人工开挖边坡的长期稳定性分析与土的强度参数确定

对人工开挖边坡的长期稳定性问题进行了一系列的室内三轴剪切试验 ,探讨了黏性土在浸水后的强度降低程度 ,以及强度指标的变化情况 ,模拟了降雨和地下水位变动时土中的应力状态变化过程 ,得出了人工切土边坡由于水的浸入、长期地质风化、扰动等因素 ,使有效黏聚力几乎降低为零 ,有效内摩擦角和正常固结状态的接近 ,并通过工程实例用有效应力法和总应力法对边坡稳定性进行了分析验证 ,为人工切土边坡的长期稳定性计算和强度参数确定提供简便、实用和经济的方法。     

三维非饱和土滑坡稳定性影响因素研究

三维空间结构和土体非饱和状态,对滑坡稳定性评价具有至关重要的影响。为了深入研究影响三维非饱和土滑坡稳定性的主要因素,以标准算例的三维扩展模型为例,考虑非饱和土的弹塑性本构模型和Fredlund强度准则,开展边坡稳定性数值模拟研究。从外因和内因两个方面,探讨了雨水入渗引起的负孔隙水压力分布和地下水位线的改变以及滑面深度、强度参数等因素对三维非饱和土滑坡稳定性的影响规律。研究结果表明:采用三维分析方法能反映坡体的空间应力状态和滑面的空间形态,各分析因素对滑坡稳定性的影响程度依次为参数?的改变、雨水入渗导致吸力丧失、滑面深度,且?的影响随着滑面深度而增大,而雨水入渗对浅层滑坡的影响较大。     

深层排水孔堵塞对富水岩质高边坡稳定性的影响

高边坡施工或运营期间常因多种因素作用导致排水孔堵塞,从而抬升地下水位,影响边坡稳定性和支护结构的安全。基于渗流折射定律,采用空气单元法模拟排水孔,开展了岩质高边坡渗流应力耦合分析,重点研究了排水孔不同堵塞工况下的坡后地下水位变化及支护结构力学响应。计算结果表明:排水孔堵塞对坡后地下水位影响显著,坡内位移整体变化不大,坡趾位置岩体变形最大;坡体锚杆轴力明显增加,最大增长幅度达到45%。对于布设深层排水孔的岩质高边坡,排水孔堵塞后边坡支护结构的位移变化明显,对支护结构的影响不容忽视,尤其体现在坡趾剪出口位置。此外,排水孔接近完全堵塞时,边坡安全系数显著降低。提出了以框架式格构和锚杆共同作为支护体系的高边坡处理措施,即下部边坡加强格构支护强度,上部边坡增加锚杆锚固长度。     

地下水位上升引起斜坡变形的完全耦合分析

降雨是导致斜坡破坏的主要原因。地表水冲蚀与渗入、地下水运动都可能引发松散斜坡破坏。地下水位上升和地下水在土中渗流引起土体应力状态变化是导致斜坡在降雨过程中或降雨后变形与破坏的关键因素。本文采用完全耦合有效应力分析程序和与状态相关的剪胀性砂土模型模拟斜坡因地下水位变化而发生的变形。通过逐步改变初始和终止地下水位间土单元中孔隙水的密度模拟地下水位上升的效应。完全耦合方法可以模拟孔隙水和土骨架间漂浮和渗透的相互作用。本文分别模拟松散斜坡、回填压实斜坡和填石斜坡等3种斜坡的性能。分析结果表明:填土密度和斜坡排水条件是影响斜坡因地下水位上升而变形和破坏的重要因素。     

中国尾矿坝地震安全度（9）──大石河尾矿粘性土的动力变形和强度特征

本文采用动三轴仪对大石河尾矿粘性土的动力不排水特性进行了试验研究。研究分析中，考虑了不同应力状态下大石河尾矿粘性土的动力变形、动孔隙水压力的发展和强度的变化，并且对其动强度应力修正系数Ｋα和Ｋσ进行了探讨。本文还系统地研究了尾矿粘性土振后应力－应变关系和残余强度特征。     

