复合多层顺倾岩质边坡最优锚固角研究

锚杆支护是一种加固边坡的有效方式,但目前针对复杂多层岩质边坡的锚杆最优锚固角研究较少,且未考虑中间主应力对锚固效果的影响。采用统一强度理论,以全长粘结型锚杆为对象,根据锚杆失效模式及锚固段与围岩的作用方式,推导出复合多层岩体中锚杆的极限抗拔力公式。通过计算不同岩层锚固段微元体的单位长度抗力比,提出了复合多层顺倾岩质边坡的锚杆最优锚固角模型与最优锚固角的确定方法。将该方法应用到三峡库区巴东县一公路边坡工程,结果表明模型计算所得最优锚固角与均匀试验方案确定的最优锚固角一致。新方法计算所得的边坡单位宽度锚杆总长与规范法计算结果相比减少约11.2%,与传统莫尔-库伦理论计算结果相比减少约8.9%。研究结果可为复合多层顺倾岩质边坡的锚固支护设计提供一定的参考和借鉴。     

不同风化程度岩体弹性模量的确定方法研究

岩体弹性模量的确定是国内外岩石力学界研究的热点课题。采用损伤力学、声波测试方法与Monte-Carlo模拟技术,从理论上推导出估算不同风化程度岩体弹性模量的方法,并将该方法应用于贵州省鱼简河水库拱坝地基弹性模量估算中。通过与原位试验结果对比分析,说明利用该方法所确定的弹性模量比较接近岩体的实际弹性模量。结果表明,对于一些大型工程的初步研究阶段,当需要对岩体弹性模量作出初步判断时,可以利用Monte-Carlo模拟技术与室内岩块试验的方法估算不同风化程度岩体的弹性模量。     

黄金分割法在抗滑桩锚固比优化设计中的应用

在抗滑桩设计参数中,桩间距和截面尺寸已有较深入的探讨,而锚固段长度的确定,尤其是弹性抗滑桩锚固比的确定尚有待深入研究.为此,在建立锚固段岩石单轴抗压强度和水平地基系数的关系基础上,引入黄金分割优化算法,编制专门的计算程序进行锚固比优化设计,以实现满足加固后稳定性要求,侧应力复核及构造配筋等要求的前提下,达到抗滑桩单桩费用最低的优化目的.最后结合三峡库区某工程实例,表明该方法具有较好的工程应用价值.     

考虑主应力偏转的土体浅埋隧道支护压力研究

传统方法计算浅埋隧道支护压力时,未考虑上覆土体主应力偏转过程,与实际情况不符且计算结果不准确。为真实分析和计算浅埋隧道支护压力,以砂土为研究对象,首先概括浅埋隧道围岩破坏模式,在此基础上分析隧道上覆土体主应力偏转过程和应力状态,得到水平微分土层平均竖向压力与侧向压力和层间平均剪切力的定量关系,进而建立水平微分土层受力平衡方程求解上覆土体竖向压力。最后以隧道侧面滑移土体为对象,通过受力平衡方程求解获得支护压力表达式。新方法考虑了上覆土体主应力真实偏转过程,较传统方法更符合实际,研究结果表明:距离隧道顶部中心线越远,水平正应力与大主应力比值越小;随着土体内摩擦角的增大,竖直正应力与大主应力比值呈现先减小后增大的规律。与模型试验结果对比表明:当隧道埋深较浅时,新方法计算所得支护压力与模型试验结果高度吻合,优于不考虑主应力偏转方法计算结果和半经验性的Terzaghi方法计算结果,从而验证了该方法的有效性,可为浅埋隧道支护设计提供一定理论依据。     

区域斜坡空间预测评价中的尺度效应规律研究

对于斜坡稳定性分析与计算理论,提出了尺度因子的概念,分析了在不同尺度因子下斜坡的稳定性系数以及斜坡推力的变化规律,并分别建立了斜坡稳定性系数随尺度因子变化的线性模型和斜坡推力随尺度因子变化的双曲线模型.结合三峡库区典型高切坡实例,进一步验证了数学模型的正确性.     

