影响三维土质边坡稳定性的多因素耦合分析

基于强度折减法,考虑坡高、坡角、边坡长度和坡转角四个因素,通过ABAQUS软件建立三维模型以模拟复杂土质边坡的稳定性问题。结果显示,影响边坡稳定性的因素是相互关联的,其中坡高和坡角与边坡安全系数呈负相关关系;边坡长度对三维边坡的稳定性影响分为两种:当坡高、坡角较小时,安全系数与边坡长度的关系表现出先减小后变得平缓的趋势;当坡角和坡高较大时,安全系数随边坡长度的增大呈现先减小后增大的趋势,但总体变化幅度很小;在坡长较大、坡高和坡角较小时,坡转角会对边坡稳定性产生明显的影响。     

软弱土层的位置和坡角对分层土质边坡的稳定性影响研究

针对不同层数和软弱土层处于不同位置的分层土质边坡工程,采用FLAC3D有限差分数值计算软件,以安全系数和边坡位移等值线图为边坡稳定性的评价指标,运用强度折减法模拟分析不同坡角对每种分层土质边坡稳定性的影响。在分析每种分层土质边坡不同坡角下稳定性的基础上,得出安全系数的变化规律,进而细化边坡达到临界稳定的坡角范围,并在此范围内分析边坡稳定性。     

伊敏河露天煤矿一露天区边坡稳定性分析及优化设计

基于伊敏河煤矿一露天区二期扩帮工程设计的需要,在对地质资料和岩石物理力学试验成果统计分析的基础上,首先研究了边坡可能的破坏模式和计算参数的选取;然后,计算了临界坡角以确定边坡的可行性坡角和相应的可靠度;进而采用极限平衡法和平面有限元法,进行了边坡的稳定性分析。分析中考虑了地下水和地震荷载对边坡稳定性的影响。在边坡稳定性综合评价的基础上,给出了该工程的建议坡角及工程措施和建议。该建议坡角已被工程设计单位所采用。     

某采石场削坡治理研究

用赤平投影法初步求得楔形体的稳定坡角，然后用动态稳定分析法求算不同坡高和坡角下的楔形体的稳定系数，并对结果进行分析，得出边坡削坡角。     

基于正交数值试验的倾倒边坡稳定性影响因素分析

将影响倾倒边坡稳定性的内在因素细分为十二个单因素,并通过数值计算对它们进行分析,筛选出边坡坡高、边坡坡角、结构面倾角、结构面间距、结构面粘聚力以及结构面内摩擦角为影响倾倒边坡稳定性的六项因素,然后利用正交试验法安排了6因素3水平的18组数值试验,并对试验结果进行极差分析和方差分析。结果表明:边坡坡高、边坡坡角、结构面倾角和结构面内摩擦角对边坡稳定性具有高度显著性影响,结构面间距和结构面粘聚力则影响有限,各因素影响作用主次顺序为边坡坡角结构面倾角边坡坡高结构面内摩擦角结构面间距结构面粘聚力。     

基于改进正交设计的黄土边坡稳定影响因素敏感性分析

影响边坡稳定性的因素多而复杂,且影响程度不相同。以山西岢岚一黄土边坡为例,以常规正交试验设计分析为基础,结合灰色关联法,采用基于灰色关联法的改进正交试验设计法,并运用ADINA软件建立计算模型,分析了坡高、坡比、重度、黏聚力、内摩擦角和坡顶荷载6种因素对该边坡安全系数的敏感性。结果表明:该边坡岩土体强度参数、坡比和坡高对边坡安全系数影响最大,坡顶荷载和重度对安全系数影响最小。据此提出有针对性的边坡设计措施:该区域边坡稳定性分析时应尽量选取合理准确的强度指标,同时也应考虑坡高和坡比的影响。该结论可为晋北黄土丘陵沟壑区(Ⅰa区)的黄土边坡设计与加固提供一定的参考依据。     

坡面形态对边坡稳定性影响的理论与试验研究

 从失稳边坡资料统计分析、模型试验和理论计算3个方面,研究坡面形态对边坡稳定的影响(坡面形态效应)。通过对300个失稳边坡资料的统计分析,从宏观认识上得到凸坡的稳定性较差,而凹坡稳定性较好的初步结论。采用底抬升模型试验,研究凸坡、平坡和凹坡的极限稳定角,结果表明,凹坡的极限稳定角要比平坡的大,凸坡则比平坡小。并从理论上分析凸坡、平坡和凹坡之间的受力差异,对凹坡比凸坡更稳定的现象进行解释。采用严格极限平衡法,获得圆形凸坡和凹坡的安全系数解答,分析坡面形态效应的影响因素和变化规律,从工程应用角度制作圆形坡面形态边坡安全系数速查曲线,并建议考虑坡面形态效应的范围。研究成果可为合理评价不同坡面形态的边坡稳定性提供参考。     

