顺层岩质边坡的稳定性及敏感性研究

结合水电站顺层岩质边坡工程,运用有限元法,建立了顺层岩质边坡稳定性分析的数值模型,分析了结构面强度粘聚力c、内摩擦角φ、地下水和结构面倾角的因素对顺层岩质边坡稳定性的影响,并进行了敏感性分析,得出了一些有应用价值的结论。     

基于有限元法对边坡稳定敏感性参数的分析

采用有限元强度折减法,从计算范围、内摩擦角、粘聚力、土体重度、坡高与坡度等方面,研究了计算敏感性参数对山区边坡稳定性安全系数的影响,结果表明,土体的粘聚力、内摩擦角和重度对边坡稳定性的影响最为敏感,坡角与坡高的影响次之,计算范围的影响最小。     

山区公路边坡稳定性参数敏感性分析

以湖南省常吉高速公路某路段左侧边坡为依托,通过相关地质资料分析,选取了对边坡稳定性影响较大的坡度、坡高、粘聚力、内摩擦角和弹性模量五个指标。并借助于有限元强度折减模块,采用单因素敏感性分析方法进行了边坡稳定性影响参数敏感性分析并比较分析结果。结果表明:常吉高速公路边坡的稳定性参数相对于边坡安全系数的敏感性排序从大到小依次为:坡度、坡高、内摩擦角、粘聚力、弹性模量,边坡的失稳主要依赖于坡度和坡高,此为山区公路边坡稳定性评价分级和针对性地防治设计起到了指导作用。     

边坡稳定性影响因素敏感性的通径系数分析

为客观评价边坡中各影响因素对边坡稳定性的相对贡献,首次运用通径系数法对边坡中各影响因素与安全系数的关系进行了探讨。分析结果表明：主要的影响因素为粘聚力、坡角、内摩擦角,在所考虑的因素中,除了对安全系数Fs值有直接影响外,还存在不同程度的间接影响。在勘察、设计工作中,必须确保粘聚力、坡角、内摩擦角的准确性,放坡、截排水等措施是治理边坡的首选方案。     

顺层岩质边坡稳定性影响因素灰色关联分析

首先用离散元软件UDEC计算出顺层岩质边坡稳定性安全系数在不同因素影响下的大小,再依据该结果用灰色关联方法分析7个不相关因素(岩层倾角、岩层厚度、岩体密度、层面内摩擦角、层面粘聚力、岩体内摩擦角、岩体内聚力)对顺层岩质边坡安全系数敏感性影响。研究结果表明:层面粘聚力和岩体内聚力对顺层岩质边坡稳定性影响比较敏感,岩层倾角、岩体密度、岩层厚度以及层面内摩擦角次之,岩体内摩擦角相比之下较不敏感。该结论为以后顺层岩质边坡的设计及其治理提供了评价依据。     

断层抗剪强度对边坡安全系数敏感性分析

文中以新柳南高速K157+300～K157+500段边坡断层为研究对象,选取断层粘聚力和断层内摩擦角2个主要因素进行研究,应用Geoslope软件计算由以上两个不同因素组合而成水平下的边坡安全系数,再将稳定性计算结果导入数值分析软件SPSS进行双因素方差数值分析,研究两因素对边坡安全系数的敏感性。结果表明：断层粘聚力和断层内摩擦角是影响边坡安全系数至关重要的两个因素,并且断层内摩擦角对边坡安全系数的影响程度大于断层粘聚力。     

降雨入渗非饱和花岗岩残积土边坡稳定性分析

针对福建地区典型边坡,基于非饱和渗流理论以及非饱和土力学理论,分析降雨入渗条件下边坡形态(高度、坡率)、物理力学参数(密度、有效黏聚力、有效内摩擦角)等对边坡渗流场与稳定性的影响机理。结果表明:降雨对矮边坡稳定性的影响明显更强。降雨过程中,天然含水量越大,边坡安全系数下降越快。边坡稳定性随土体有效粘聚力和有效内摩擦角的增大而增大,变化率分别为0.0426/k Pa、0.0319/°。粗粒土边坡滑裂面基本为直线,易形成边坡浅部失稳。增大有效粘聚力降低有效内摩擦角,边坡滑裂面逐渐向边坡深部发展,同时滑裂面的形状逐渐由直线转变为曲线型。     

