粘性土坡稳定性的三维变分分析

基于三维滑坡模型和简布（Ｊａｎｂｕ．Ｎ）的简化假设,将粘性土坡的稳定性问题等价于１个双参变量函数的待定边界的泛函的变分问题,利用变分法,推导了滑裂面所应满足的偏微分方程（欧拉方程）和横截性条件。本方法可以确定三维滑裂面形状和安全系数,同时可研究滑坡的宽度效应。     

基于农作物灌溉入渗的梯田边坡稳定性探讨

梯田边坡在丘陵和多山地区非常普遍,但对于梯田边坡入渗稳定性分析还未形成成熟的理论体系。针对这一问题,对梯田边坡中农作物灌溉入渗进行稳定分析,依据Green-Ampt模型讨论了梯田潜在滑裂面位置。研究表明:潜在滑裂面在饱和湿润面和未湿润面之间,随着湿润锋深度的增加,潜在滑裂面与饱和湿润面越来越接近,最终两者重合并保持不变。同时,与一般倾斜直线型边坡的安全系数相比,相同入渗时间,梯田边坡安全系数明显偏小,梯田边坡会提前失稳。故虽然梯田边坡为农业发展提供了条件,但在入渗情况下更不利于稳定。分析梯田边坡灌溉入渗情况,将有助于准确预报此类边坡滑坡失稳,从而适时采取有效的措施进行治理。     

低应变法在滑坡支护结构问题诊断中的应用

本次研究依托陕西省某铁路段沿线滑坡治理工程,针对已竣工桩板墙支护结构的破坏问题,通过低应变法对其抗滑桩质量进行诊断。首先应用低应变法对桩板墙支护结构的19根抗滑桩桩身完整性进行检测,然后通过钻芯法配合孔内摄像对低应变法的检测结果进行验证,最后根据波速修正后确定的桩身断裂位置推断滑坡滑裂面的位置,并通过地质钻探取样确认。结果表明：低应变法可以检测出抗滑桩的断裂位置,进而准确地推断出滑坡滑裂面位置,对滑坡支护结构破坏后的滑坡二次勘察及治理提供借鉴。     

基于农作物灌溉入渗的梯田边坡稳定性探讨

梯田边坡在丘陵和多山地区非常普遍,但对于梯田边坡入渗稳定性分析还未形成成熟的理论体系。本文对梯田边坡中农作物灌溉入渗进行稳定分析,依据Green-Ampt模型讨论了梯田潜在滑裂面位置。研究表明：潜在滑裂面在饱和湿润面和未湿润面之间,随着湿润锋深度的增加,潜在滑裂面与饱和湿润面越来越接近,最终两者重合并保持不变。同时,与一般倾斜直线型边坡的安全系数相比,相同入渗时间,梯田边坡安全系数明显偏小,梯田边坡会提前失稳。故虽然梯田边坡为农业发展提供了条件,但在入渗情况下更不利于稳定。分析梯田边坡灌溉入渗情况,将有助于准确预报此类边坡滑坡失稳,从而适时采取有效的措施进行治理。     

基于FLAC3D的龙江特大桥边坡稳定性分析

将强度折减理论与三维快速拉格朗日分析(FLAC3D)法相结合,以静力平衡计算收敛为边坡失稳判据,分析了自然状态,强降雨状态,自然+地震作用和强降雨+地震作用下,不同评价区域的龙江特大桥边坡的整体稳定性安全系数Fs、破坏状态时的变形区及其对应的临界滑裂面。通过分析各状态下边坡整体位移等色图及沿主滑纵断面滑体不稳定区域速度矢量等色图,合理的评估了龙江特大桥右岸各评价区域边坡在4种工况下的稳定性状态,并给出了合理的防治滑坡的建议。     

盐津变电所滑坡工程治理及FLAC3D数值模拟分析

2005年5月,正在施工中的220 kV盐津变电所西南面挖方边坡,发生上部覆盖层顺基岩面滑动挤出,设计单位迅速采取了在滑坡前缘填土加载抗滑的临时应急措施,并在滑坡变形趋于稳定后采用锚杆抗滑桩进行永久性抗滑处理.同年7月,变电所北面填方斜坡向北临空面发生滑动,直接威胁到变电所的整体安全和110 kV出线终端塔的安全.针对该滑坡,采用了抗滑桩结合排水沟措施进行整治,并进行了三维数值仿真模拟,结果分析显示,填方边坡的抗滑治理措施是安全有效的.     

