土体参数空间变异下的边坡稳定小概率失效计算方法

针对土体参数空间变异下的边坡稳定小概率失效问题,提出了基于子集模拟法和链表筛分法的边坡可靠性分析方法。先对土体参数进行随机场模拟生成离散随机场;然后把离散随机场作为链表筛分算法程序的输入宗量计算初始样本点的边坡安全系数;再利用子集模拟法分层模拟初始样本点的条件样本点从而算出边坡失效概率;最后通过一个粘性土边坡算例说明了本方法的有效性。     

基于敏感点分布的边坡可靠度分析

针对粘性土边坡失效概率计算问题,提出了基于敏感点分布和条件随机场的分析方法,首先采用强度折减法对边坡稳定进行确定性有限元分析,从而找到边坡安全系数的敏感点区域,然后利用条件随机场理论计算敏感点分布下的边坡失效概率,并与传统无条件随机场理论的计算结果进行比较,说明如果敏感点区域实测数据中只存在弱土时,按条件随机场计算的失效概率远大于按无条件随机场计算的失效概率。     

基于极限平衡及蒙特卡罗法的含软弱夹层边坡降雨失效概率研究

鉴于软弱夹层物理力学参数的空间变异性对降雨条件下边坡的渗流特性、稳定性及失效概率的影响,利用Geostudio软件中的SEEP/W和SLOPE/W模块,分析了不同类型降雨条件下含软弱夹层边坡的不同监测面的孔隙水压力变化、体积含水率变化、确定性安全系数变化及失效概率。结果表明,边坡上部孔压与体积含水率在一定高程内保持不变,而在深部呈线性增大,下部孔压则呈持续线性增大趋势,在软弱夹层处孔压与体积含水率呈现突变,不同类型降雨影响了边坡表层孔压的变化幅度,在停雨后趋于一致。安全系数总体上呈先下降后上升的规律,在停雨时刻安全系数达最小值,后锋型降雨对边坡安全系数影响最大,其次是平均型降雨,再次是中锋型降雨,最后是前锋型降雨。不同类型降雨(平均型降雨,前锋型降雨,中锋型降雨及后锋型降雨)的失效概率分别为8.3%、9.1%、4.2%、3.6%,可见不同类型降雨条件下含软弱夹层边坡失效概率排序为前锋型降雨平均型降雨中锋型降雨后锋型降雨。     

黄土地区不积雨条件下降雨入渗及其湿润锋移动规律

目前,黄土地区降雨入渗规律研究已较为深入,但对不积雨持续降雨入渗及其湿润锋移动规律研究较少。对此设计并制作了一套模拟不积雨降雨条件下黄土土柱垂直入渗模型试验装置系统,共模拟了3组非饱和重塑黄土表面不积雨降雨强度下的土柱垂直入渗试验,得到了3组不同干密度黄土垂直土柱试验各相应深度监测点土体体积含水率与降雨历时曲线,以及各试验组土柱渗流湿润锋和渗流稳定区到达不同深度的降雨时间。基于Green-Ampt入渗模型的假设,建立了黄土地区不积雨降雨垂直土柱湿润锋渗流模型,并结合试验结果,验证了假设及模型的正确性,求出不积雨持续降雨条件下黄土土柱渗流湿润锋形状参数m接近于3,并进一步揭示了不积雨降雨条件下黄土地区降雨入渗湿润锋深度与渗流稳定区深度之间的关系。     

