临河岩质边坡地震抗倾覆稳定性拟动力分析

基于拟动力法推导出不同工况条件下临河岩质边坡地震抗倾覆稳定安全系数计算公式。通过参数分析,研究不同岩体放大系数下,水平和垂直地震力、张裂缝积水深度、边坡超载、锚固效应、流水淘蚀等对岩质边坡地震抗倾覆稳定性的影响,研究表明,不同工况下,张裂缝积水深度、水平地震力、流水淘蚀不利于岩质边坡地震抗倾覆稳定,但竖向地震力、锚固力、锚固高度、坡顶超载等有利于岩质边坡地震抗倾覆稳定;随着岩体放大系数的增加,水平地震力、竖向地震力对岩质边坡抗倾覆稳定性的影响增大,坡顶超载、张裂缝积水深度、锚固应力、锚固高度、临河水位对岩质边坡抗倾覆稳定性的影响减小,而锚固倾角、坡脚淘蚀高度对边坡抗倾覆稳定性的影响基本不变。     

水平与竖向加速度-时程曲线叠加效应下边坡永久位移计算的极限上限分析

实际边坡动力稳定性受地震竖向与水平方向效应共同作用,传统边坡地震永久位移计算方法较少考虑竖向地震波影响,采用实际地震的竖向与水平方向加速度-时程曲线共同效应更符合工程实际。基于极限分析上限法和Newmark刚塑性滑块模型,提出一种基于实际水平向与竖向地震加速度-时程曲线的边坡永久位移计算改进方法,以3个工程边坡为例,探讨了两组具有代表性实测典型水平和竖向地震地面运动记录对边坡地震永久位移计算的影响。研究结果表明:不考虑竖向地震加速度时程曲线时,本文方法可蜕化为与前人方法兼容;不同地震波的竖向与水平地震动时程曲线的叠加效应不同,竖向地震对边坡永久位移的影响不可忽略。     

影响加筋土挡墙地震稳定性的参数分析

针对现有挡土墙抗震设计影响因素考虑不足等问题,运用拟静力法和水平条分法分析加筋土挡墙的地震稳定性,并研究土体内摩擦角、水平地震力加速度系数、填土粘聚力、挡土墙倾角和滑动体上部荷载等参数对地震稳定性的影响。结果表明:加筋土挡墙的地震稳定性与水平地震力加速度系数和滑动体上部荷载有显著关系,且变化趋势与之成正比;与土体内摩擦角和填土粘聚力的变化趋势成反比;当条件相同时,倾斜加筋土挡墙的地震稳定性比竖直挡墙的稳定性好。     

地震作用下土质边坡永久位移分析的能量方法

边坡的永久佗移可以为边坡工程的抗震设计和坡体稳定性判识提供有力的依据,为了提出一种计算永久位移的新方法并使计算结果相对准确,论文基于塑性极限分析的上限定理,推导了潜在滑坡体的正、反向临界加速度,探讨了滑动面倾角和竖向加速度对临界加速度的影响;利用能量守恒原理,建立了地震作用下滑坡体系的能量反应方程,探讨了地震时滑坡体系中能量的传递、转化和耗散过程;定义了边坡的临界输入功率,推导了基于能量法的边坡永久位移计算公式,分析了莺力势能降对永久位移的贡献.研究表明:当滑动面倾角较小,且地震加速度较大或坡体自身稳定性较差时,反向位移不容忽略;考虑竖向加速度后临界加速度成为一个随时间变化的临界加速度时程;全面考虑正、反向临界加速度和竖向加速度的影响,可使永久位移的计算结果相对准确;地震对滑坡主要产生触发作用,边坡的永久位移量主要由重力势能降决定.     