基于非均质流变特性的滑坡时效演化及预警研究EI北大核心CSCD

针对滑坡孕育演化过程中岩土体非均质现象,开展滑坡相似材料的强度试验、底摩擦模型试验和扫描电镜试验,从宏观和微观角度深入研究滑坡演化力学机制及其非均质特征。基于上述研究,将强度劣化模型与Burgers模型串联,形成考虑非均质流变特征的本构模型,应用于滑坡时效演化的数值算例分析和预警研究,结果表明:滑坡演化过程中存在时间和空间非均质性,在时间上,岩土体参数劣化速率越快的滑坡,其蠕滑变形到最终失稳破坏所经历的时间越短,在空间上,不同部位的滑坡岩土体的破坏机制和微观结构存在非均质性。考虑非均质流变特征的本构模型能够较好地反映滑坡变形三阶段演化特征,通过实际工程与数值分析相结合,验证了非均质流变模型的准确性,为滑坡失稳破坏的分析和预警提供有益参考。     

基于双剪统一强度理论的岩质边坡最优锚固长度

目前对锚杆锚固长度的研究多基于传统摩尔库伦抗剪强度理论，忽略了中间主应力的影响。鉴于此，采用双剪统一强度理论，基于顺层岩质边坡模型建立不同岩层倾角条件下锚杆的最优锚固长度与锚固角模型。提出了最优锚固长度和锚固角的确定方法，并分析了锚固角和岩层倾角对最优锚固长度的影响。提出锚固界限角确定方法，当锚固角小于该界限角时，最优锚固长度随岩层倾角的增加而减小；当锚固角大于该界限角时，最优锚固长度随岩层倾角的增加而增大；最优锚固长度随锚固角的增加先下降后上升。将所提出的方法应用到某边坡，计算结果表明，利用提出的模型计算得到的锚固长度相比规范法减少约17.9%。     

顺向岩质边坡平面旋转破坏的力学分析

针对顺层岩质边坡的平面旋转破坏模式的特点,利用能量准则和损伤力学的观点建立三维力学模型,给出了在自重、惯性力(如地震)等荷载共同作用下,顺向边坡岩体损伤区和滑移区的力学性状及破坏区域。根据顺层岩质边坡渐进性破坏机理和层面的刚塑性应变软化假定,分析了可能影响滑移区和损伤区位移、应力和长度的各种因素,给出了以长度为控制量的顺向岩质边坡平面旋转破坏范围值。     

三峡库区滑坡治理工程中抗滑桩综合优化研究

根据滑坡推力分布特点,提出了不等桩间距布设原则。结合抗滑桩桩间距模型的研究、截面尺寸优化研究和锚固比研究的相关成果,在满足安全系数设计要求的前提下实现工程造价最小化的优化目标的前提下,建立了考虑桩截面宽度、截面高度、桩间距和锚固比各参数的优化求解模型,采用黄金分割优化算法和计算机编程,为抗滑桩设计提供了一个综合优化研究方案。结合三峡库区工程实例应用,表明该综合优化方案具有显著的经济效益。     

三维复合多层滑坡体中抗滑桩最小桩间距研究

目前抗滑桩桩间距的研究主要是针对二维单层均质滑坡体模型,而实际工程中有大量滑坡体具有多层结构特征。鉴于此,构建一种三维多层滑坡体模型,分析桩后土拱的形成过程和土拱演化的4个阶段,并提出适用于多层滑坡体的条分法。通过改进后的条分法计算确定最危险滑体,引入滑坡推力分布函数及土体抗力分布函数,准确刻画了多层桩后土拱的应力分布特征。根据最危险滑体中土拱的平衡条件、统一强度理论的强度条件和桩后土体发挥作用条件,提出2种适用于三维多层滑坡体模型的最小桩间计算方法和2种相应的抗滑桩群布设方案。通过对厚坝滑坡与八字门滑坡的计算结果表明,2种抗滑桩群布设方案比传统等距设置抗滑桩的方案节省桩数比率均大于12%。提出的三维多层滑坡体模型与计算方法对工程实践中多层滑坡体桩间距的确定和抗滑桩群的布设具有一定的借鉴意义。