基于FLAC3D的抗滑桩抗震加固机理及模式研究

以典型工程断层带边坡为原型,选择FLAC3D数值模拟方法建立三维边坡模型,分析地震作用下边坡和抗滑桩动力响应特征、抗震加固机理以及抗滑桩加固模式。结果表明,地震波对断层带边坡岩体产生振荡作用,导致岩体松弛进而向临空面滑动;边坡采用抗滑桩支护后,改善了桩周岩土体的力学性能;地震波中面波部分直接到达抗滑桩桩身位置,另一部分先到达桩间土拱处,再由土拱传播到桩身;纵波和横波传播到弹性好的抗滑桩处,能量损失较少,经反射后对边坡产生加固效用;坡高30 m、坡比1∶1时,不同桩支护不同位置的最优锚固长度为10、12 m,最优桩间距为6、7 m。     

微混凝土抗滑模型桩的地震动力弹性反应试验研究

为研究原型钢筋混凝土抗滑桩的加固效果和地震动力反应,采用微混凝土抗滑模型桩制作了高位单排抗滑桩加固边坡模型,进行了动力离心模型试验,测量了地震作用下边坡变形、反应加速度和在较高桩位条件下抗滑桩静动力弯矩等反应规律.结果表明:在地震作用下,微混凝土模型桩在加固边坡模型中有足够的抗弯承载强度,仍处于弹性工作范围内.进一步分析而表明,抗滑桩对周围土体的约束和由此形成的土拱效应使得桩体附近土体的反应加速度略有减小,抗滑桩加固是有效的.     

地震作用下碎石土滑坡抗滑桩的变形破坏机理

为了揭示碎石土滑坡在地震荷载作用下的变形破坏模式和作用规律,采用相似材料模型试验方法,进行了以南温碎石土滑坡为原型的物理模型试验。分析了在地震荷载作用下抗滑桩不同的锚固深度下,桩位移和边坡变形情况。利用弹塑性动力固结大变形有限元模型,采用非线性分析方法,进行了一系列对比分析研究。进一步验证了碎石土滑坡的变形破坏机理。分析了不同的锚固深度下,桩顶的动位移和变形响应。通过室内物理模型试验和数值模拟分析,提出南温滑坡抗滑桩的锚固深度设置,宜为桩长的0.29～0.31倍。其设计方法和研究思路,可为相关研究提供参考和借鉴。     

抗滑桩锚固深度的极限分析下限方法

运用塑性极限分析下限定理,在考虑边坡坡角、坡面超载与地震惯性荷载等情况下,提出抗滑桩加固黏性土质边坡中桩周土体侧向容许承载力的下限解法。针对土的内摩擦角、边坡坡角、无量纲黏聚力、无量纲超载集度或水平地震加速度系数等参数的不同组合情况,通过数值计算给出了综合主动和被动土压力系数,结果与已知文献中的结果一致,表明本文算法可行。进而利用弹性桩锚固深度公式计算抗滑桩的锚固深度。算例分析表明,边坡坡角对抗滑桩锚固深度具有明显影响,一般比水平地面情况下的锚固深度加深1～3m左右。     

动力作用下危岩稳定性计算的断裂力学方法

为研究爆破对危岩体稳定性的动力作用,通过应力波衰减规律,得到爆破应力衰减至危岩体重心的动荷载表达式。考虑爆破荷载建立了3类危岩体主控结构面断裂因子计算方法,进而提出了危岩动稳定性时程分析方法。利用该方法对重庆市万州区太白岩5个危岩体动力稳定性进行了计算分析。分析表明,爆破动力作用下3类危岩体最小稳定性系数明显降低,某些危岩在爆破动力作用下由稳定状态变为非稳定状态,有崩塌趋势。上述危岩体动力稳定系数时程曲线表明,爆破动力过程中危岩稳定性系数随时间上下波动,随着爆破应力波的衰减,动稳定系数峰值总体呈现出递减趋势,总体趋向于天然工况下的断裂稳定系数;随时间推移,爆破动力作用周期变长,加剧了危岩体的危险性。      

