同类型分析方法。     

抗滑桩参数对边坡稳定性影响研究

为探究抗滑桩支护参数对土质边坡稳定性的影响,利用强度折减法,分别计算不同抗滑桩的长度、间距和截面尺寸下的边坡安全系数。同时利用正交设计方法,以长度、间距、截面尺寸为分析因素设计16组不同组合的支护方案,计算不同支护方案下的边坡安全系数。结果表明:抗滑桩的支护参数对边坡的稳定性影响强弱不同,桩间距对边坡稳定敏感性最高,其次是桩截面尺寸,最后是桩的长度;同时,正交设计试验较单因素分析更加可靠,能够实现不同组合的分析。研究成果可为边坡治理提供更合理的支护方案。     

岩质边坡稳定坡角影响因素及其确定方法

目前研究岩质高边坡稳定性的方法很多,但研究边坡开挖后稳定性及边坡坡角与结构面倾角的关系却较少,且多运用数值分析方法确定岩质高边坡的稳定性,很少用解析解的方法。基于块体的极限平衡理论,岩质高边坡发生整体破坏,其滑移面为顺层直面,推导出岩质高边坡受结构面控制的最小安全系数解析解。分析解析表达式中各个参数对确定影响边坡稳定性的敏感性因素,表明受结构面影响的岩质高边坡安全系数与岩体的黏聚力、内摩擦角成线性正比关系,与岩体重度、边坡高度和边坡坡角成反比,随着结构面倾角的增加而呈先减后增的趋势,据此得出在既定的安全系数下岩质高边坡稳定坡角的解析解,分析得出受结构面控制的岩质边坡稳定坡角与黏聚力、内摩擦角、边坡坡高和安全系数等的关系曲线。通过对已有工程实例的计算分析,比较理论公式和数值模拟计算结果的差异,证明理论公式可以应用于实际工程之中。     

小湾电站进水口高边坡稳定性研究

为了确定小湾电站边坡的最小安全系数,利用UTEXAS2软件对进水口正面、侧面共7个剖面进行了分析计算,对侧面采用圆弧搜索法计算安全系数,给出最危险滑移线;对正面边坡,根据其缓倾角断层和陡倾角结构面,采用非圆弧搜索法对指定滑面进行计算,将最危险的f3断层及gm89 8断层与各陡倾角结构面进行组合,得出当f3与陡倾角结构面f12进行组合时,在剖面6处安全系数最小的结论.     

整体与局部强度折减法在边坡稳定分析中的对比研究

基于FLAC3D建立边坡数值模型,分别开展整体强度折减法和局部强度折减法两种方法对边坡稳定性的对比分析,研究两者在不同本构基础、边坡体是否含软弱结构层等因素对边坡的稳定安全系数和极限位移值的影响。研究结果表明:局部强度折减法相对于整体强度折减法更适应于边坡稳定性研究,本构模型的选择对研究边坡稳定性也有着一定影响;软弱结构层是边坡失稳的重要因素,两种强度折减法对含软弱结构层边坡的折减对象是软弱结构层,且所得到的安全系数和位移值基本一致。     

裂隙和土体软化效应双重影响下膨胀土边坡的稳定性分析

天然膨胀土经历长期干湿循环,反复胀缩使其具有多裂隙性和超固结性。在膨胀土边坡稳定分析中,应考虑上述性质的共同作用对边坡稳定性的影响。采用FLAC3D中的双线性应变硬化/软化遍布节理模型,对不同裂隙面位置和土体软化效应共同影响下的膨胀土边坡进行了稳定性分析。结果表明:裂隙面的存在会显著降低膨胀土边坡的稳定性。随着裂隙面与水平正向夹角的减小,边坡安全系数呈现出"增—减—增—减—增"的波形关系,峰值安全系数出现在20°和115°,谷值安全系数出现在80°和160°。考虑在裂隙面位置和土体软化效应的双重影响下,边坡稳定性会进一步降低,其中土体软化效应对边坡稳定性的影响要小于裂隙面的影响。反倾向小倾角的裂隙面一定程度上可提高边坡的整体稳定性,其与裂隙面的强度参数及土体的软化效应密切相关。     