基于非饱和土强度理论的土质边坡浅层破坏稳定性分析

基于非饱和土强度理论,建立边坡内单元土体达到临界破坏状态的判别方程,提出土质边坡浅层失稳由上缘张拉区、中间主滑动区和下缘挤压区组成的"上、下缘顺坡曲面"组合破坏模式;论证了采用对数螺旋线描述上、下缘滑动体破裂面形态的合理性,并采用极限平衡理论建立了适用于非饱和土质边坡浅层破坏的稳定性分析方法。结果表明:"上、下缘顺坡曲面"组合破坏稳定分析方法能够较好地反映滑坡深度zw与中间主滑动区范围L2之间的变化关系;对于饱和土质边坡,内摩擦角和边坡坡度对边坡稳定性的影响非常小,土体黏聚力的影响则要大得多;对于非饱和土质边坡,土体黏聚力和内摩擦角的减小及边坡坡度的增大均会显著减弱边坡浅层土体的稳定性;土质边坡处于临界状态(安全稳定系数FS=1.0)时,随着土体饱和度的增加潜在滑坡体的破裂面逐渐向浅层迁移,说明降雨入渗导致饱和度上升的土质边坡更容易发生浅层失稳破坏;对于有限长度的土质边坡,无限长斜坡稳定分析方法得到的稳定安全系数偏于保守,考虑了滑坡体上、下缘力学作用的组合破坏稳定分析方法更为合理准确。     

大理西站支护边坡振动台试验及数值模拟

以云南省大理西站支护边坡工程为依托,开展边坡振动台试验和数值分析,得到双排抗滑桩的弯矩、锚杆轴力、坡面加速度响应规律及边坡的最终破坏情况. 试验表明：坡面加速度响应规律与测点相对位置有关,测点相对位置越高,加速度响应越明显;坡体裂缝影响岩土体动力特性,在裂缝出现后坡体加速度响应规律会发生显著变化;在地震下抗滑桩弯矩分布接近抛物线形状,弯矩的最大值靠近岩土分界线的下方,抗滑桩弯矩随输入地震波幅值增大成非线性增长;锚杆在4 m/s²地震峰值时刻的动轴向力大于静轴向力的3倍,地震作用是锚杆受力大小的决定因素;由于锚杆的作用,边坡的最终破坏面位于边坡2#的深部,此破裂面位置由边坡2#的中上部土体的滑移破坏与下部土体的越顶破坏组成.     

基于振动台试验的含软弱夹层堆积体边坡动力响应规律与失稳破坏现象研究

针对川藏铁路沿线典型潜在滑坡灾害点,设计完成了几何相似比为1:10的含软弱夹层堆积体高陡边坡振动台试验,从堆积体边坡失稳破坏现象与动力响应规律等方面开展了系统研究,得出以下结论:边坡滑塌是一个均衡渐进的过程,地震初期,在重力和地震力耦合作用下,滑体表面出现土体剥落;随着地震动持续,滑体顶部开裂,滑体表面裂缝增多并向前缘...     

地震力作用下的黄土边坡稳定性分析

地震过程中,最大峰值加速度是一个随机量,不宜作为地震动特性的标志,因此,利用均方根加速度,计算相应的地震力,然后根据正弦函数曲线把地震力加载在不同土层的黄土边坡中.对黄土边坡在地震力作用下的安全性进行比较研究,为黄土边坡抗震设计提供参考依据.     

一种考虑波动效应的拟动力地震边坡稳定性分析方法

考虑地震波在坡体内的传播特征,基于拟动力法,结合传统静力边坡稳定性分析极限平衡法(瑞典条分法),推导了边坡地震力公式和地震边坡稳定性安全系数公式。在此基础上,借助MATLAB软件开发了最危险滑面搜索和安全系数求解程序,实现了一种考虑波动效应的拟动力地震边坡稳定性分析方法。通过探讨地震动特性对地震边坡稳定性的影响,得到了地震边坡稳定性安全系数随地震动参数的变化规律。对于既定边坡,其安全系数随地震波初始相位呈现周期性波动变化,存在最小安全系数; 并且此安全系数随地震系数和地震波波长与边坡坡高比的增大而减小。此外,从波动理论角度揭示了拟动力法与拟静力法的区别与联系,给出了两类方法的适用范围:当地震波波长与边坡坡高比大于10时,两类方法所得结果基本一致,均适用; 而当地震波波长与边坡坡高比小于10时,拟静力法所得结果较拟动力法相对保守,仅拟动力法适用。     