裂缝边坡三维极限上限拓展分析

裂缝的存在会降低边坡稳定性,而在边坡宽度受到限制时三维效应更加显著,因此有必要对裂缝边坡稳定性进行评估。针对裂缝边坡三维稳定性研究,基于极限分析上限定理,在三维破坏机构中引入一条垂直张拉裂缝,并引进机构参数拓展裂缝边坡三维破坏模式,包括坡面破坏和坡底破坏,建立能量平衡方程并通过优化算法求解裂缝边坡稳定系数上限解。根据g-line图像法绘制裂缝边坡稳定性图表以便读取安全系数。分析了边坡宽高比、坡角以及土体内摩擦角对裂缝边坡破坏模式和裂缝深度及位置的影响规律。结果表明:对于确定的边坡几何形态以及土体参数,存在最小边坡宽高比B/H*,当边坡宽高比小于B/H*,边坡发生坡面破坏且坡顶裂缝的影响可以忽略;内摩擦角φ小于5°时,边坡发生坡底破坏,而对于裂缝边坡,仅在φ=1°左右发生坡底破坏;随着边坡宽高比的增大,裂缝深度逐渐增加,裂缝位置逐渐远离坡肩,但对于坡角为75°的边坡裂缝深度先增大后减小。     

地形和土层参数对边坡屈服加速度及滑动面影响研究

采用有限差分软件FLAC 2D研究了不同地形和土层边坡的稳定性参数及滑动面特性。基于Mohr-Coulomb强度理论,通过拟静力法逐步增加水平向惯性力得到边坡屈服加速度,通过识别坡体最大剪应变增量位置确定边坡临界滑动面形状。分析不同坡高、坡角以及土体特性参数条件下边坡安全系数、屈服加速度及滑动面几何形状变化规律,得出了一些有意义的结论。     

基于强度折减法的不同形态边坡的稳定性分析

采用强度折减法与有限单元法对边坡稳定性进行了分析,并基于ABAQUS的参数化模拟技术,建立能够反映不同坡角的动态分析模型,同时结合强度折减法研究了边坡坡角与安全系数之间的关系,为边坡的稳定性分析提供了合理依据。     

边坡加固中预应力锚索方向角的优化设计

提出了考虑坡面与滑面倾角影响的计算预应力锚索方向角的新方法,原有的不考虑坡面与滑面倾角影响的锚索方向角计算方法是推荐方法在坡面与滑面平行条件下的一个特例。根据锚索的运用目的、施工条件和结构要求,给出了最优锚索方向角的取值范围,比较了两种方法的锚固效果,理论和算例都证明推荐方法优于原有方法。计算结果表明,坡面与滑面的倾角差(绝对值)愈大,滑面摩擦角愈小,新老方法的锚固效益比愈大。新方法特别适用于采用大量锚索加固边坡的情况。     

岩质边坡破裂角确定方法的探讨

山地城镇在工程建设中面临着许多边坡问题。目前确定岩质边坡破裂角的方法有两种：即《建筑边坡支护技术规范》规定的方法和《工程地质手册》规定的方法,但这两种方法确定的岩质边坡破裂角存在较大差异,本文对这两种方法的理论公式进行推导和做出比较,在FLAC程序数值模拟软岩边坡变形破坏并找出其破裂角的基础上,得出采用《工程地质手册》规定的方法确定岩质边坡破裂角更加合理、安全的结论。     

Evaluation and prediction of slope stability using machine learning approaches

In this paper, the machine learning (ML) model is built for slope stability evaluation and meets the high precision and rapidity requirements in slope engineering. Different ML methods for the factor of safety (FOS) prediction are studied and compared hoping to make the best use of the large variety of existing statistical and ML regression methods collected. The data set of this study includes six characteristics, namely unit weight, cohesion, internal friction angle, slope angle, slope height, and pore water pressure ratio. The whole ML model is primarily divided into data preprocessing, outlier processing, and model evaluation. In the data preprocessing, the duplicated data are first removed, then the outliers are filtered by the LocalOutlierFactor method and finally, the data are standardized. 11 ML methods are evaluated for their ability to learn the FOS based on different input parameter combinations. By analyzing the evaluation indicators R ², MAE, and MSE of these methods, SVM, GBR, and Bagging are considered to be the best regression methods. The performance and reliability of the nonlinear regression method are slightly better than that of the linear regression method. Also, the SVM-poly method is used to analyze the susceptibility of slope parameters.     

