锚固边坡稳定性分析有限元模型及锚固效应的探讨

锚固边坡具有锚固结构与土体变形协调的特点,而用条分法分析边坡稳定性时因土体刚体假设无法考虑结构与土体共同作用的本质,存在低估锚固效应的问题。提出了一种有限元法分析锚固边坡的方法,考虑在有限元模型中采用点锚式和全长粘结式杆单元模拟实际锚固结构的自由段和锚固段,注浆加固体采用接触单元,在土体和结构共同作用和接触变形协调的应力计算的基础上,结合条分法稳定性系数概念,对锚固结构考虑粘结强度或抗拉强度,对土体考虑剪切破坏强度,可得出工程分析所需的锚固边坡稳定性系数。研究结果表明:有限元法所得滑动面深度较条分法更深,稳定性系数更大,其有效锚固长度也存在一定的差异。     

岩质边坡预应力锚固的力学行为及群锚效应

预应力锚固技术是现代岩土工程加固的重要手段,针对预应力锚固体在张拉和运营过程中所实测到的资料,详细分析了锚固体的剪应力、轴力的传递特征,得到了不同预应力值下的应力变化规律,提出了岩质高边坡预应力锚固的群锚第一效应和第二效应的概念。通过大量资料分析,分别提出了内锚固段轴力、剪应力分布的经验公式,为合理施锚和优化布锚提供了设计依据。后续试验进一步表明,针对不同岩体结构类型的岩锚锚固端应力传递规律具有广泛的应用范围,工程实践证明了所提公式应用的可靠性和经济性。     

边坡锚固结构的蠕变特性及其稳定性分析

为分析土体蠕变特性对锚固性能和受锚边坡稳定性的影响,依据砂浆锚固体与土体的协调变形特征,建立土锚结构的元件蠕变模型。通过分析锚固结构的承载特征,建立砂浆锚固体与土体界面剪应力时变计算式,根据算例验证了边坡中上部是锚杆重点加固范围。     

船闸边坡节理岩体锚固效应的模型试验研究

通过室内相似材料模型块试验,研究了在不同的布锚参数下三峡船库高边坡节理岩体的抗压强度、弹性模量、泊松比及扩容特性等力学性质的变化规律,得出了一些有益的结果。     

岩土边坡稳定性分析方法研究

文中以具体工程为例,讨论了几种边坡稳定性的分析方法,得出如下结论：传统的确定性方法具有易于建模和便于理解的优点,但为了符合新的边坡稳定性标准,分项系数法很可能成为分析边坡稳定性的新趋势,而概率分析方法不失为对分项系数法的一种补充方法。     

单锚及群锚失效对边坡稳定性影响的模型试验研究

针对典型岩土体边坡,通过室内模拟试验,研究锚力变化或锚失效在群锚中引起的荷载转移现象,探讨群锚失效后边坡稳定性的劣化过程、失稳形态以及坡面设置格子梁对锚索张力及边坡稳定性的影响等问题。群锚抑制坡体的变形效应,可使岩体均匀性、整体性加强,增加韧性和承受大变形而不破坏的能力。群锚中某一锚索锚力变化会导致其承担的荷载在群锚内部发生较明显的转移现象,结构面压缩带同时被削弱,结构面的整体安全度降低;某一锚索的失效也会引起相邻锚索接连失效的多米洛效应,导致边坡稳定性急剧降低。坡面施加格子梁结构可调动坡面更大范围岩土体发挥自承能力,分担锚索承担的部分荷载,改善边坡的稳定性。岩坡加固设计中应注意格子梁结构强度与锚索锚固力相匹配。     

地震作用下重力锚锚碇边坡的动力稳定性分析

重力锚锚碇基坑开挖形成的高陡边坡稳定性评价是桥梁安全施工与运营的关键问题。以云南大永高速公路涛源金沙江大桥重力锚锚碇边坡为研究对象,结合现场调查与地质钻孔资料,通过有限元方法、极限平衡理论与Newmark法分析,评价了分级开挖与地震作用下锚碇基坑边坡的稳定性,研究表明,分级开挖过程中边坡潜在滑动面由坡体后部逐渐前移,地震作用下永久位移分为线性增长区、加速发展区与破坏失稳区,锚碇边坡在Ⅷ—Ⅸ度地震下极易失稳;预应力锚索与锚杆加固能大大提高边坡的抗震性能,研究成果可为同类工程所借鉴。     

边坡稳定性研究分析

通过对各种工况下边坡的稳定性计算,得出了一系列对边坡工程实际工程非常有用的结论,对边坡的设计具有重要的指导意义.     