基于FOA法搜索危险滑动面的三维极限平衡分析

针对三维极限平衡法分析边坡稳定时不能搜索最危险滑动面的问题,以索风营水电站Dr2危岩体加固工程为研究对象,采用果蝇优化算法搜索危岩体的滑动面,采用改进的三维极限平衡法对危岩体进行抗震稳定计算,提出基于果蝇优化算法的危岩体危险滑动面搜索方法,并分析了危岩体各种加固措施对稳定的贡献度。结果表明:加固后的危岩体在地震工况下可以维持稳定,其中泥岩灌浆对稳定的贡献最大,顶部锚索贡献最小。该方法弥补了传统极限平衡法无法所搜滑动面的缺陷,提高了边坡失稳的预测精度,可为类似工程提供一定的参考。     

双排抗滑桩加固边坡稳定性与荷载传递机制分析

为探讨不同双排桩布桩形式下的阴影效应及抗滑桩-边坡体系的稳定性,考虑三种双排桩布桩形式,采用基于强度折减的有限元方法开展了桩头自由和固定约束条件下抗滑桩加固边坡的三维数值计算,获得了抗滑桩-边坡体系整体稳定性安全系数、潜在滑动面以及桩身内力分布情况,并与单排抗滑桩工况进行了对比研究。在此基础上,结合三类双排桩在不同深度处的主压应力分布图,深入探讨了相邻抗滑桩间的土拱效应、后排桩与前排桩间的荷载传递机制。研究表明,当双排抗滑桩加固潜在滑移坡体时,不同深度、不同布桩型式下的土拱效应不同,桩间的土拱在一定程度上反映了双排抗滑桩的作用机制和加固效果。更多还原     

岩质边坡动力稳定安全评价方法研究

提出了在采用不同的降强倍数对抗剪强度进行折减后进行静力有限元分析的基础上,再进行动力有限元计算的岩质边坡动力稳定安全评价方法。以在地震荷载作用下,边坡处于临界稳定状态时的降强倍数定义为动力稳定安全系数。通过对一个岩质边坡实例的分析,说明了采用有限元法对岩质边坡进行动力稳定评价的实施过程。分析中地震波作用在人工边界上,采用粘性辐射边界避免地震波在边界的反射现象。     

地震作用下抗滑桩作用机制研究

采用 Ansys 有限元计算软件,选取某抗滑桩加固滑坡为例,采用人工地震波,研究地震作用下抗滑桩与坡体相互作用机制。研究结果表明：各特征点动土压力、动位移值均随着输入地震波加速度的增加而增加,其峰值出现时间稍晚于地震波加速度峰值时间。处于稳定岩体部分桩的反力最大值和分布形式因不同时刻的地震加速度不同有较大的差异。滑体内部段桩土压力在深度上的分布除桩顶以外,其余部分的土压力基本属于均匀分布。输入的地震波加速度越大抗滑桩的变形越大,桩身位移沿桩顶向下减小。     

青天河浆砌石重力坝溢流坝段抗震安全评价

根据青天河浆砌石重力坝的工程地质条件,选择溢流坝段建立了坝体和坝基的三维有限元模型,采用三维有限元法和振型分解反应谱法对坝体进行了地震响应分析和安全评价。考虑水工结构物受地震荷载作用的荷载组合,按受拉最不利组合原则组合静态响应和动态响应,从而得到综合的静动力响应,并在此基础上对大坝进行强度和抗滑稳定性分析和评价。结果表明:在地震基本烈度为Ⅶ度时,在静动荷载共同作用下,坝体强度满足规范要求;坝基面抗滑稳定安全系数3.47,大于规范允许最小安全系数,抗滑稳定性满足规范要求,但是坝基承载能力不足,需进行相应的加固处理。     

