铁路路堑高边坡的长期稳定评价方法及分级预警方法

在铁路建设与运维中,由于工程地质条件、自然及施工环境条件等因素影响,路堑高边坡安全一直是铁路工程重点关注的问题。针对铁路路堑高边坡的长期稳定性问题,详细分析了边坡的安全系数与变形关系、岩土体的长期强度与时间关系,建立了边坡安全系数-剪切变形-时间关系模型,提出长期稳定安全系数、变形速率幂次值、位限指数等3个路堑高边坡长期稳定性评价指标,以及高边坡安全稳定四级预警方法与高边坡安全稳定八级预警方法,并明确了不同预警等级下建议采取的应急处理措施。通过实际工程监测数据对铁路路堑高边坡瞬时稳定安全系数、长期稳定安全系数、长期累积变形状态进行系统分析,确定了该路堑高边坡的风险预警分级。     

深层排水孔堵塞对富水岩质高边坡稳定性的影响

高边坡施工或运营期间常因多种因素作用导致排水孔堵塞,从而抬升地下水位,影响边坡稳定性和支护结构的安全。基于渗流折射定律,采用空气单元法模拟排水孔,开展了岩质高边坡渗流应力耦合分析,重点研究了排水孔不同堵塞工况下的坡后地下水位变化及支护结构力学响应。计算结果表明：排水孔堵塞对坡后地下水位影响显著,坡内位移整体变化不大,坡趾位置岩体变形最大;坡体锚杆轴力明显增加,最大增长幅度达到45%。对于布设深层排水孔的岩质高边坡,排水孔堵塞后边坡支护结构的位移变化明显,对支护结构的影响不容忽视,尤其体现在坡趾剪出口位置。此外,排水孔接近完全堵塞时,边坡安全系数显著降低。提出了以框架式格构和锚杆共同作为支护体系的高边坡处理措施,即下部边坡加强格构支护强度,上部边坡增加锚杆锚固长度。     

公路岩质高边坡稳定性及支护分析

为探究边坡开挖加固时稳定性变化特征,依托公路岩质高边坡治理工程,运用MIDAS GTS建立高边坡三维模型,对开挖前及开挖不同阶段边坡的变形及稳定进行了对比分析。结果认为:经过分阶段开挖后的边坡,由于坡体自重的减小,坡体位移发展呈减弱态势,边坡整体稳定性增加;在仅采取框格梁支护后,坡体水平位移量远小于原始状态的边坡位移量,但大于坡体开挖完毕后的水平位移量;在框格梁的基础上增设预应力锚杆后,预应力锚杆的介入极大限制了边坡变形,使得坡体水平位移进一步减小;框格梁+预应力锚杆加固岩质边坡可以有效保证边坡的稳定性,建议在施工过程中加强边坡变形监测,确保工程安全。     

岩石高边坡加固中抗滑桩-内支撑联合支护的数值模拟研究

为解决岩石高边坡因放坡条件受限导致加固措施难以满足工程应用这一现实问题,提出了抗滑桩-内支撑联合支护体系。基于有限差分软件FLAC3D,对贵州某岩石高边坡施行了抗滑桩-内支撑联合支护,并进行了三维数值模拟计算,分析了边坡从开挖到支护完毕全过程中的坡体位移、桩身弯矩、剪力、桩身位移以及安全系数的变化规律,研究了抗滑桩在内支撑作用下的受力变形特性和边坡支护效果。研究表明：抗滑桩联合内支撑结构能有效地控制坡体变形,提高了边坡施工过程中的安全系数,增加了边坡的整体稳定性;内支撑的施加将两侧的抗滑桩连成一个整体,使得双侧桩共同受力、协调变形,改善了桩身的变形和受力状态,极大地提高了抗滑桩的承载性能。研究结果可为此类岩石高边坡的支护治理提供理论借鉴。     

浅埋偏压隧道边坡稳定性分析

基于有限元软件建立三维弹塑性模型，依托某隧道边坡工程，探讨了"锚杆+抗滑桩"联合支护参数对边坡稳定安全系数以及最大剪应变的影响，进而得到最佳支护方案。通过现场监测结合数值模拟，对比了有无该支护方案下边坡及隧道的围岩变形特征，利用抗滑桩应力与锚杆轴力的分布特征，再次明确该方案的支护效应。结果表明：最佳支护方案为方案A （抗滑桩14 m、锚杆14 m），支护后的边坡安全系数显著提高，抗滑桩与锚杆相比对边坡的安全系数影响更大；相较于无加固工况，联合支护下边坡的水平位移与竖直位移显著降低，土体变形区范围明显缩小；抗滑桩体主要承受压应力，最大值出现在桩中部，总体呈现"中端大，上下两端小"的分布模式；锚杆轴力随着锚固深度增加呈现线性减少趋势；隧道变形实测数据与数值模拟结果基本吻合，联合支护方案对控制隧道变形有显著效果。     