降雨条件下双层土斜坡稳定性的简化分析方法

Green-Ampt模型原理简单、使用方便,在浅层滑坡的降雨入渗分析中有很大的应用潜力。推导了适用于双层土斜坡的Green-Ampt降雨入渗分析模型,并给出了降雨入渗量随降雨时间变化的解析表达式。提出的模型预测的孔隙水压力分布与Richards模型预测结果类似。在此基础上,基于极限平衡法提出了双层土斜坡的安全系数计算方法。研究表明,随着降雨时间的增加,湿润锋位置逐渐下移,安全系数随着也慢慢减小。当下层土强度较高时,最危险滑动面位于第一层土体的底部,在一段时间内安全系数将不随时间发生变化。但当雨水入渗深度足够大时,最危险滑动面重新位于湿润锋位置处,此时安全系数将随着入渗深度的增加再次增加。斜坡安全系数降低的速率随着降雨强度和斜坡坡度的增加而增加,因而在相同条件下高强降雨及坡度较陡斜坡更为危险。方法计算简便,可以更方便的应用于工程实践,并且具有继续研究的价值。     

崩岗区重塑非饱和花岗岩残积土体变形特性试验研究

为研究崩岗区重塑非饱和花岗岩残积土变形特性,利用双压力室非饱和土三轴仪做了重塑土的控制吸力固结排水剪切试验,研究了干密度、净围压和基质吸力对剪切破坏阶段的体积变形的影响,分析了重塑非饱和花岗岩残积土在控制吸力条件下剪切过程中的体变性状。试验结果表明,重塑非饱和花岗岩残积土的体变特性不仅取决于干密度和净围压,还与基质吸力密切相关,但净围压比基质吸力对土体体积应变的影响大。研究成果可为崩岗侵蚀区灾害防治及其体积变形、沉降量预测提供参考。     

单洪峰作用过程河道岸坡冲刷量估算方法

山区洪水爆发后通常会造成河流大量塌岸和岸坡失稳,单次洪峰形成过程对冲刷起重要作用。为了估算单次洪水作用过程中的冲刷量,利用山区洪水过程概化模型推导了洪峰形成过程冲刷量方程,采用粒子群算法对洪水过程概化模型参数进行拟合,取得较好的一致性,并研究了洪峰流量为600m~3/s、单洪峰作用12h过程冲刷量主要影响因素。结果发现,三角形与梯形河道断面随土体抗剪强度变化,边坡坡脚冲刷量在0.55～0.70m~3之间,随河道比降变化,边坡坡脚冲刷量在0.5～1.5m~3之间,相同条件下梯形河道断面坡脚的冲刷量低于三角形河道,河道比降参数对冲刷量的影响大于土体的抗剪强度。     

基于FLAC3D软件FISH语言二次开发的降雨工况下航道工程开挖边坡渗流场的分析

针对FLAC~(3D)软件模拟分析降雨条件下边坡渗流场存在一定局限的问题,基于土体的土水特征曲线及土体孔压、饱和度、渗透系数之间的关系,利用FISH语言对FLAC~(3D)软件进行二次开发编制土体孔压与渗透系数相对应的程序,并以某航道工程开挖边坡在降雨条件下的渗流场变化为例进行分析验证。结果表明,降雨强度为大雨和暴雨,边坡表层土体的浸润线在短时间内从坡底至坡顶实现贯通,易造成边坡表面土体剥落;降雨强度为小雨和中雨,浸润线会渗入边坡内部土体并在较长时间才能从坡底至坡顶实现贯通,易造成边坡大体积滑坡;研究结果符合降雨期间边坡失稳的普遍规律。     

基于正交设计的土坡稳定影响因素敏感性分析

以西昌昔格达组地层边坡为例,采用正交设计和方差分析研究了土体参数、坡面结构及地质结构对土坡稳定性影响的敏感性,通过比较同一因素在不同水平下计算获得的试验指标平均值,分析了显著影响边坡稳定因素的敏感性.结果表明,土体参数和坡面结构对土坡稳定性影响显著;土体重度减小、抗剪强度指标提高、坡度变缓、马道变宽、单级坡高变小等均使土坡趋于稳定.     