黄土力学参数对边坡稳定性的影响

依托实际工程,通过有限元数值分析,开展了不同土体力学参数对边坡稳定性影响的研究,得出边坡稳定性随着土体重度γ的减小而增大;边坡稳定性随着土体粘聚力C、内摩擦角φ、土坡坡角θ的增大而增大。这四个参数对边坡的稳定性的影响较为显著,而土体的压缩模量E、泊松比μ对黄土土坡稳定性影响很小。     

边坡主要因素对强度折减法计算精度的影响

采用强度折减法和极限平衡法对粘土边坡进行稳定性分析,并将计算所得的安全系数加以对比,进行误差分析,通过研究粘聚力、内摩擦角、坡高和坡角等指标对计算精度的影响,揭示影响计算精度的主要因素和次要因素,为以后的数值模拟研究提供有利的参考。     

基于正交设计的红粘土边坡稳定性参数敏感性分析

以昆明地区典型红粘土路堑边坡为例,在常规正交试验设计分析的基础上,结合极限平衡法对坡比、重度、粘聚力、内摩擦角、坡顶荷载及其距离坡顶的水平距离六种因素对边坡稳定性的影响进行敏感性分析,结果表明,红粘土的抗剪强度参数对边坡稳定性影响最大。     

基于正交设计的基坑开挖放坡稳定影响因素敏感性分析

以某大学文化中心的基坑边坡为例,对影响边坡稳定的基坑土体的粘聚力、内摩擦角、重度、坡高、坡度5个因素进行敏感性分析。在常规正交试验设计分析的基础上,借助MATLAB软件对瑞典条分法和毕肖普法这两种计算边坡安全系数的方法进行编程,并依据实例数据分别计算出边坡安全系数,然后结合极差分析、方差分析、因素间交互作用影响分析以及安全系数变化率趋势分析,对因素敏感性进行量化评价,找到这五个因素中影响基坑失稳的相对主要因素和次要因素。通过多种试验的综合分析,实例结果表明:在这五个因素中,土体的粘聚力、重度和坡高为相对主要因素,内摩擦角与坡度为相对次要因素。分析结果符合工程实践经验,能为日后类似工程提供借鉴。     

岩质边坡参数敏感度数值分析

利用有限元数值模拟技术,探讨了岩质边坡各参数的变动对边坡稳定性所造成的影响,并分析边坡稳定性对各参数的敏感程度,明确了粘聚力为边坡稳定的敏感参数,是边坡稳定性的控制因素;另外,内摩擦角对边坡稳定性影响也较明显。     

劈裂注浆加固土体剪切破坏规律研究

通过模拟试验研究了注浆加固土体3种剪切破坏形式对劈裂加固土体变形规律及承载能力的影响,土体及浆脉内摩擦角、粘聚力,浆脉倾角,浆-土界面结合力对3种剪切破坏形式的控制作用。研究结果表明:土体剪切面倾角及承载能力由土体粘聚力与内摩擦确定;浆土剪切面倾角及承载能力由土体粘聚力及内摩擦角、浆脉内聚力、内摩擦角、倾角及厚度确定;浆土界面剪切破坏承载能力由浆脉倾角及浆土界面结合力确定。     

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡稳定敏感性分析

缓倾顺层岩质边坡中,软弱夹层的存在对边坡稳定性起到重要影响作用。为探讨软弱夹层相关参数对岩质边坡稳定性的影响,将数值模拟与数理统计方法有机结合,并以某高速公路段边坡为典型案例,基于强度折减法用MIDAS/GTS软件求出边坡安全系数,然后采用正交试验方法选取具有代表性的软弱夹层相关参数进行搭配—厚度、倾角、黏聚力、内摩擦角4个因素及每个因素下4个水平进行极差分析与单因素敏感性分析,研究4个因素对边坡稳定的影响性大小。结果表明:软弱夹层内摩擦、倾角、黏聚力、厚度对边坡稳定的影响性依次降低。在正常波动范围内,内摩擦越大对边坡稳定越有利;倾角越小越有利于边坡稳定;黏聚力越大越有利于边坡稳定;厚度适中时越有利于边坡稳定。在边坡治理上应按岩土体参数对边坡稳定的影响性先后顺序进行综合考虑,研究成果为此类工程的边坡治理提供有效参考依据。     