边坡稳定性分析方法综述

按定性分析方法、定量分析方法和不确定分析法的分类形式回顾了边坡稳定分析的研究历史和发展历程,总结了其中主要的方法,针对当前的研究热点,论述了三维稳定性分析、数值分析法和不确定性分析方法的动态和现状,并对发展趋势进行了合理展望,以使边坡稳定性分析方法更加完善。     

考虑内部摩擦变形耗能的预应力锚索边坡极限分析

根据变形协调原则,认为对数螺旋线滑面滑坡体在下滑过程中并非完全不变形而是根据滑面形状自适应变形从而产生能量耗散。为量化该过程中的能量耗散,根据协调速度场的关系提出了2种多块体划分法来计算该变形摩擦耗能功率,并结合极限分析上限法和强度折减法推导了预应力锚索加固边坡的安全系数计算式。通过算例分析表明,虽然2种多块体划分方法获得的边坡安全系数随着划分块体接触面数量的增加变化规律不同,但最终都趋于稳定收敛,且收敛值十分接近,并从具体划分原理角度解释了2种不同变化趋势的原因。典型边坡算例的不同分析方法安全系数结果比较表明,滑坡体内部变形摩擦耗能有助于提高边坡的抗滑作用,安全系数较不考虑时有所增大。分析总结了预应力锚索边坡随锚索预应力、锚索倾角、锚索位置高度变化条件下有无考虑滑坡体内部变形摩擦耗能的边坡安全系数变化规律。该方法弥补了以往上限法中忽略该项摩擦耗能的不足,可为预应力锚索加固边坡的稳定性分析提供参考。     

考虑土体空间变异性的边坡最危险滑动面随机分析方法

现有边坡可靠度研究均未考虑土体空间变异性对边坡最危险滑面的影响。为此,提出了考虑土体空间变异性的边坡最危险滑动面随机分析方法。首先,采用谱表现法建立了表征土体空间变异性的随机场模型。在此基础上,提出了基于SIGMA/W和SLOPE/W的自动定位搜索最危险滑动面方法。其次,采用非侵入式随机分析方法研究了抗剪强度参数空间变异性对边坡最危险滑动面空间分布的影响。最后,采用算例验证了所提方法的有效性。结果表明：提出的边坡最危险滑动面随机分析方法能够有效地确定边坡最危险滑动面空间分布特征。土体抗剪强度参数的空间变异性对边坡最危险滑动面的空间分布特征有重要的影响,它直接决定了边坡最危险滑动面的位置和滑体规模。土体抗剪强度参数波动范围越大,最危险滑动面的空间分布范围越大。随着土体抗剪强度参数水平向和竖直向波动范围比值的增大,边坡上部发生局部滑动的可能性增大。抗剪强度参数的变异系数越大,最危险滑动面的空间分布范围越大,边坡发生小规模局部滑动的可能性越大。     

微型桩群加固土坡稳定性分析

微型桩是一种边坡快速加固技术,多大面积成群布置。基于强度折减技术研究了微型桩群加固边坡安全系数的数值计算方法,并对微型桩群加固均质土坡和含软弱夹层土坡的稳定性进行了对比分析。结果表明,微型桩群加固均质土坡的破坏模式与其布设位置关系密切,采用传统非耦合方法假定滑动面位置不变进行微型桩群的工程设计值得商榷;对于均质土坡,微型桩群锚固深度较小时,桩身变形以刚性旋转为主,随着锚固深度的增加,微型桩群的变形由刚性倾斜转化为柔性弯曲变形,对于含软弱夹层边坡,微型桩群的变形主要是弯曲变形;微型桩群最优锚固长度约为滑面以上自由段长度的1.5~2.0倍。削剪作用能够改善微型桩群受力并降低成本;对于均质土坡,当削剪长度小于自由段长度1/4时,不会降低加固边坡的安全系数,对于含软弱夹层边坡,最大削剪长度约为自由段长度的1/2;实际工程中对于可削剪的微型桩部分,无需设计加筋体,仅将钻孔回填压实即可,能够在确保加固效果的同时降低成本。     

基于CDEM的顺层边坡地震稳定性分析方法研究

地震力作为一种动态载荷,其作用是导致顺层结构面黏聚力及抗拉强度的丧失。由此,提出了一种动力分析法（数值分析法）与极限平衡法（公式法）相结合的顺层岩质边坡地震稳定性评价方法。该方法利用基于连续介质力学的离散元方法（ CDEM ）获取震后结构面处的残余强度,将残余强度代人极限平衡公式求解重力作用下的安全系数,并将此安全系数作为评价顺层岩质边坡地震稳定性的指标。分析结果表明,传统拟静力法用于顺层岩质边坡地震稳定性的评价是不适宜的,通过本文方法获得的顺层边坡动力安全系数具有明显的 3 阶段特征（水平段–速降段–水平段）,而拟静力法获得的安全系数随着设防烈度的增大却呈现出逐渐减小的特征。此外,所述方法还可体现地震波频率对顺层岩质边坡稳定性的影响。     