中东某抽蓄地下厂房洞室群地震动力响应分析

针对中东某抽水蓄能电站地下厂房抗震稳定性问题,以掌握地下厂房洞室群围岩地震动力响应为目标,采用动力时程分析方法,依据当地及欧洲标准,对该地下厂房洞室群地震响应进行三维非线性数值模拟,分析了洞室围岩加速度、位移、塑性区、应力分布特征及支护受力特征。结果表明:在地下厂房洞室群围岩开挖面上,围岩的加速度会表现出明显的放大效应,且结构面上会加剧加速度响应;位移时程响应与输入地震荷载位移时程曲线形态一致,但在幅值和相位上有一定差异;围岩相对变形、残余变形较大的部位与加速度放大系数较大的部位一致,围岩塑性区和应力松弛区增加较为明显的部位与加速度放大系数较大、相对变形和残余变形较大的部位基本一致;在地震作用下,围岩支护结构受力增长较小,锚杆受力超过300 MPa的百分比与围岩变形、塑性区的发展规律一致。研究成果对地下工程围岩抗震稳定性分析和抗震设计具有参考价值。     

基于地震作用的预应力锚索抗滑桩边坡加固应用优化研究

为研究地震作用下预应力锚索抗滑桩边坡防护的滑坡推力计算方法,通过找出作用在潜在滑坡面抗滑桩结构上的受力荷载,测算出作用于锚索抗滑桩上的滑坡推力,提出以锚索抗滑桩正负弯矩相等的控制方法和K法来设计预应力锚索抗滑桩边坡防护结构。通过对比不同方法说明所提出的预应力锚索抗滑桩边坡加固的设计方法符合工程实际。以汶川地震中某滑坡工程为对象,研究其稳定性问题。结果表明,采用桩身相等的正负弯矩控制法时,锚索抗滑桩的受力更合理,桩顶位移变化量最小,其抗震加固能力最好,在具体工程中,更有利于锚索抗滑桩桩身配筋设置。实践证明,利用预应力锚索结构原理进行边坡抗滑桩设计,可以保证设计的预应力锚索抗滑桩结构的安全经济性。     

安康水电站尾水边坡2号复合滑坡体稳定分析

应用有限元数值计算模型和刚体极限平衡稳定分析方法,考虑了安康水电站尾水边坡2号复合滑坡体岩体主要断层的结构面、混凝土抗滑桩、渗流、材料非线性以及地震惯性力等因素的影响,对该边坡体中3个典型可能滑裂面在有、无抗滑桩2种情况下的3种荷载组合工况的稳定安全性进行了计算分析.结果表明,在目前状态下该复合滑坡体是稳定的,但仍然需要加强对该滑坡体的日常安全监测和分析工作.     

顺层岩质边坡抗滑桩弯折破坏模型及试验研究

悬臂式抗滑桩是边坡工程有效防护手段,由于岩土体介质及滑坡结构的特殊性,其在滑坡推力及锚固反力共同作用下的桩身力学行为有待进一步研究。基于顺层岩质边坡的地质结构特性及顺层滑移模式,对抗滑桩锚固段的桩后土体抗力进行分析,分别考虑土体抗力为矩形、三角形和梯形分布情况,建立悬臂式抗滑桩力学模型,研究抗滑桩在顺层边坡滑坡推力及土体锚固反力共同作用下的弯折破坏位置,得到了抗滑桩锚固段弯折破坏位置与抗滑桩的长度、埋深以及滑移面的剪切力的关系及其表达式。通过试验对模型进行验证,对抗滑桩的理论弯折破坏位置进行实际对比。结果表明:在此种滑移模式下,悬臂式抗滑桩的锚固反力按梯形分布计算时,理论模型计算结果与试验结论有较好的一致性,而在按照矩形或三角形分布计算时,理论结果与试验结论相差较大。所以,在施工设计过程中,应在计算得出的悬臂式抗滑桩弯折破坏位置布置较密的抗弯钢筋或按最不利条件计算最大弯矩,确保抗滑桩的承载能力满足要求。     