考虑地震历时影响的岩质边坡楔体稳定性分析与计算

本文根据Newmark在强震荷栽作用下计算土坎坎肩永久位移的概念,结合传统的刚体极限平衡分析法,计算了在地震历时作用下岩体边坡楔体的安全系数和永久位移,为岩体边坡动静稳定性评价提供了一条新的途径。在不考虑地震加速度垂向分量影响的假定条件下,本文提出了临界加速度,由此可根据加速度时程曲线评价边坡楔体的稳定性,迅速可靠,可避免繁琐的动力分析计算。作者用编制的计算程序计算了一工程实例。     

加筋土坡地震稳定性的拟动力分析

研究加筋土坡在地震惯性力影响下的稳定问题。采用拟动力的方法表示作用在土坡滑动体上的水平与竖直地震惯性力。由于研究对象为加筋的土坡,所以引入水平条分法来研究加筋土坡的筋材拉力,并通过公式推导,设置算例研究土坡坡角、土体内摩擦角、地震加速度系数等因素对加筋效果的影响。结果表明:加筋拉力随地震加速度系数(k_h =0.0、0.15、0.3)的增大而增大,随土坡坡角(60°~90°)增大而增大,随土体内摩擦角增大而减小。       

Pseudo-dynamic analysis of seismic stability of reinforced slopes considering non-associated flow rule

The required reinforcement force to prevent instability and the yield acceleration of reinforced slopes are computed under seismic loading by applying the kinematic approach of limit analysis in conjunction with the pseudo-dynamic method for a wide range of soil cohesion, friction angle, dilation angle and horizontal and vertical seismic coefficients. Each parameter threatening the stability of the slope enhances the magnitude of the required reinforcement force and vice versa. Moreover, the yield acceleration increases with the increase in soil shear strength parameters but decreases with the increase in the slope angle. The comparison of the present work with some of the available solutions in the literatures shows a reasonable agreement.     

Numerical analysis on seismic behavior of railway earth embankment: A case study

A numerical case study on the seismic behavior of embankment was carried out based on a prototype of earth embankment in Yun-Gui Railway(from Kunming City to Nanning City) in southwest of China. A full-scale model of earth embankment was established by means of numerical simulation with FLAC~(3D) code. The numerical results were verified by shaking table test. The seismic behaviors of earth embankment were studied, including the horizontal acceleration response, the vertical acceleration response, the dynamic displacement response, and the block state of earth embankment. Results show that the acceleration magnification near the embankment slope is larger than that in internal earth embankment body. With the increase of input peak acceleration, the horizontal acceleration magnification presents a decreasing trend. The horizontal acceleration response at the top of embankment is more sensitive to the intensity of ground motion than that at the bottom of embankment. The embankment presents an obvious nonlinear-plastic characteristic when the input horizontal peak acceleration is larger than 0.3 g. The maximum residual deformation occurs in the middle of embankment slope surface instead of at the top of embankment. The upper part of embankment experiences tension failure without shear failure, and area at the bottom of embankment around the symmetry-axis of embankment mainly presents shear failure under the earthquake loading. The tension failure and shear failure repeatedly occur along the slope surface of earth embankment.     

地震作用下土钉支护边坡动力分析

应用动力弹塑性有限元方法,研究了双向地震激励下土钉支护边坡动力响应。考虑土体与支护结构相互作用及其协同工作建立三维有限元模型。给出了地震波和阻尼的选取方法。应用了非线性静动力性能的弹塑性模型模拟土体;采用了可以描述土钉在进入塑性阶段强化性质的双线形弹塑性模型模拟土钉;土与结构的相互作用由接触单元模拟。研究内容包括边坡竖向地震响应、水平地震响应,土钉的地震响应,土压力地震响应。结果表明土钉支护边坡延性大,有很好的抗震性能;地震作用后各层土钉轴力都增大;边坡在地震作用下产生永久位移;地震作用下土压力峰值形状与地震作用前的土压力形状相似。这些结论对土钉支护边坡的抗震设计与动力分析有较高的参考价值。     

