含锯齿状结构面的岩质边坡稳定性拟动力分析

为了研究含有锯齿状结构面的岩质边坡稳定性，结合锯齿状结构面的剪切强度经验公式，综合考虑结构面参数、锚固效应、地震作用以及地下水位深度等因素的影响，基于改进的拟动力法推导了加锚结构面边坡抗滑稳定性安全系数计算式，并分析了岩石边坡稳定性的影响因素，结果表明：锯齿状结构面的抗剪强度与起伏角呈线性关系，随着起伏角的增大而增大；随着地震系数、滑动面倾角、水位深度、边坡倾角以及土体重度的增加，边坡稳定性降低，随着内摩擦角的增大而提高；锚固力越大，岩体的抗剪强度增大，边坡抗滑稳定性提高，但是锚固角的增大对边坡的稳定性起着负面效应。     

考虑张裂缝的地震边坡屈服加速度计算方法研究

传统边坡地震稳定性分析方法鲜有考虑土体拉裂破坏引起的张裂缝。基于极限平衡-拟静力法建立了水平地震力和竖向地震力作用下的力与力矩平衡方程,运用变分理论获得其临界破坏面及其对应的正应力分布,考虑土体没有抗拉强度建立考虑张裂缝的地震边坡屈服加速度的闭合解答。张裂缝的出现会显著降低地震边坡的稳定性,对于垂直边坡将达到50%。当边坡坡度较大时,竖向地震力向下作用获得的屈服加速度更小,当边坡坡度较小时,竖向地震力向上作用获得的屈服加速度更小。     

含建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系振动台模型试验研究

基于Bockingham π定理,对具有建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系开展振动台模型试验,通过分析预应力锚索、建筑桩基的应变以及边坡坡顶加速度,研究支护体系的动力响应规律。结果表明,预应力锚索的应变在地震波加速度达到峰值时达到最大值,且上排锚索受力大于下排锚索,随着地震幅值的增大,最上排锚索锚固段率先发生滑移破坏失去锚固作用;建筑桩基应变最大值点位于滑动面以下一定深度,且远离边坡坡面的建筑桩基受力大于邻近边坡坡面的建筑桩基;坡顶各点峰值加速度随地震波幅值增大整体表现为线性增大,但在Wenchuan-Wolong波（0.55g）和Sin波（0.4g）工况时,各点峰值加速度相对有所下降,随着地震波幅值增大,各点峰值加速度放大系数在汶川波和正弦波作用下并非单调变化,而是表现为先减小后增大波动变化特点。     

岩质边坡在降雨条件下的稳定性分析

雨水入渗改变了岩质边坡非饱和区渗流场的分布,是引发边坡滑坡的主要因素之一.在极限平衡理论和非饱和土抗剪强度理论基础上,引入了渗透力的概念,利用有限单元法进行了降雨条件下岩质边坡稳定性的分析.最后,利用编制的边坡稳定程序进行了算例分析,结果表明,岩体边坡的稳定安全系数随着雨水的不断渗入在逐渐地降低,即降雨入渗对边坡的稳定具有不利影响.     

初始和改变地形条件下岩质边坡稳定性评价

岩质边坡大多地处高山峡谷地区,地形较陡,地质情况复杂,其稳定性评价问题较难。选择典型地质剖面,对该高陡边坡的稳定性进行了探讨。根据设计的剪出口高度、不同结构面切割岩体厚度计算工况,确定该岩质边坡的滑移模式和最不利破坏面。在此基础上,计算其在自然状态、自然+地震、饱水状态和饱水+地震条件下的稳定性,结果表明在饱水+地震条件下的稳定性不满足工程稳定性要求;研究了发生滑坡改变地形条件下该地段的稳定性,为治理和工程选址提供了依据。     

岩石边坡平面滑动时的临界滑面倾角的探讨

在岩石边坡中，当出现平面滑坡时，如果边坡内没有确定的滑面，滑面的临界倾角不仅仅是边坡倾角和破坏面摩擦角的函数，而且还应该是滑体高度、破坏面的黏聚力和岩体重度的函数．通过推导和计算得知，滑面的临界倾角与边坡倾角呈线性关系，与破坏面摩擦角呈二次函数关系，与滑体高度呈对数关系，与破坏面的黏聚力呈负指数关系，与岩体重度呈二次函数关系．此外，当边坡中有张裂缝和水时，滑面的临界倾角还与张裂缝的深度和水位高度有关.     