考虑地下水位变化的边坡稳定性分析

基于渗流原理以及现有的研究成果,考虑地下水位变化对边坡安全系数的影响情况,采用基于拉格朗日差分法的FLAC分析程序,通过强度折减方法,对地下水位变化影响下的均质边坡进行了稳定性分析。结果表明边坡内部水位上升和土体内渗透压力增大对边坡的稳定性不利,易引发坡体失稳;坡体前缘水位变化对边坡稳定性影响较大;地下水位升降对安全系数的影响与渗流路径和潜在滑动面之间的相对位置有关。     

地下水位变化对桩-土—结构地震动力相互作用影响的有限元—无限元耦合分析

地下水位的抬高会显著降低土体内的有效应力、破坏其结构性，导致土体的力学性能降低；也意味着在地震时产生超孔隙水压力土体的范围会增加；同时水的润滑作用还会进一步削弱桩土界面的粘结作用。这些变化会显著改变桩土结构体系的动力反应特性。通过ABAQUS有限元程序建立了桩-土-结构体系的有限元-无限元耦合模型，研究了黄土地区地下水位变化对桩基体系动力特性的影响。     

地铁车站结构邻近土体动应力振动台试验研究

研究地铁车站在地震中的响应对于地铁建设和安全运营非常重要。针对北京地区的地质条件和典型的地铁车站结构进行了大型振动台试验,对动土应力时程进行了分析,得出如下结论:埋深小于结构顶板和埋深大于结构底板的土中动土应力不随输入波强度与埋深变化而变化;在输入波强度低时,侧墙上各点的动土压力相等;在输入波强度高时,侧墙上各点的动土压力随输入波强度的增高而逐渐增大,且动土压力变化幅值随埋深增加而不断增加。通过以上分析,说明在地震强度小时,地下结构对土的水平向动应力影响很小,在地震强度大时,因地下结构的修建进行的开挖削弱了土体,其对土的水平向动应力影响变大。作者还对对结构底板的水平向动切应力进行了拟合,发现:底板的动切应力呈梯形分布,中点处最大,两个端点处最小;底板各点的动切应力随地震波强度的增加呈指数函数增加。为应用方便将底板中点的动切应力与地震波加速度峰值之间的关系简化为:当地震波峰值加速度不大于0.4 g时,峰值切应力为常数;当地震波峰值加速度大于0.4 g时,峰值切应力为直线分布。     

基于有限元法的双边切槽根部裂纹应力强度因子研究

以裂纹区域和破坏结构的断裂参数(应力强度因子)作为判断裂纹是否进入失稳状态的主要依据,使用有限元软件ANSYS分别对不同尺寸的圆弧形和角形切槽根部裂纹问题进行分析,确定裂纹尖端应力强度因子的变化特征.分析结果表明:同一裂纹长度,角形切槽的应力强度因子大于圆弧形的,同时角形切槽裂纹尖端应力集中现象比圆弧形更严重;圆弧形切槽尖端的应力强度因子随着裂纹尺寸变化的速度比角形的快;裂纹长度在0～4 mm变化时,2种切槽应力强度因子有明显变化;当裂纹长度大于4 mm时,2种切槽应力强度因子随着裂纹长度变化的幅度逐渐减小,最终趋于平稳并重合.     

桥基岸坡土体剪切强度特性试验研究

为研究对某桥基岸坡稳定性起重要影响的粉质黏土的剪切强度特性和力学参数，对原状土进行了不同含水状态下的大型原位直剪试验。试验结果表明：原状土的变形破坏模式呈蠕塑性破坏。饱和和天然状态下原状土的抗剪断峰值强度参数分别为φ=17.1°，c=22.1 kPa和φ=20.6°，c=29.3 kPa；饱和状态下土的剪切强度参数比天然状态下降低20%左右；试验结果为该桥基岸坡稳定性分析计算提供取值依据。     

Geotechnical approaches for preservation of openly exhibited Geo-relics damaged by rainfall infiltration