鲁皂水库重力坝深层抗滑稳定性分析

修建在软弱地基上的重力坝,常在其下部设置抗滑齿墙以提高其抗滑稳定性.以鲁皂水库重力坝为工程背景,根据有限元计算的结果分析了坝踵设置齿墙的重力坝深层抗滑稳定性的变化规律.结果表明:抗滑稳定安全系数随着第2滑裂面起点从坝趾向下游移动的过程中先减小后增大,最小值发生在距坝趾10~20m范围内;第1滑裂面越平缓对抗滑稳定性越不利;当第1滑裂面刚好从齿墙底部滑过时对抗滑稳定性最不利;第2滑裂面的倾角对安全系数的影响与第1滑裂面侵入齿墙的深度有关.     

粘性土坡稳定性的变分分析

本文将粘性土坡的稳定性问题等价于一个单参变量函数的待定边界的泛函的变分问题。利用变分法，推导了滑裂面所应满足的微分方程（欧拉方程）和横截性条件。本文方法可确定滑裂面形状函数和安全系数。作为特列，本文讨论了简单土坡所可能出现的滑裂面形状，以及临界状态时的土坡的各种参数所应满足的条件，从而可确定临界坡高或临界坡度。     

库水复活型滑坡牵引滑动机理模型试验研究

为深入探索库水复活型滑坡的破坏模式和力学机制,设计研发新型试验装置,装置主体是由若干渗透盒构成的分段式滑面,能够模拟各种几何形态的滑动面。通过向不同区段的渗透盒注水,可模拟滑带土分阶段饱水软化,实现库水位上升条件下相邻滑块间的牵引滑动过程。采用传感元件、数码摄像以及数字图像处理等测试手段,获取滑带土体积含水率、孔隙水压力、坡面水平位移的变化规律以及后缘面演化特征,并探讨滑坡体失稳破坏模式。结果表明:滑带土饱水后抗剪强度大幅度下降是滑坡发生的重要条件,滑动面处的孔压变动是激发老滑坡复活的重要诱因;滑带处孔隙水压力的增大与滑坡位移的增大是同时发生的,滑带土强度衰减与滑体变形具有良好的相关关系;坡面变形区域分为强、弱变形区和牵引区3部分,坡面变形为1～1.5倍的失稳滑带长度;随着失稳滑带长度增加,坡面变形区域变大,对后侧稳定坡体的牵引变形影响变小;后缘破裂面多呈折线型滑面形态,后缘破裂面倾角试验值受失稳滑段位置和滑体厚度影响显著。研究结果为库区滑坡灾变机制的认识和治理提供重要依据。     

基坑临界开挖深度的解析计算

以软粘土基坑为例 ,采用解析方法建立了基坑圆弧滑裂时其安全系数的解析表达式 ;利用函数取极值的条件 ,推导出了确定基坑临界滑裂面的迭代算式 ,获得了基坑的临界滑裂面、临界滑裂深度及最小安全系数的算式     

挡土墙墙后土体应力状态及土压力分布研究

为了考虑在平移模式下刚性挡土墙墙后土体主应力偏转和水平土层间的剪应力作用,对墙后滑裂土体的应力状态进行了详细分析.考虑各土层滑裂面水平倾角的变化,对水平层单元法改进,建立了逐层渐近计算法.将墙面、滑裂面的应力状态与墙后滑裂土体的水平土层的静力平衡相结合,建立了水平土层竖向应力、挡土墙土压力、合力及其作用位置的计算公式.计算结果表明,挡土墙主动土压力分布与模型试验结果基本一致;计算得到的滑裂面为一曲面,其顶宽比库仑理论滑裂面小,与试验结果相吻合.     

