软弱土层的位置和坡角对分层土质边坡的稳定性影响研究

针对不同层数和软弱土层处于不同位置的分层土质边坡工程,采用FLAC3D有限差分数值计算软件,以安全系数和边坡位移等值线图为边坡稳定性的评价指标,运用强度折减法模拟分析不同坡角对每种分层土质边坡稳定性的影响。在分析每种分层土质边坡不同坡角下稳定性的基础上,得出安全系数的变化规律,进而细化边坡达到临界稳定的坡角范围,并在此范围内分析边坡稳定性。     

正态分布下边坡稳定性二元指标体系研究

安全系数是边坡稳定性评价中的常用方法,在长期的工程实践中积累了丰富的经验,其最大的缺点是不能考虑边坡岩土体中实际存在的不确定性。可靠性理论可有效地考虑边坡系统内实际存在的不确定性和相关性,但是缺乏丰富的工程实践经验,因此,将工程实践经验丰富的安全系数与先进的可靠性理论相结合,建立安全系数与可靠性相耦合的二元评价体系具有重要的理论意义和应用价值。取影响参数的平均值,计算得到最大可能安全系数(中值安全系数)。设安全系数服从正态分布,取系列的最大可能安全系数和变异系数,计算得到边坡在不同最大可能安全系数和变异系数下的破坏概率Pf。将最大可能安全系数与边坡可靠性相乘,对最大可能安全系数进行折减,得到边坡可靠的安全系数。从折减后安全系数的极限状态中,计算出不同最大可能安全系数的临界变异系数和临界破坏概率。根据不同的最大可能安全系数及它的临界破坏概率,绘制出边坡稳定性分区图。选择典型的安全系数及相对应的可靠性,建立传统安全系数与可靠性耦合的边坡稳定性二元指标体系,由安全系数和可靠性共同度量边坡系统的稳定性。提供了小样本条件下,利用矩估计原理计算参数方差的方法,研究实例表明,边坡稳定性判别的二元指标体系是可行的。     

考虑参数空间变异性的边坡可靠度分析非侵入式 随机有限元法

提出了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法。采用Karhunen-Loeve级数展开方法表征土体抗剪强度参数空间变异性,其中通过wavelet-Galerkin技术求解Fredholm积分方程得到相关函数的特征解。基于有限元滑面应力法计算边坡安全系数,采用随机多项式展开将隐式函数表达的安全系数替换为显式函数表达的安全系数,并编写了计算程序NISFEM。研究了所提方法在考虑土体参数空间变异性的边坡稳定可靠度分析中的应用。结果表明：提出的非侵入式随机有限元法极大地提高了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的计算效率,为解决复杂边坡稳定可靠度问题提供了一条有效的途径。考虑抗剪强度参数空间变异性的边坡可靠度分析存在临界变异系数,其随边坡安全系数的增加而增大。当抗剪强度参数的变异系数小于临界变异系数时,忽略土体参数空间变异性将会高估边坡失效概率。当边坡安全系数小于1时,边坡失效概率并不总是随着抗剪强度变异系数的增加而增大。此外,土体黏聚力和内摩擦角随机场间相关性对边坡失效概率具有十分明显的影响。     

地形和土层参数对边坡屈服加速度及滑动面影响研究

采用有限差分软件FLAC 2D研究了不同地形和土层边坡的稳定性参数及滑动面特性。基于Mohr-Coulomb强度理论,通过拟静力法逐步增加水平向惯性力得到边坡屈服加速度,通过识别坡体最大剪应变增量位置确定边坡临界滑动面形状。分析不同坡高、坡角以及土体特性参数条件下边坡安全系数、屈服加速度及滑动面几何形状变化规律,得出了一些有意义的结论。     

路基工程中植被边坡的安全技术指标分析

随着环境保护意识的提高,采用植被对路基工程进行护坡的措施受到广泛关注。我国生态护坡理论研究主要集中在生态效益这一方面,理论远远落后于防护技术应用的发展。采用科学软件CHASM(Combined hydrology and stability model)研究考虑降雨影响的生态护坡工程的工作机理,并确定路基植被边坡的主要安全技术指标。填土内摩擦角φ为30°,宜选取小于35°的边坡角,植被对边坡稳定性影响是有限的。植被使不同强度的填土边坡安全系数提高10%～12%。高渗透性路基,坡面种植树木的边坡安全系数比坡脚种植的高,移除坡脚的植被相对安全;低渗透性路基,植被对边坡安全产生负效应。降雨强度不同,植被对安全系数的影响也不同,当降雨作用没有超过植被的调节能力时,边坡安全系数基本在提高;反之,边坡安全系数会出现明显的下降。     