锚杆长度与边坡坡率对最优锚固角的影响

最优锚固角是锚固工程设计中的重要参数,为了探讨锚杆长度和边坡坡率对于锚杆最优锚固角的影响,采用FLAC3D 数值方法,建立边坡模型,通过数值计算发现锚杆长度和边坡坡率对最优锚固角影响较大,研究结果表明：①边坡安全系数随锚杆长度的增大呈现先增大后基本保持不变的趋势,存在有效锚固长度,锚杆倾角越大对应的有效锚固长度越小。②边坡安全系数随锚杆倾角的增大呈现先增大后减小的趋势,存在最优锚固角;并且最优锚固角随锚杆长度的增大而线性减小。③当锚杆倾角未达到最优锚固角之前,边坡坡率对安全系数影响较小,而当锚杆倾角达到或者超过最优锚固角,边坡坡率的影响逐渐显现,并且坡率越大所对应的最优锚固角也越大。     

岩质边坡结构面对边坡稳定性的影响

通过极限平衡理论,对边坡稳定性影响因素进行了分析,计算分析发现:当结构面的粘聚力或内摩擦角增加时,边坡的安全系数不断的增大,边坡越稳定;当结构面的倾角不断增大时,边坡的稳定性和边坡的位移可能增加,也可能减小。     

弃土场滑坡因素敏感性计算分析

结合典型弃土场工程实例,通过灰色关联分析法把弃土场稳定性分析结果定量化,清楚地确定出各种影响因素的主次关系,为边坡设计及治理提供可靠的评价依据。研究结果表明:在影响该边坡稳定的几个因素中,土体内摩擦角、粘聚力以及堆积层数对边坡稳定性的影响最为敏感,边坡高度、坡率影响次之,容重对边坡稳定的影响最小。     

地震作用下顺层岩质边坡锚固特性的拟动力分析

实践证明锚杆对边坡加固效果明显,但目前对地震作用下岩质边坡的锚固机制研究还不够深入,因此研究锚固边坡的抗震性能对于边坡锚固的优化设计具有重要意义。采用拟动力法模拟地震加速度时程曲线的输入,并基于极限分析上限定理推导地震作用下顺层岩质边坡临界无量纲总锚固力及锚固边坡稳定安全系数的表达式。通过算例对比分析锚杆倾角、节理面倾角、地震加速度影响系数、地震加速度放大系数、节理黏聚力与内摩擦角对边坡临界状态下总锚固力的影响。研究结果表明:边坡临界状态下锚固力与锚杆倾角、节理内摩擦角、水平向地震加速度影响系数及地震加速度放大系数正相关,与节理面倾角、竖向地震加速度影响系数及节理黏聚力负相关;随着节理内摩擦角的增大,水平向地震加速度影响系数及地震加速度放大系数对边坡临界状态下锚固力的影响越明显,而锚杆倾角、节理面倾角、竖向地震加速度影响系数及节理黏聚力的影响则逐渐减弱。     

基于灰色关联分析方法对边坡稳定性的影响因素敏感分析

边坡稳定性的影响因素很多,且影响程度各不相同。本文依据ABAQUS有限元分析软件,通过模拟不同参数下土体的粘聚力、内摩擦角、剪胀角、泊松比、弹性模量,计算边坡安全系数,利用灰色关联分析方法得出不同参数的影响程度,依次为内摩擦角>粘聚力>剪胀角>泊松比>弹性模量,因此在边坡设计及稳定性评价中应慎重选取土体的强度指标。灰色关联分析结果可以为边坡设计和施工提供一定的指导与分析价值。     

基于有限元极限分析法的土坡稳定性分析

通过MATLAB平台编制了有限元极限分析程序,将摩尔—库仑屈服准则嵌入有限元计算程序中,并利用计算机自动搜索得到边坡的破坏面,对边坡的安全系数进行计算,将计算结果整理成相应的设计表格,并对各参数的影响进行了分析,分析结果表明:安全系数随坡高、坡角的增大而减小;随土体内摩擦角、粘聚力的增大而增大。