改进的岩质边坡临界滑动场计算方法

针对岩体介质的不连续性的特点,将岩质边坡临界滑动场进行改进和推广.充分考虑结构面存在对岩质边坡稳定性的影响,对结构而采取新的处理方法,并基于岩体介质具有抗拉性的考虑,灵活设置张拉裂缝.用改进后的岩质边坡临界滑动场计算方法,编制相应的程序,对边坡进行数值模拟分析,使边坡在满足力与力矩平衡的条件下,按推力最大原则,快速、准确地找到岩质边坡临界滑动面并得出其相应的安全系数.并将此方法应用于5个算例和1个工程实例边坡的稳定性分析,和其他方法进行比较,结果说明改进后的该方法在岩质边坡稳定性分析中的准确性和高效性.     

资兴高速K21段顺层岩质边坡支护过程数值模拟研究

以资兴高速K21段顺层岩质边坡为研究对象,借助现场调查、数值模拟研究段边坡的开挖和支护过程,对各阶段的稳定性、位移、应力等的变化规律进行分析,验证了开挖、支护设计的合理性以及边坡加固的安全性,研究了边坡在开挖支护过程中应力应变规律。结果表明,顺层岩质边坡开挖扰动开挖破坏了边坡原有的应力分布,导致岩体产生裂隙损伤和变形,并逐渐扩张,弱化岩体和层面自身的强度。同时,边坡开挖,直接破坏了边坡原有的连续受力体系,由于软弱层面的抗剪强度较低,从而导致岩层沿开挖揭露的软弱层面整体下滑。锚索框架一方面通过对坡体的位移的控制作用,增加坡体的稳定性,另一方面通过预应力锚索把层状岩体锚固在一起,使得各层之间摩阻力增大,内应力和挠度大为减少,大大提高了层面的抗剪强度。     

开挖对顺向岩质高边坡稳定性影响及锚索加固效果分析

顺向岩质高边坡的稳定性通常较差,在工程上格外受到重视,利用锚索锚固是较为理想的加固方案。利用Sarma法对厦沙高速公路某段石英片岩顺向岩质高边坡在施加锚索和不加锚索两种工况下的应力特征和边坡稳定性系数进行对比分析。结果表明:不加锚索时,各条块底面正压力随开挖过程呈降低趋势,越靠近边坡顶部,各条块底面正压力受到开挖卸荷的影响越大,降低趋势越明显;条块底面正压力的降低使边坡抗滑力减小,当减小幅度较大时,边坡稳定性会受到明显影响,整个开挖过程中边坡整体稳定性系数呈下降趋势,最低为1.243;施加锚索能够增大条块底面正压力,提高条块底面的抗滑力,有效降低条块底面受到的剪切力,限制上部条块的滑动趋势,减小其对下部条块的挤压和相对错动,且随着开挖的加深,这种效应表现得越明显;对某个条块而言,施加锚索可以提高底面抗剪强度,降低底面和侧面剪切力、条块下滑力,从而提高边坡稳定性;施加锚索后边坡稳定性系数提高到1.630。综上所述,边坡开挖对于顺向岩质高边坡稳定性影响很大,而施加锚索加固可以显著提高边坡稳定性,达到加固边坡的目的。     

一种基于拉-剪破坏的边坡动力稳定性分析方法

为量化地震作用下边坡的稳定性,优化矢量和方法并计算出相应动态安全系数,基于边坡在地震作用下的破坏模式:坡顶拉裂缝和坡脚剪切裂组合形成的贯通滑动面,推导出拉-剪破坏下矢量和法的安全系数公式,通过自编程序得到边坡潜在滑动面曲线和动力安全系数,并通过算例验证方法的正确性.针对岩质边坡,利用新、旧两种矢量和方法进行动力稳定性分析,结果表明:边坡潜在滑动面会随着地震持续时间向边坡内部走移;两种方法得到的安全系数趋势一致,但拉-剪破坏模式的下滑趋势角度更大;在拉-剪破坏模式下,边坡的安全系数有所降低,其中,边坡的综合安全系数降低了3%,说明原先的方法高估了边坡的稳定性.优化后的矢量和法能够更具体地反应出边坡在地震过程中的稳定状态,为抗震设计提供更加准确的理论指导.     