断层抗剪强度对边坡安全系数敏感性分析

文中以新柳南高速K157+300～K157+500段边坡断层为研究对象,选取断层粘聚力和断层内摩擦角2个主要因素进行研究,应用Geoslope软件计算由以上两个不同因素组合而成水平下的边坡安全系数,再将稳定性计算结果导入数值分析软件SPSS进行双因素方差数值分析,研究两因素对边坡安全系数的敏感性。结果表明：断层粘聚力和断层内摩擦角是影响边坡安全系数至关重要的两个因素,并且断层内摩擦角对边坡安全系数的影响程度大于断层粘聚力。     

边坡全局临界滑动场(GCSF)理论及工程应用

在边坡稳定性分析时,通常采用单一的最小安全系数及其对应的临界滑动面表示边坡稳定性程度和潜在破坏范围,而忽略了安全系数稍大但潜在破坏范围更广或工程意义更重要的滑动面。临界滑动场方法不仅能够方便准确地逼近出任意形状临界滑动面,而且将所有其它危险滑动面同时显示出来,以剩余推力表示其稳定程度。本文在此基础上进行改进,提出边坡全局临界滑动场理论与建立方法。所有出口的任意形状局部临界滑动面及其安全系数都能在全局临界滑动场中反应出来,这样有利于全面合理地评价边坡的稳定性。文中将此理论验算了试验路堤,与实测结果吻合很好。最后给出工程应用实例,表明边坡全局临界滑动场理论具有一定的工程实用性。     

植被边坡稳定性的影响因素分析

我国生态护坡理论研究主要集中在生态效益这一方面,对于护坡材料的成型机理、植生机理、护坡机理等研究不多,理论远远落后于防护技术应用的发展.本文采用科学软件CHASM(The combined hydrology and stability,model)研究植被类型、降雨、填土材料内摩擦角等因素对边坡稳定性的影响,探究生态护坡工程的机理.不同的植被类型对边坡稳定性的影响程度不同.植草提高边坡安全系数的效果比植树强,草木结合种植的效果最好.降雨强度不同,植被对安全系数的影响也不同.当降雨作用没有超过植被的调节能力时,边坡安全系数基本在提高;反之,边坡安全系数会出现明显的下降.植被对不同强度填料的边坡影响程度基本类似.     

岩质边坡抗震稳定性的能量方法研究

 地震荷载作用下边坡失稳判据是岩土力学研究的热点和难点,综合运用极限分析和波动理论,从功率角度出发,提出外力功率等于内能耗散的岩质边坡能量稳定性评价方法。借助强度折减法和超载系数法,通过安全系数对单节理边坡进行定量化安全性评估。以P波倾斜入射单节理边坡为例,首先,研究边坡的自稳临界高度和应力波入射节理透反射基本规律;其次,在边坡临界自稳高度范围内,研究应力波作用下边坡临界高度的动态变化情况;最后,根据外力功率等于内能耗散的判断准则,通过强度折减法和超载系数法,分析动荷载作用下单节理边坡动态安全系数的变化,计算块体极限滑动时所需的能量。研究表明：边坡节理面的黏聚力越高,其自稳临界高度越高,动荷载作用下边坡动态临界高度也越高,抗震性能也越好;随着入射P波峰值强度的增大,边坡动态临界高度降低的幅度也增大;随着入射角度的不断减小,边坡动态临界高度变化的幅度不断增大,表明地震作用下边坡破坏的可能性不断增大;边坡动安全系数的变化趋势与透射应力的变化趋势相反;边坡的高度越高,块体越不稳定,其极限滑动时所需的能量也越少。     

井工开采作用下某露天矿边坡强度稳定性数值分析

根据平朔安太堡露天矿边坡的工程实际,运用数值分析方法对井工开采前后露天矿边坡的稳定性进行了分析,同时对边坡坡表和内部岩土体的速度矢量进行了预测研究.结果表明:自然状态下边坡的安全系数较高,井工开采作用会大幅度地降低边坡的稳定性;由数值模拟所得出的速度矢量图可知,坡表砂岩和泥岩接触面附近网格点的速度较大,易发生滑动,此处需要进行加固设计.最后考虑了岩土体的剪胀角ψ=φ/2时边坡的安全系数,结果表明:剪胀角为0时,边坡的安全系数较小;剪胀角为φ/2时,边坡的安全系数较大;四种工况的安全系数平均增大了4.2%.