降雨入渗对浅埋偏压隧道洞口边坡稳定性的影响

以四川绵阳九岭岗隧道为背景,基于非饱和土流固耦合理论,采用MIDAS GTS NX有限元软件研究了降雨入渗对隧道边坡塑性区、整体位移及安全系数的影响,并根据数值分析结果探讨了不同支护措施的加固效果。结果表明,在降雨入渗条件下,左线隧道边坡及右线洞口浅层土体极易发生塑性破坏;随着降雨时长增加,边坡土体抗剪强度降低,整体位移明显增大,安全系数不断减小;对比分析锚索与抗滑桩对边坡位移的控制效果,最终选用锚索加固隧道边坡。     

基于统一强度理论的非饱和土斜坡稳定性分析

基于双剪统一强度理论与非饱和土抗剪强度公式,结合Sarma法的思想,推导考虑中间主应力效应和条间基质吸力的非饱和土斜坡稳定性计算公式,并将其应用于工程实例进行验证。结果表明,非饱和土斜坡稳定性系数与中间主应力参数b和基质吸力成正相关关系,二者均对斜坡的稳定性产生贡献;与传统方法相比,在基质吸力等于50kPa时,同时考虑中间主应力效应和条间基质吸力方法的稳定性计算结果增大27.6%,能够更加经济、合理地评价非饱和土斜坡稳定性。     

裂隙岩体边坡稳定性评价的SVM-Monte Carlo法

针对现有边坡稳定性评价方法的不足,采用节理密度、节理中心点、节理倾角和节理迹长四个参数来定量刻画随机节理构造,通过产生服从特定概率分布的随机数来描述节理构造的随机性,提出了裂隙岩体边坡稳定性评价的SVM-Monte Carlo法,并通过某边坡实例进行验证。算例结果表明,该方法既能较好地模拟岩体边坡节理构造几何参数随机性的特点,也考虑了岩体边坡强度参数的变异性,结果更加符合实际情况,为含随机节理构造的边坡稳定性评价提供了新方法。     

双安全系数动态局部强度折减法在边坡稳定分析中的应用

针对传统的强度折减法未考虑到边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差异及边坡所有单元的强度参数均折减的问题,对边坡材料强度参数粘聚力和内摩擦角分别采用不同的折减系数,并根据屈服接近度判别标准,逐步调整折减区域,提出了边坡稳定分析的双安全系数动态局部强度折减法。实例应用结果表明,该方法能够较好地反映边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差别,可模拟边坡失稳演变过程,得到的安全系数一般小于传统强度折减法和动态局部强度折减法。     

某工业园区岩质古滑坡复活影响因素及开挖优化方案

古滑坡以相对平坦的地形优势成为山区工程建设的利用场地,但场地建设过程中的不合理开挖利用,可能造成古滑坡复活而影响工程建设。以某工业园区建设开挖过程中引起局部复活变形的侏罗系岩质古滑坡为例,在对其自动化实时变形数据分析的基础上,通过关联度计算确定了坡体开挖为复活变形的主要影响因素。通过离散元强度折减法反演了岩土体的强度参数,并以模拟结果分析了斜坡的破坏模式。由此,基于滑坡岩土体性质的空间分布,设计了满足场地建设要求的3种优化开挖方案,并以边坡稳定性系数与最大水平位移为评价指标,获得了保证边坡安全的最优开挖方案。研究结果对古滑坡场地利用及边坡开挖方案优化有一定的参考价值。     

基于CFD的复杂地形风电机组机位微地形风资源数值模拟研究

  [目的]  在复杂地形进行风电机组建设时,机位点周围易形成高边坡地形,改变了风资源分布特征,影响机组发电量和安全性能,文章旨在研究高边坡地形的影响因素和预防其对机组的危害。  [方法]  基于STAR-CCM+软件平台对实际风电场机组高边坡地形进行了数值模拟,分析了立机位置选择、坡度、开挖深度等因素对机位处风资源参数的影响。  [结果]  结果表明:高边坡改变了原地形风的加速效应,产生大幅度的流体分离。当高边坡位于机组上风向时,机组下叶尖易产生较大的风切变,湍流强度超标,而高边坡在机组下风向时,机位处风资源参数则正常;高边坡的坡度大小对坡前立机风参数无显著影响;当下叶尖高度低于边坡高度时,机组位置下叶尖风速很小,切变值易超标。  [结论]  分析结果可为高边坡地形机组施工平台设计和塔筒高度选择提供参考。     