微观尺度下州桥遗址土干缩劣化机理分析

土遗址作为一种特殊的研究对象,探明土样结构的 干缩裂隙的演化规律,对合理保护土遗址具有重要意义。为研究州桥遗址土的干缩变形特性,开展了室内干缩试验;为能更深入地揭示土样干缩开裂与表面张力变化的内在机制,引入了表面张力梯度参数;基于SEM图片在ABAQUS软件中建立州桥遗址土在微观模型并进行了裂隙演化模拟。结果表明：土样裂隙演化过程可归纳为：拉应力场、单根主裂隙、二级水平、三级纵深裂隙、裂隙网络的形成。拉应力场与单根主裂隙持续时间长,而二级水平、三级纵深裂隙持续时间短;裂隙类型产生的机制归纳为：局部剪切、局部拉伸及局部混合拉伸-剪切三种形式,随着裂纹的发展,逐渐由拉伸作用力向混合拉伸-剪切作用力发展,主裂缝垂直于受力面向外延伸开裂;因水分子迁移路径长度不同,上层土样较更深处的土样更易产生较大的收缩变形,并引起纵深裂隙的发展,随着水分迁移路径趋于稳定,水平裂隙成为土样裂隙发展的主要因素;分析裂隙率玫瑰图发现,上半部分的土样裂隙率普遍比下半部分低,并且裂隙多集中与90°与270°方向上,表明微毛细孔隙及土样内部收缩过大是产生裂隙的原因;归一化结果表明该模型能较好地反映州桥遗址土微观损伤的产生和演化发展情况。研究结果对州桥遗址土裂隙修复与保护具有参考意义。     

ECC混凝土桩板墙支挡边坡抗震性能振动台模型试验研究

在强震作用下，传统桩板墙支护结构易出现不可恢复的损伤和变形，工程水泥基复合材料（ECC）具有较高的抗拉强度和拉应变硬化特性，在约束裂缝开展、抗弯承载力及耗能能力上优于普通钢筋混凝土，但ECC桩板墙支护结构的抗震性能尚不明确。由此，开展ECC桩板墙支护结构（ECC桩板）和普通钢筋混凝土浇筑的桩板墙支护结构（RC桩板）振动台试验，对比其动力响应和破坏特性。结果表明：ECC桩板的抗震性能优于RC桩板；在相同的地震动作用下，ECC桩板支护下边坡的动力响应小于RC桩板支护时，在更高强度的地震动作用下，相同材料强度的ECC桩板可保证边坡稳定性；在动力作用下，ECC桩板和RC桩板表现出较明显的弹性和弹塑性，在输入地震动较小时，两种支护结构的动力响应较为一致；当输入地震动峰值较大时，ECC桩板支护下边坡的加速度放大系数为RC桩板支护下的0.77~0.9倍，ECC桩板和RC桩板的桩背动土压力分布都表现为“双峰型”，RC桩背动土压力峰值为ECC桩背的5倍左右；两种支护结构的桩顶残余位移与震级呈指数关系，RC桩板的桩顶残余位移为ECC桩板的2倍。破坏阶段，ECC桩板仅在嵌固端面出现多条细微裂缝，RC桩板出现抗弯破坏特征，钢筋和混凝土相对滑移明显，位移不可控。     

Limit analysis on seismic stability of anisotropic and nonhomogeneous slopes with anti-slide piles

This study employs the limit analysis method to evaluate the seismic stability of anisotropic and nonhomogeneous slopes stabilized with anti-slide piles. The pseudo-static approach is used to simplify the earthquake load. The yield seismic acceleration factor is obtained from the optimization procedure and the results are verified with the published data. Then, the seismically-unstable slope is reinforced with anti-slide piles, and the seismic stability of the reinforced slope is explored. The results show that the anisotropy and nonhomogeneity of soils have significant effects on the stabilizing force required from the anti-slide piles and the optimal location of the pile is near the toe of the slope.