陕北某电厂人工高边坡变形破坏模式分析及其治理

陕北某电厂人工高边坡岩土组合复杂,存在黄土、粉土、中细砂及砂岩、泥岩,岩体抗风化能力差,且坡体中部有断层通过.人工开挖后边坡坡顶、坡面发生明显变形破坏,并有进一步发展的趋势.通过对边坡的变形破坏模式分析,提出了以锚杆框架格构、锚筋桩框架格构为主,并采取不同坡比分级放坡的边坡治理方案.三维模拟结果和施工完成后位移监测资料显示,该边坡处理方案符合边坡工程地质条件,能恰到好处地平衡边坡开挖后的应力应变的改变,工程措施达到了安全、经济的目标.     

某高等级公路路堑过坡预应力锚索加固设计

高等级公路穿越山区时,通常需要开挖而形成路堑过坡,其边坡的稳定性将危及公路施工和运营安全,故常需要对不稳定连坡进行加固处理。对具有大体积、大面积范围且存在滑动面的不稳定岩土体。加固方法以预应力锚索为佳。在结合某高等级公路路堑高边坡工程中,分析了已有地质条件的基础上,提出了预应力锚索加固边坡的设计方案。     

岩石高边坡安全监测及稳定性分析

针对某水电站岩石高边坡的工程实际,为了有效的控制高边坡变形和准确的指导施工,在边坡布设了多套位移计和锚杆应力计,并且进行了边坡变形和应力监测。通过大量的边坡监测资料,并且结合变形、地质、开挖等因素,分析了边坡变形特征及锚杆的锚固效果,监测数据的分析主要采用回归方法进行。监测数据表明,边坡的锚固效果良好,边坡的变形得到了有效的控制。通过此岩石高边坡工程的施工监测,阐明信息化施工可以保证边坡的稳定性,正确指导施工。     

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。     

降雨条件下花岗岩残坡积土路堑边坡稳定性研究

基于多孔介质饱和—非饱和渗流理论和非饱和土抗剪强度理论,采用极限平衡法与降雨渗流有限元相结合的方法,选取大庆—广州高速公路江西里仁—龙南段某典型高路堑边坡,利用岩土仿真软件GeoStudio建立模型,研究降雨条件下花岗岩残坡积土路堑边坡失稳破环的形态和机理。结果表明:随着降雨的进行,边坡中地下水位从坡脚处开始抬升,边坡坡脚处容易产生“小弧”滑动破坏; 土体体积含水量的增加使得基质吸力下降,从而降低土体强度和边坡的安全系数,且基质吸力与安全系数的下降幅度基本同步; 降雨强度对边坡的安全系数有较大影响,小雨阶段,安全系数降幅较缓,而暴雨阶段,安全系数降幅加剧,降幅达24.4%; 在强降雨条件下,滑面基质吸力大部分丧失,失稳边坡发生了从整体失稳向局部失稳、从深层失稳向浅层失稳的转变,即强降雨是浅层滑坡的主要外在因素。     

土坡稳定可靠度分析

简述了可靠度分析的“ＪＣ”法,介绍了一种典型的土坡稳定分析模型的极限状态方程,编写了一套完整的计算程序,并结合算例,对该法应用中的一些问题进行了讨论     

岩质边坡在降雨条件下的稳定性分析

雨水入渗改变了岩质边坡非饱和区渗流场的分布,是引发边坡滑坡的主要因素之一.在极限平衡理论和非饱和土抗剪强度理论基础上,引入了渗透力的概念,利用有限单元法进行了降雨条件下岩质边坡稳定性的分析.最后,利用编制的边坡稳定程序进行了算例分析,结果表明,岩体边坡的稳定安全系数随着雨水的不断渗入在逐渐地降低,即降雨入渗对边坡的稳定具有不利影响.     