Pseudo-dynamic analysis of overturning stability of retaining wall

A new method was presented to determine the safety factor of wall stability against overturning based on pseudo-dynamic approach. In this time-dependent method, the actual dynamic effect with variation of time and propagation of shear and primary wave velocities through the backfills was considered. Planar failure surface was considered behind the retaining wall. The results were compared with those obtained from Mononobe-Okabe theory. It is found that there is a higher value of safety factor by the present dynamic analysis. The effects of wall inclination, wall friction angle, soil friction angle and horizontal and vertical seismic coefficients on the overturning stability of retaining wall were investigated. The parametric study shows that both horizontal and vertical seismic accelerations have decreasing effect on the overturning stability of retaining wall.     

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.     

Stability analysis of the sliding process of the west slope in Buzhaoba Open-Pit Mine

To study the stability of the west slope in Buzhaoba Open-Pit Mine and determine the aging stability coefficient during slide mass development, the deformation band of the west slope and the slide mass structure of the 34,600 profile are obtained on the basis of hydrology, geology, and monitoring data.The residual thrust method is utilized to calculate the stability coefficients, which are 1.225 and 1.00 under sound and transfixion conditions, respectively. According to the rock damage and fragmentation and the principle of mechanical parameter degradation, the mechanical models of the slide mass development of the hard and soft rock slopes are established. An integrated model for calculating the slope stability coefficient is built considering water, vibration, and other external factors that pertain to the structural plane damage mechanism and the generating mechanism of the sliding mass. The change curve of the stability coefficient in the slide mass development is obtained from the relevant analyses,and afterwards, the stability control measures are proposed. The analysis results indicate that in the cracking stage of the hard rock, the slope stability coefficient decreases linearly with the increase in the length Lbof the hard rock crack zone. The linear slope is positively correlated to rock cohesion c. In the transfixion stage of the soft rock, the decrease speed of the stability coefficient is positively correlated to the residual strength of the soft rock. When the slope is stable, the stability coefficient is in a quadratic-linear relationship with the decreased height Dh of the side slope and in a linear relationship with anchoring force P.     

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。     

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。     

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。       

地震作用下金沙江某跨江桥梁岩质岸坡动力响应分析

由于地震波的随机性及地质构造的复杂性,导致岩质边坡的地震响应特征变得十分复杂.以金沙江地区某跨江桥梁岩质岸坡为例,采用有限元方法研究了地震波在岩质边坡内的传播特征,分析了不同类型结构面对边坡动力响应特征的影响;采用振动台模型试验验证了数值计算结果,探究了边坡的动力变形演化规律及其破坏机制.研究结果表明:软弱结构面对岩质...     

岩质边坡锚杆框架梁加固的有限元分析

针对石家庄至武汉铁路客运专线岩质边坡,采用有限元数值计算方法分析了锚杆（索）框架梁加固岩质边坡的受力情况.得到了边坡位移场和应力场分布规律和锚杆（索）轴向力的大小.计算结果表明：实际工程中采用锚杆、预应力锚索加抗滑桩这种新型的复合式支护结构能有效地限制边坡的水平位移,提高边坡的稳定性,锚索的布置和预应力设计值大小显著影响坡体内部的位移及应力场分布,研究结论对岩质边坡的工程设计具有一定的借鉴意义.     

山区特殊地质条件下地基-箱基-上部结构地震响应分析

以蓟县某山地建筑为工程背景,利用ABAQUS建立了岩质边坡地基-箱基-上部结构整体三维实体模型,并且建立了无限元边界,通过输入不同方向地震波研究了岩质边坡地基-箱基-上部结构的位移响应．结果表明,对于山地框架结构,竖向地震单独作用下对水平位移的影响较大,而水平和竖向地震耦合作用时竖向地震对水平位移影响较小,基本上与水平地震单独作用下的响应相同;对于台阶形箱基,水平和竖向地震耦合作用时各层最大层间位移与单向水平地震作用下的各层层间位移相比,变化趋势刚好相反,说明竖向地震波的存在对箱基层间位移的影响不可忽视．