悬臂桩嵌固深度和桩前基岩阻滑宽度研究

限于场地原因,需对悬臂桩桩前基岩超深开挖,且仅留有一定宽度的阻滑岩体,导致了阻滑岩体能否保证悬臂桩安全有效的问题。以岳阳滑坡悬臂桩桩前嵌固段岩体为研究对象,建立了桩前基岩的计算模型,探讨了不同嵌固深度下的安全阻滑宽度,并结合数据拟合方法建立了两者之间的函数关系。结果表明嵌固深度越大,安全阻滑宽度越小,两者之间呈幂函数关系,其关系式为h_r=16.905 1B^{-0.754 0},并提出了岳阳滑坡最优的设计参数为嵌固深度6.24 m、阻滑宽度3.75 m。研究结果可为此类工程设计提供一定的理论指导和借鉴意义。     

岩质陡高边坡地震动力稳定分析

简述了岩质陡高边坡地震动力响应分析的基本原理与计算方法,建立了评价稳定性的计算公式。结合马崖高陡边坡实例,用反应谱法和时程分析法进行了计算,获得了动态特性、地震动力响应,并给出了可能滑裂面的抗剪断强度储备比值。其结果能够合理地评价其稳定性。     

基于抗滑桩强度和桩位因素对边坡稳定性影响研究

本文结合 FLAC3D软件对抗滑桩加固边坡工程进行数值模拟,并结合强度折减法拟定了边坡滑面的失稳判据。以此为重点探讨抗滑桩的布设位置、桩长、弹性模量等因素对边坡整体稳定系数、滑移面的影响。研究结果表明: 最优设桩位置受桩长的影响较大。总的来说,抗滑桩设置在边坡滑面的中上部可提升边坡滑面的安全稳定性。另外,抗滑桩的位移方向对桩身受力和形变也影响较大,可采取抗滑桩向边坡中上部偏移和取适当的嵌固深度的办法来综合提升边坡稳定系数,而对于抗滑桩的弹性模量取值偏大虽能提高抗滑桩的抗挠度,但会增加工程的施工成本,且不能提高边坡滑面的稳定性。因此,需合理选取抗滑桩的弹性模量值。     

基于复杂地基的切割式横缝碾压混凝土重力坝动力响应分析

巴基斯坦东北部旁遮普省和阿扎德查谟克什米尔地区交界的玛尔水电站大坝为碾压混凝土重力坝,其坝基岩性为不同强度的砂岩以及砂岩与泥岩互层,区域构造及地震地质背景复杂。在进行岩体质量分级的基础上,研究了坝体横缝及坝体-坝基接触缝模拟方法,选取玛尔电站10~#—11~#坝段群为研究对象,运用CZM双线性模型模拟坝体接触缝,计算分析了考虑砂岩泥岩互层地基情况下坝体的动位移和动应力分布状况。结果表明,减小横缝切割深度可以有效降低坝体的动力响应,对坝体应力分布和抗震安全有利;若考虑坝基的砂岩泥岩互层分布,坝踵、坝趾各点的动应力差异显著。     

危岩体爆破参数敏感度分析及爆破振动安全判据

在爆破开挖施工过程中,产生的爆破地震波会对周边危岩体稳定产生不利影响。为分析爆破参数对倾倒式危岩体稳定性的影响,以白岩山隧道工程为例建立了工程地质模型并进行分析计算,提出了时程分析法的危岩体爆破振动安全判据及基于一维应力波理论的危岩体爆破振动判据的计算方法。分析结果表明：危岩体的动力稳定性安全系数受爆破最大单响药量和爆心距的影响,当危岩体尺寸超过了爆破地震波的波长时,则要考虑爆破振动频率衰减效应和相位差;经过对两种判据方法分析比较,建议白岩山隧道危岩区最大允许振速按照［V］=0.57 cm/s进行控制。研究成果对类似工程优化爆破和危岩区防震减灾具有重要参考价值。