岩质高边坡治理初探

岩质高边坡，因其缺乏生物赖以生存的环境，既使经过传统的加固措施，却因暴露于地表，受到风吹、日晒、雨淋等各种破坏性侵蚀作用，表层岩石很容易降低强度，发生剥蚀脱落，降低边坡稳定性，危及工程的安全性．针对岩质高边坡的特点，探讨了岩质高边坡的治理措施，介绍了一些新的边坡治理技术．高边坡治理既要注重稳定性，还要考虑生态环境问题，景观设计应成为边坡治理中的一部分．     

边坡稳定问题的算法比较

文章利用边坡稳定分析的应力状态新方法中的一系列公式,与泰勒稳定系数法以及Fellenius条分法,在极限状态和稳定状态计算与新方法的比较,并说明了系列公式的实用性。     

复杂土坡稳定的电算分析

黏性土坡的稳定性分析因为滑裂面不能预先判定和土体受力的复杂性而使计算十分烦琐．为了能够手算,以往的计算模型都尽力简化．现在常用的3种分析方法,即条分法、泰勒法和毕肖普法,都只讨论了简单土坡,过多的简化使计算模型不能反映土坡的实际情况．用电算作土坡稳定分析可以使计算结果臻于精细．     

降雨条件下土体坡度及含水率对边坡稳定性影响的试验研究

通过对坡度分别为30°、38°、45°的3种土坡进行人工降雨试验,对沿坡面的5个等分观测点进行土坡滑动位移及含水率的观测,并在各土坡靠近坡面的相同位置选取土样进行UU三轴试验,测算出相应的粘聚强度,并对试验过程中采集到的数据进行分析处理,探究土坡滑动的影响因素之间的内在机理。试验结果表明,在试验研究的坡度及含水率范围内,土坡稳定性的影响因素间存在以下规律:坡度较小的土坡沿坡面各分观测点竖向位移变化较小,而坡度较大的土坡竖向位移变化较大,且在上中部位置下滑更为明显;坡体的泥流率与坡度之间存在线性关系,坡度越大,泥流率越大;坡面各分观测点的含水率整体水平与坡度有关,坡度越小,则降雨后含水率越大,且在坡面中下部位置处的含水率变化更大;同等含水率的情况下,随着坡度的增加,土体粘聚强度有增长的趋势。而对于同坡度的土坡而言,含水率越小,则粘聚强度越大。针对试验中发现的规律,通过数值模拟提出了试验降雨条件下“坡度-泥流率”、“坡面位置-含水率”和“含水率-粘聚强度”的关系式。     

Comprehensive evaluation of high-steep slope stability and optimal high-steep slope design by 3D physical modeling

High-steep slope stability and its optimal excavation design in Shuichang open pit iron mine were analyzed based on a large 3D physical simulation technique. An optimal excavation scheme with a relativ...     

Rapid and robust slope failure appraisal using aerial photogrammetry and 3D slope stability models

Slope failures are an inevitable aspect of economic pit slope designs in the mining industry. Large open pit guidelines and industry standards accept up to 30% of benches in open pits to collapse provided that they are controlled and that no personnel are at risk. Rigorous ground control measures including real time monitoring systems at TARP(trigger-action-response-plan) protocols are widely utilized to prevent personnel from being exposed to slope failure risks. Technology and computing capability are rapidly evolving. Aerial photogrammetry techniques using UAV(unmanned aerial vehicle) enable geotechnical engineers and engineering geologists to work faster and more safely by removing themselves from potential line-of-fire near unstable slopes. Slope stability modelling software using limit equilibrium(LE) and finite element(FE) methods in three dimensions(3D) is also becoming more accessible, user-friendly and faster to operate. These key components enable geotechnical engineers to undertake site investigations,develop geotechnical models and assess slope stability faster and in more detail with less exposure to fall of ground hazards in the field. This paper describes the rapid and robust process utilized at BHP Limited for appraising a slope failure at an iron ore mine site in the Pilbara region of Western Australia using a combination of UAV photogrammetry and 3D slope stability models in less than a shift(i.e. less than 12 h).     

岩质边坡楔形体破坏的稳定性分析

为了更准确地判断岩质边坡发生楔形体破坏时的稳定性,利用极限平衡原理,分析楔形体受力的平衡条件,推导得出了楔形四面体的安全系数.通过对典型边坡计算分析,得出边坡稳定系数.该方法适用性强,计算简单,结果与工程实际相符,可以在工程实践中推广应用.     

边坡稳定分析的强度折减法应用

边坡安全系数求解是边坡稳定性问题分析中的主要问题,强度折减法在边坡稳定性分析中运用越来越广泛.利用FLAC3D软件进行数值模拟,选择弹塑性Mohr-Coulomb模型及其破坏准则,通过对算例结果进行比较表明:强度折减法能够真实地反映边坡的实际情况,方便合理,求得的边坡安全系数接近实际,显示出其在边坡稳定性分析中的一定优势.