Excavated geo-relics are vulnerable to damage by natural processes. The aim of this study is to contribute to the establishment of a technical framework for the preservation of openly exhibited geo-relics. This study also examines the preservation of an openly exhibited geo-relic in Japan, which has experienced surface deformation in the soft soil layer due to water infiltration. The surface deformation is numerically investigated by performing seepage-deformation analyses based on unsaturated soil mechanics in order to understand its mechanism and to obtain effective countermeasures. The results show that deformation develops in the surface layer of the slope as the bonding between soil particles, represented by skeleton stress, and decreases when water infiltrates the slope. Although the calculation considers the influence of groundwater, as well as precipitation, the results show that the deformation of the slope is primarily controlled by precipitation, not by groundwater. Furthermore, the elevation of the groundwater does not contribute to the development of surface deformation. Based on the mechanism of the surface deformation, replacing the surface layer with a well-compacted, highly permeable soil is proposed to improve slope stability. It is predicted that this proposed method will be effective because the replaced zone retains sufficient strength and stiffness when it is wet, despite a decrease in the skeleton stress due to rainfall infiltration. This countermeasure has been adopted for the actual restoration of a damaged slope.     

深圳水库高边坡的稳定性分析

对深圳水库高边坡的局部和整体稳定性、边坡滑动位移以及边坡失稳的突变特性进行了分析，并着重分析了地下水及土体水弱化性质对边坡稳定性的影响。边坡失稳突变特性的分析采用突变理论模型。边坡的稳定性分析和位移计算结果表明，边坡失稳主要是由地下水的影响及土的水致弱化性质引起的。突变理论模型分析也表明，水的作用使土的强度降低为某一数值时，边坡的滑动位移将突然增大，发生突变性失稳现象。理论分析结果与现场监测结果相符，可为边坡的整治提供科学依据。     

Numerical Analyses and Monitoring Performance of Residual Soil Slopes

Changes in the pore-water pressure of unsaturated soil slopes due to rainwater infiltration comprise a crucial factor which affects the shear strength of soils and may trigger slope failures. Two residual soil slopes in two main geological formations in Singapore, the Bukit Timah Granite and the sedimentary Jurong Formation, were fully instrumented. Real-time monitoring systems were developed to examine the pore-water pressure, the rainfall and the groundwater level of the slopes for over a year. The characteristics of the pore-water pressure distributions in both slopes during rainfall were highlighted and compared. The monitoring results indicate that the residual soil slope of the Bukit Timah Granite has a thicker unsaturated zone due to a deeper groundwater table than the residual soil slope of the sedimentary Jurong Formation. A higher permeability of the residual soil of the Bukit Timah Granite results in more rapid changes in negative pore-water pressure due to rainwater infiltration than the residual soil of the sedimentary Jurong Formation. Therefore, the residual soil slope of the Bukit Timah Granite differs from the residual soil slope of the sedimentary Jurong Formation in the changes in shear strength and the variations in the factor of safety during rainfall. The differing characteristics of the pore-water pressure responses during rainfall for these two residual soil slopes are analyzed in the present study based on the results of field measurements and numerical analyses.     

用有限元强度折减法求滑(边)坡支挡结构的内力

滑(边)坡体的破坏属于破坏力学范畴，当滑面上每点都达到极限应力和极限应变状态时，材料进入破坏，此时岩土体抗剪强度得到充分发挥，这就是破坏力学中的破坏准则。通常当有支挡结构与岩土介质共同作用时，滑面上土体一般不处于极限平衡状态，而可能处于弹性平衡或者局部塑性极限平衡状态。这种受力状态不足设计情况下的受力状态。多年来，岩土工程设计一直采用极限状态设计方法，即传统方法中计算得到的支挡结构上的岩土侧压力是在坡体整体破坏且岩土体强度充分发挥时的岩土侧压力，也就是土体处于极限平衡状态且支挡结构有充分位移时作用在支挡结构上的岩土压力，按此设计既能保证坡体安全，又能最大限度地节省经费。因此，采用有限元强度折减法来考虑岩土介质与支挡结构的共同作用时也应遵循这一原则，即要求作用在支挡结构上的岩土侧压力与传统方法计算得到的岩土侧压力大体相当，在此条件下根据岩土介质与支挡结构的共同作用米确定支挡结构的内力。按照此原则，采用有限元强度折减法，不但得到了滑坡推力的大小和分布，而且通过有限元桩-土共同作用模型计算得到了抗滑桩的弯矩和剪力，并与传统方法进行了比较。算例表明采用有限元强度折减法来计算抗滑桩的内力是可行的，该方法增火了支挡结构设计的可靠性和经济性。     