任意滑动面搜索新方法应用于三维复杂土坡稳定性分析

在提出任意三维滑动面搜索方法的基础上,针对滑动体非对称情况（包括准线不对称和长度不对称）、母线不在滑动体内沿滑动方向断面尺寸最大的面上、土坡含软弱夹层的情况,采取了一些解决措施,并将其应用于工程上常见的填挖方复合土坡、水平分层填方路堤、公路纵断面为平斜坡的土坡和含软弱夹层的土坡这4种算例中。分析表明：①此方法可以对一些较复杂条件下的土坡进行稳定性分析,并能够寻找到较优的最危险滑动面（包括整体和局部稳定性）;②当填挖边坡上填方段和挖方段的材料不一致时,更容易在抗滑稳定性差的材料处发生失稳,但当填方段和挖方段的材料重度γ相同时,两种材料的φ/c是否相等在一定程度上对滑动体的对称性和大小有影响;③对于公路纵断面为平斜坡的土坡,其潜在最危险滑动面更倾向于平坡段,斜坡对边坡的稳定系数有一定的积极影响;④在含软弱夹层的土坡中,当滑动体的长度无限长时,其三维稳定性趋于二维稳定性,与以往研究成果相比较时,得出本文方法计算出的结果与之非常接近,说明本文方法可行。     

浸润线对边坡稳定性影响的强度折减法分析

着重探讨了不同浸润线高度条件下边坡的安全系数、塑性区范围等指标的变化趋势,针对典型算例进行了详细计算分析,结果发现：浸润线水面较高时,安全系数较小;浸润线水面每下降1 m,安全系数约增加0.1;当浸润线水面过低时,与无水工况下的安全系数一致。     

土坡稳定分析普遍极限平衡法的数值解研究

建立了适于边坡稳定分析简单的平面直角坐标系。提出了基于边坡稳定分析普遍极限平衡法原理的数值积分解法 ,推导了圆弧滑面和复合滑面力矩平衡和力平衡安全系数积分表达式 ,建议了一简单而适用的内部力函数。开发了普遍极限平衡数值积分解的计算和图形处理程序。以实例进行介绍 ,并与其他方法进行了比较 ,揭示了边坡土体内下滑力和抗滑力的分布规律 ,及内部水平推力和剪力的分布特征 ,指出稳定边坡内存在一临界平衡点     

预应力地梁锚索改善边坡受力状态的理论分析

边坡开挖后,原有应力平衡遭破坏,若边坡过高、过陡,将产生失稳。当采用预应力地梁锚索对坡面施加一个外力时,由于改善边坡受力状态,可继续维持稳定。但是应力状态的改善程度,每级边坡的合理高度,对此目前尚无较好的方法,本文拟对此进行初步探讨。     

高寒地区某高陡露天矿山边坡冻融循环条件下稳定性分析

为分析西部高寒高海拔地区某露天矿山设计边坡在冻融影响下的稳定性及变形破坏特征,本文参考设计情况选定了典型计算剖面,并基于岩石的冻融强度试验结果及常规力学计算结果,确定了岩体的计算力学参数;针对冻融对岩体边坡的影响,推断冻融层的分布规律,在此基础上结合地层信息确定数值计算的力学参数赋值;此后采用有限差分程序,定量分析了在自重、岩体开挖、爆破及地震荷载作用下边坡的力学响应特性,并结合强度折减算法,求解得到了对应的潜在滑动面形态及安全系数,结果显示研究边坡安全系数分别为：自重+地下水—1.465,自重+地下水+爆破振动—1.402,自重+地下水+地震—1.363,均满足现行规范要求。本研究成果为高寒地区冻融岩层的力学特性以及受冻融影响露天煤矿的边坡稳定性研究提供了参考。     

一类新复合形法及其在临界滑动面搜索中的应用

针对广泛采用的基本复合形法存在着搜索不完全、映射系数取值不灵活、复形多样性保持差等缺陷,提出了相应的改进措施,如动态全域映射收缩算子以及最大冗余点映射准则,形成了一类新型的复合形法。在确定冗余点时综合考虑了距离空间和目标函数值两方面的信息。通过对某复杂土坡的最危险滑动面的搜索表明,新型复合形法的寻优成功率比基本复合形法大大提高。