黄土路堑高边坡稳定性分析新方法 ———特殊滑裂面快速搜索法

黄土路堑高边坡自身的特点,决定了其失稳破坏时滑裂面的特殊特征。综合考察大量失稳黄土高边坡实 例,发现其滑裂面剖面形态多呈上陡下缓的“L”形。利用传统稳定系数的概念进行分析,与实际情况出入较大。 利用数学方法,将黄土路堑高边坡的滑裂面概化为"抛物线"形,推导出其稳定性分析表达式,建立特殊滑裂面快 速搜索的方法。实际检验表明,该方法弥补了其他分析方法的不足,更符合实际。     

一种包含库仑和朗肯理论的土压力计算方法

基于库仑理论的平面滑裂面假设,考虑滑裂面上填土黏聚力及填土与挡土墙墙背接触面上的黏着力,推导出了黏性土或无黏性土的土压力关于破裂面倾角的计算表达式,并在经典朗肯和库仑土压力条件下,将公式退化对比,表明此方法涵盖了经典朗肯和库仑土压力理论.运用计算机程序绘制了土压力关于滑裂面倾角的函数图,可以容易地确定土压力的极限值,并求得相应的滑裂面倾角.通过算例比较各类土压力方法的计算结果,表明本文方法应用范围广,精度可靠,易于在工程中推广应用.     

几种常用边坡稳定性分析方法的比较

基于仿真软件Geo-Slop,应用Morgenstern-Price法、Spencer法、Janbu法和Bishop法,分别对深圳外环高速公路某路堑边坡在天然状态和饱和状态下进行稳定性分析,计算得到最危险滑裂面以及相应的边坡安全系数。同时,根据现场调查,基于不平衡推力法分析出边坡最可能的滑裂面,并计算得到沿该滑裂面的安全稳定系数。通过数值分析和现场调查结果对比,得出以下结论:坡体在天然状态的安全系数大于1.0,接近1.2,边坡是稳定的,而在饱和状态下其安全系数小于1.0,坡体不稳定;数值计算分析得到的滑裂面位置与现场调查分析得出的滑裂面的位置一致,证明了结果的可靠性;最后,考虑到该地区雨水多发,坡体在饱和状态下安全系数小于1.0,建议及时对坡体进行支护,防止边坡失稳。     

挡土墙上被动土压力的变分求解方法

基于滑楔体整体极限平衡方程,根据变分法原理推导了被动土压力泛函极值的变分模型,并引入拉格朗日乘子,将等周变分模型转化为含有两个函数自变量的泛函极值模型。依据欧拉方程、边界条件和横截条件,得到了滑裂面函数和滑裂面上的应力函数,函数泛函极值模型转化为两个未知量的函数优化模型。算例表明,对于一般土体,在作用点位置系数下界限处,滑裂面呈现对数螺旋曲面,此时被动土压力最小;当作用点位置上移时,被动土压力呈非线性增长,在作用点位置系数上界限处,滑裂面为平面,被动土压力达到最大,与库仑土压力理论解完全一致,但作用点在墙体的相对位置并非在墙高的1/3处。结果表明,被动土压力大小和作用点位置受坡面的起伏和坡面超载的不均匀性影响比较明显。     

双斜复合滑裂面岩基上混凝土重力坝稳定研究

本文利用非线性有限元计算和地质力学模型试验,就水利工程中常见的,双斜复合滑裂面岩基上混凝土重力坝的抗滑稳定问题进行了研究。着重探讨坝基系统的应力分布、变形状态、破坏形式的变化规律,以阐明其破坏机理和对系统稳定安全度的影响.     

堰塞金沙江上游的白格滑坡形成机制与过程分析

2018年10月10日和11月3日,西藏自治区江达县白格村金沙江右岸先后2次发生滑坡堵江事件,堰塞湖与溃坝洪水给金沙江上游沿岸居民及其生产和生活设施带来巨大灾害。滑坡发生后,作者先后2次赶赴现场,参与灾害调查与救灾工作。基于现场调查,结合相关资料,对滑坡的形成机制与过程进行系统分析。结果表明:1)白格"10·10"滑坡是一个高位、高剪出口、高速非完全楔形体基岩滑坡,方量约107 m~3。2)滑坡地处金沙江缝合带,岩性为元古界熊松群片麻岩组,具有多期、多次变形与变质特点,糜棱岩化和蚀变很严重。3)滑坡按高程划分为3区,即前缘的阻滑区、中部的主滑区和后缘的牵引区,分割高程大致为3 500和3 000 m。主滑区为楔形体,系2组发育良好的结构面切割形成;阻滑区为四面体,由2组发育较差的结构面切割形成;牵引区为完全风化的岩土体夹团块状碎裂岩体。4)滑坡存在2个滑动方向,即主滑区的S80°E方向和阻滑区的N70°E方向,剪出口高程约2 950 m。5)主滑区楔形体重力是滑坡的主要动力来源,滑坡的孕育过程是相对完整的阻滑区岩体在主滑区重力驱动下的渐进破坏过程。6)滑坡过程如下:首先,主滑区和阻滑区启动;其次,失去支撑的牵引区再启动;随后,先启动的滑体高速撞击四川岸,逆坡爬高约95 m,并在两侧形成碎屑冲刷区;然后,先启动的滑体折返,并与后启动的滑体在河面上方相撞,冲击河水形成高速水砂射流,在两岸形成水砂射流冲刷区;而后,堰塞坝下游坡滑动,形成次级滑移区;最后,冲击产生的雨雾降落,完成滑坡坝表面冲刷。7)白格"11·3"滑坡是牵引区的部分岩土体在起阻滑作用的碎裂岩体渐进解体后下滑的结果,方量约3×106 m~3。8)牵引区目前严重变形的方量约5.50×106 m~3,存在再次滑坡与堵江的风险,需要采取合理的工程措施消除隐患。     