潘口水电站面板堆石坝施工度汛断面坝坡稳定性分析

在对潘口水电站面板堆石坝施工期洪水作用下坝体与坝基渗流场进行有限元模拟的基础上,采用线性和非线性强度参数分析了施工度汛断面坝坡稳定性。结果表明,潘口面板堆石坝临时度汛断面在施工度汛期内渗流稳定性及上下游坝坡稳定性均满足现行规范要求,汛期安全性有保障;度汛期内临时断面采用挤压边墙和垫层料联合防渗的方案是可行的;与线性强度参数相比,非线性强度参数更符合堆石料的抗剪强度特性,其稳定性计算结果更合理,从而为潘口水电站面板堆石坝施工度汛断面的设计方案提供了技术支持,也为混凝土面板堆石坝施工期临时度汛坝体的坝坡稳定安全问题提供了一种有效的分析方法。     

某混凝土重力坝加高后新老混凝土结合面处受力特征分析

重力坝加高对老坝的再利用具有很重要的意义,但在加高的工程中会遇到新老混凝土受力不均匀等问题,采用有限元软件ABAQUS,研究了在考虑混凝土老化的前提下大坝加高的可行性,计算了加高后大坝各坝段的应力分布,并分析了老坝表层材料的弹性模量、强度参数及新老混凝土结合面处的摩擦系数对新老材料结合处拉应力和剪应力的影响。计算结果表明,新老结合面间最大拉应力出现在大坝折坡坡顶向下4/5处,最大剪应力出现在坝坡底。最大拉应力对弹性模量的敏感性更高,但幅度很小,弹性模量从90%折减到60%时最大拉应力降低了0.7%,说明在大坝加高工程中,坝面老化对新老界面产生的拉应力影响较小。而剪应力对强度参数的敏感性更高,强度参数从90%折减到70%时最大剪应力升高了1.2%。增大新老混凝土结合面处的摩擦系数可导致结合面处的拉应力降低,这有利于结合面处的稳定性。     

干湿循环条件下两种砂岩强度及破坏特征比较试验研究

以侏罗系地层中的长英质细砂岩和弱蚀变泥质砂岩为例,分析了两种砂岩的不同矿物成分和细观 结构特征,探讨了干湿循环作用下两种砂岩强度及破坏形式变化情况。试验结果表明,由于两种砂岩矿 物成分的不同,长英质细砂岩遇水后,强度发生大幅度劣化,在之后的干湿循环过程中劣化趋于平稳, 破坏形式几乎由单一断面剪切滑移而破坏,多次干湿循环后,岩样的破坏形式无显著变化,但在断口处 出现粉化现象;弱蚀变泥质砂岩经多次干湿循环后,强度并未发生显著劣化,由于岩样的脆性较强,破 坏形式大多沿轴向存在相当多的劈裂面,但有一个贯穿整个岩样的剪切破坏面,断口处未出现粉化现象 。     

堤防软土高边坡重建稳定计算土力学参数探讨

为分析堤防软土高边坡重建过程中土力学参数的选取对边坡稳定性的影响,以上海市黄浦江堤防某失稳边坡为例,分析了滑坡原因,构建边坡重建方案,分别通过刚体极限平衡和有限元法对比分析了十字板与快剪、反演等强度指标计算安全系数的差别,并探讨了差别产生的原因。计算分析和堤防成功重建表明,在软土高边坡重建稳定分析中采用十字板指标更符合工程实际,更经济合理。边坡重建为类似软土高边坡重建提供了经验,为十字板指标在水利工程中的应用提供了经验。