考虑施工过程的深基础坑底土应力状态分析

与其他材料不同,土体的力学性能分析必须建立在其所处应力状态的基础上进行。基于这一思想,在对深基础进行变形分析时,根据基础建设的施工工艺,将整个分析过程划分为施工前的准备工作、基坑降水、基坑开挖、结构施工和地下水位回升五个工况;同时为凸显问题核心,简化分析过程,假定每个工况中荷载的加、卸均瞬时发生,且基础为等补偿基础(结构荷重与挖除的土重相等)。在此基础上,详细分析五种工况中坑底土体所处的应力状态,并进行对比分析,计算出各工况下土体大、小主应力的增量变化,绘制出坑底土体经历的有效应力路径,指出在基础建造过程中,坑底土体将经历复杂的应力变化过程,对土体的强度和变形都将产生很大影响。     

降水对饱和粉土边坡稳定性影响研究

结合郑州市邙山输水干渠工程,对水动力条件改变后饱和粉土边坡的稳定性进行了研究,通过FLAC程序结合强度折减法对边坡在水土耦合作用下的稳定性演化进行了水土耦合分析,研究表明,降水对于边坡的稳定性具有直接提升作用。     

考虑土体吸力基坑抗隆起稳定性极限上限分析

软土及高水位地区基坑降水对土体抗剪强度及基坑稳定性有积极作用。基于有效饱和度和土-水特性参数的非饱和吸应力模型,推导了地下水位面以上土体吸应力的空间分布规律。在此基础上,假设基坑地连墙与土体之间部分粗糙,考虑土体吸应力引起的土体内能耗散,基于塑性极限分析上限定理采用Terzaghi机构推导了基坑抗隆起稳定性的上限解。对比分析了考虑降水与不考虑降水时基坑抗隆起稳定性的差异,研究了基坑降水条件下坑底抗隆起稳定性与基坑深度、地下水位以及土体内摩擦角,进气值等因素的关系。研究结果表明,在降水条件下,水位线以上土体基质吸力提高,土体抗剪强度增加,基坑抗隆起稳定性随降水深度的增加而显著提高,基坑抗隆起稳定性随基坑开挖深度的增加而降低。研究结果为基坑降水施工过程中的抗隆起稳定性分析提供了一定的理论依据。     

土体抗剪强度指标变异水平对边坡稳定安全系数取值的影响

针对传统的边坡稳定极限平衡方法不能考虑土体抗剪强度指标变异性影响的问题,基于极限状态的概率分析原理,采用 Monte-Carlo 法对均质路堤边坡的稳定性开展了可靠度计算,讨论了稳定安全系数一定的条件下边坡失效概率随土体抗剪强度指标变异水平的变化规律,分析了安全系数与边坡可靠指标的对应关系及其随土体抗剪强度指标变异水平的变化特征。研究表明：边坡可靠度受土体抗剪强度指标变异性影响显著,呈现出随土体抗剪强度指标变异水平提高而急剧减小的趋势;为保证边坡具有相同的可靠性,安全系数的取值应与土体抗剪强度指标的变异性相适应,据此提出了基于可靠指标和土体抗剪强度指标变异水平的安全系数取值原则及其对应的三参数函数关系式。     

管网渗流系统对边坡剩余下滑推力影响的物理模拟研究

为了研究管网渗流系统对土体渗透性能和地下水位以及边坡剩余下滑推力的影响,进行管网渗流系统的物理模拟试验。试验结果表明,管网渗流系统可提高坡体的渗透性,降低地下水位,从而使边坡剩余下滑推力明显减小,从而提高边坡的稳定性。指出在含碎石黏性土滑坡的防治中,应将地下水排水措施作为主要防治措施。