基于SVM-GA方法的软土复合地基边坡稳定预测模型研究及应用

含有软弱夹层边坡稳定的影响因素错综复杂,为较好地模拟其因素之间的非线性关系,快速建立高精度边坡安全稳定预测模型,采用Autobank软件中的软弱夹层标记来模拟软土层的非圆弧滑动破坏,对比分析不同工况下的圆弧滑面与非圆弧滑面搜索所得计算结果差异。以某河道工程实例,进行迎水坡坡比、平台宽度及高程、堤顶宽度因素的边坡稳定敏感性分析,提出一种具有小样本、非线性、快速搜索特点的SVM-GA边坡稳定性预测模型,对此类边坡进行稳定性预测分析。结果表明:不同的滑面搜索方式对施工期边坡稳定结果影响最大;迎水坡平台宽度及平台以下坡比因素对含软土边坡安全稳定性影响较大;采用SVM-GA优化搜索预测模型预测的安全系数与采用Autobank软件计算安全系数的误差值仅为0. 003 8,搜索时间仅用约0. 32 s,表明该优化模型预测精度较高。     

基于安全性和经济性多目标优化的岩质边坡锚固计算方法

以节理岩质边坡为研究对象,基于塑性力学的极值理论,将滑动面的安全系数和锚固造价共同作为目标函数,将锚固力方向、锚杆长度、结构面的剪力和法向力作为决策变量,结合岩块的平衡方程约束条件、结构面的屈服条件和锚杆的附加约束条件,建立安全性和经济性多目标的岩质边坡锚固非线性数学规划模型,最后采用线性加权和法求解多目标规划模型得到安全系数、锚固造价的最优值以及最优锚固角,该方法具有概念明确、计算精度高等特点。     

基于GA-BP算法的岩质边坡稳定性和加固效应预测模型及其应用研究

针对岩质边坡稳定性预测及加固效应具有的非线性和非明确性等特征,为了准确的预测稳定安全系数和加固效应,采用在实际工程中较为常见的二折线滑动面边坡概化模型,以边坡潜在滑块高度、上下滑动面倾角、坡面倾角、滑块面积,以及上下滑动面的黏聚力和摩擦系数作为影响因素,进行基于强度折减法的数值计算获得安全系数,得到足够数量的样本。然后利用遗传算法GA优化BP神经网络的权值和阈值,建立边坡稳定性的安全系数GA-BP预测模型,将其预测结果与标准BP神经网络进行对比分析。在此基础上,建立混凝土置换加固和锚索加固的方案优化方法。最后,将该方法应用于白鹤滩水电站泄洪洞出口边坡典型剖面在天然和开挖状态下的安全系数预测,并分别对混凝土置换加固和锚索加固进行了方案优化。结果表明:GA-BP神经网络模型精度更高,收敛速度更快,比使用标准BP网络模型的效果更优。研究成果对边坡稳定性评价和加固方案优化具有参考意义。     

土坡失稳破坏机理浅析

通过改写的边坡稳定分析程序,对单个特定圆弧,分析土坡坡度、上下游水位及圆弧中心角等多种因素变化时,对边坡下方部分土体滑动安全系数变化的影响。研究结果表明,存在安全系数局部小于整体的情况,并且当坡度越陡时,边坡更容易出现坡脚处土体首先滑动而非整体失稳破坏。同时,在土坡稳定分析条分法计算过程中,考虑采用反向递推模式进行土条累加计算更为合理。     

含断层多面临空顺层高边坡稳定性分析

香溪长江公路大桥桥头边坡顺层发育f1、f2断层,且多面临空,工程地质问题较为突出。基于勘察资料分析、现场调查充分掌握地质背景,通过开挖平洞开展现场力学试验对控制性结构面参数进行精细评价,在此基础上,采用Sarma法计算分析不同层位结构面以及不同滑面长度下边坡安全系数,建立潜在不稳定滑体安全系数与支护力、滑块平均厚度的关系曲线。结果表明:对于结构面贯通至地表的顺层边坡,结构面上滑体的安全系数与滑块平均厚度呈负相关,而与滑面长度的相关关系较弱。坡体可按地形划分为3段,即坡脚锁固段、主滑段、坡顶牵拉段。f1断层上滑体因岩层厚、滑面强度低(抗剪断峰值摩擦角27.0°,抗剪断峰值黏聚力0.07 MPa,残余摩擦角25.2°,残余黏聚力为0.05 MPa)导致安全储备不足,加之主滑段长,为满足稳定标准下限需增加4 283 kN/m支护力或卸载32.6%方量,工程量巨大,建议结合工程挖方进行抗滑桩设计。研究成果可供类似含断层多面临空顺层高边坡稳定性分析作参考。