顺层岩质边坡预支护开挖及锚索优化设计研究

针对顺层岩质边坡开挖可能失稳或者不确定其稳定性时,提出预留开挖区内先进行预支护,再进行逐层开挖的方法,在此基础上,进一步研究岩层走向与坡面走向不同夹角下锚索预支护的最佳水平角,建立考虑走向夹角的支护计算模型,推导得到相应的关系式。利用数值计算对比边坡开挖方法对边坡的整体稳定性以及锚索的加固效果,结果表明:此开挖方法结合考虑锚索最佳方向角的支护能够更有效地限制边坡的应力与变形,对提高边坡的稳定性有一定的贡献。方法是可行的,在实际边坡加固设计及工程施工能提供相应的参考。     

岩质边坡锚杆设计计算方法分析

结合岩质边坡工程实例,对岩质边坡支护设计中的锚杆轴向拉力设计方法进行了分析和评价。通过对比分析发现:采用极限平衡法、强度折减法、等效内摩擦角法、二维数值分析计算法等方法的设计计算结果偏大,三维数值分析计算法计算结果比较可靠,符合工程实际。侧向岩石压力计算方法与剩余下滑力法的计算结果与数值分析计算法基本一致。在侧向压力接近于零时,建筑边坡支护技术规范采用的侧向岩石压力计算方法计算结果存在安全隐患。在这种情况下,建议采用强度折减法进行锚杆拉力的设计计算。锚杆轴力并非均匀分布,对边坡顶部、底部锚杆应予以加强。在施工阶段稳定性较好的边坡,可按正作法施工,充分发挥边坡的自稳能力,以减小锚杆轴力,可优化设计。     

边坡稳定分析的一些进展

本文介绍近年在用极限平衡法与有限单元法 ,分析边坡稳定性方面的一些进展 ,在基于极限平衡的解析法上 ,我们导出了多阶斜坡的稳定安全系数与滑裂面角度的计算公式。这对岩质边坡的设计有很高的实用意义。导出了目前采用的各种条分法的统一计算公式。对于非严格条分法 ,用一个平衡方程并假设条间力的作用方向 ,即能求得安全系数 ;对严格条分法 ,用二个平衡方程 ,并假设条间力的作用方向或条间力的作用点位置 ,就能求出安全系数。统一式是一简单的迭代式 ,因而计算简便 ,并有很高精度。提出了两种用有限元法求边坡稳定安全系数的方法 :一种基于极限平衡法 ,对土质边坡采用圆弧搜索法 ,对岩质边坡采用在滑移面上布置节理单元的方法。另一种采用有限元强度折减法 ,便于采用大型软件 ,是一种很有前途的求边坡稳定安全系数的新方法。     

Bayesian-based probabilistic kinematic analysis of discontinuity-controlled rock slope instabilities

Discontinuity-controlled rock slope instability analysis is a difficult problem in the field of geotechnical engineering. Many random discontinuities existing in rock masses will negatively influence rock slope stabilities. This study is aimed to determine the failure angle (apparent angle of the sliding surface in the direction of the cut face) of potentially unstable blocks in discontinuity-controlled rock slopes in Dalian, China. For this purpose, a detailed discontinuity survey was conducted in seven exploratory trenches and two outcrops. Possible failure modes of the slope were predicted. Thus, according to theories of kinematics and probability statistics, it is possible to determine the failure angle of potentially unstable blocks with a new method that combines the results of Bayesian inference, probabilistic kinematic analysis and stereographic projection. Bayes’ formula was used to estimate the scientific value of the slope failure angle. A computer program called KINEMATIC was written to perform probabilistic kinematic analysis. Stereographic projection was used to verify the values obtained from the methods. Through the methodology proposed in the study, the failure angle of each excavation slope could be well calculated.     

图解法预测水库塌岸方法比较

从塌岸起点和预测坡角两方面，对卡丘金法、佐洛塔廖夫法、两段法、岸坡结构法这四种常用的图解法预测水库塌岸进行了对比分析，结合山区水库的特点，确定了各图解法的适用范围，指出两段法和卡丘金法更适合山区中小型水库的塌岸预测。     

某高速公路顺层路堑边坡的勘察和优化设计

公路顺层边坡的的稳定与否,对于公路的施工安全和运行安全有着重要的影响。所以对此类边坡特点的分析研究非常重要。首先总结公路顺层路堑边坡的特点,提出了公路顺层路堑边坡的优化设计路线。在此基础上,以连云港某公路边坡为例,按照公路顺层边坡设计思路：在工程地质条件分析的基础上,采用赤平投影分析其破坏模式和极限平衡法计算其稳定性,以及对边坡的主要影响因素进行了敏感性分析,并依据计算结果确定了最优设计坡角。在保证总体边坡稳定的前提下,提出边坡的加固设计方案。结果表明该设计对工程建设有着很强的实用性和系统性。     

基于有限差分FLAC3D坡角优化

运用FLAC3D有限差分法对边坡的优化选择及稳定性进行了分析,得出了最优边坡角,并进一步指出在一定范围内,随着边坡角的增大,安全系数减小,边坡稳定性降低,以位移及塑性贯通区作为判据判定边坡稳定性是行之有效的方法.