滑坡稳定性的束口锁固控制效应研究

为研究滑坡稳定性的束口锁固控制效应,以豫西某典型束口型滑坡为例,建立了该滑坡的三维数值计算模型,利用大型岩土数值分析软件FLAC 3D对该滑坡在天然和饱和工况下的变形和破坏特征进行了计算分析。结果表明:天然状态下,该滑坡以发生在滑体中的局部变形为主;饱和状态下,滑坡滑体呈现出由于滑带破坏而整体变形的破坏特征;受地形特征的影响,滑坡束口处的锁固控制效应明显。对束口锁固控制效应的研究可从束口前缘的阻滑效应和大主应力的拱形分布特征两个角度进行分析。分析发现束口对滑坡具有显著的阻滑效应,表现为滑体前缘和后缘变形小、中部变形大的特征;束口锁固段大主应力呈拱形分布,作用模式为土体内部应力集中的转移与重分布,可为坡体的整体稳定起到控制作用。     

改进遗传算法在边坡稳定非圆弧滑动面搜索中的应用

利用遗传算法所具有的很强的适应度、鲁棒性、擅长搜索全局最优解等特点,将其应用于边坡稳定分析和设计中,可以克服传统方法容易陷入局部最优解的缺点.对于比较复杂的边坡,则其可能滑裂面并非圆弧状,利用遗传算法搜索得到滑裂面上一些离散点的坐标,从而得出滑裂面的位置及其对应的安全系数.通过实例计算,表明了遗传算法在该边坡非圆弧滑动稳定分析中的适用性.     

堰塞坝水力驱动溃滑过程模拟方法研究

为评估堰塞坝安全,需要分析其受水力驱动溃滑导致的溃决变化过程。传统的分析方法或没有运用极限平衡法,或认为溃滑过程中其滑裂面倾斜角度不变,或没有考虑孔隙水压力。实际中,堰塞坝水力驱动溃滑过程是一个需要由极限平衡理论解决的问题。通过采用岩土工程中圆弧形式的边坡稳定分析方法,考虑孔隙水压力影响,运用总应力法和有效应力法模拟堰塞坝不断溃滑的过程(包含溃口横向的不断扩展过程及其垂直下切过程);开发DBS–IWHR的电子表格分析堰塞坝溃滑过程,该电子表格已被耦合到溃决洪水分析电子表格DB–IWHR,用于分析其受水动力驱动溃滑导致的溃决洪水变化过程。结果表明:1)DBS–IWHR提出确定堰塞坝水力驱动溃滑过程的模拟步骤:确定特定圆弧滑面的安全系数FS;在各种可能的滑裂面中,确定与最小安全系数Fm相关的临界滑裂面;确定与Fm=1相关的坡脚失稳的临界深度;连续溃滑过程的模拟。以上过程只需手动4步即可进行溃滑过程模拟,基于VBA编制的程序具有良好的交互性,利于读者和使用者进行矫正和二次开发。2)选取唐家山案例,分析了水动力驱动溃滑过程及溃决洪峰流量过程,其洪峰为6 500 m~3/s,溃口宽度为150 m;预测的溃决洪峰流量为7 610 m~3/s,溃口宽度为139.6 m。预测值与实测值的误差在允许范围内,验证了改进的水力驱动溃滑过程模拟方法的可靠性。