有限元极限平衡法在黄土边坡稳定性分析中的应用探讨

对目前边坡稳定分析中的极限平衡和有限元两类方法进行分析阐述,在此基础上,结合黄土边坡工程算例,利用geostudio软件将有限元与极限平衡法相结合进行黄土边坡稳定性分析,并对其计算结果进行比较。算例分析结果表明:极限平衡法在求解过程中作出各种假定来解决超静定问题;有限元法克服了极限平衡法的不足,考虑土体的本构关系,但不能确定可能破裂面,对边坡失稳破坏的判断没有一个定量的标准,将有限元法和极限平衡法相结合,取长补短,既能反映边坡的稳定和变形之间的关系,准确描绘出破坏面的特征,又能得到更精准可靠的安全系数;有限元极限平衡法可自动搜索出坡肩带有垂直裂缝的组合滑动面,比极限平衡法搜索出的单一圆弧滑动面更贴近实际情况,提高了边坡稳定性分析的合理性,为类似边坡稳定性分析方法提供参考。     

黄土路堑边坡的稳定性分析

本文针对黄土挖方边坡采用有限元法分析其开挖过程中的变形发展过程，并与强度折减法和极限平衡法进行了比较，结果表明强度折减法由于人为降低了土体的抗剪强度，确定的安全系数小于有限元法，但仍大于极限平衡法；同时，应用三轴加载应力应变模型确定的安全系数小于围压卸荷应力应变模型确定的安全系数．这些分析结果对于黄土路堑边坡工程的建设具有重要指导意义．     

开挖边坡稳定性分析及变形破坏机理研究

为研究开挖边坡稳定性及其变形破坏机理,选取典型开挖边坡工程实例,在调研工程区域地质条件的基础上,研究了开挖边坡特征、边坡病害发生情况、边坡破坏类型及破坏机理,获取边坡工程灾害的发生机制及边坡失稳破坏规律。基于赤平极射投影法,对边坡危险优势节理组特征以及优势节理组、边坡面产状进行分析,得到边坡潜在的破坏模式。采用极限平衡理论,对边坡的稳定性及变形破坏机理展开研究,并运用Flac3D有限元法对开挖边坡稳定性计算结果进行验算。研究结果表明:采用理论计算、定性分析、数值计算相结合的手段,能够得到边坡稳定性分析较为满意的结果,从而可以为边坡的支护提供支撑及依据。     

基于“锚杆框架梁+主动防护网”的裂隙岩质边坡治理措施研究

以某高速公路某处岩质边坡为研究对象,采用极限平衡法并结合Hoek-Brown经验强度准则对边坡的治理措施进行有效性评估。该处边坡最典型的特点是岩层层理较薄,节理发育,受风化作用严重,都处于极限平衡状态,较难直接确定计算参数。因此,首先通过现场地质调查获取边坡基本地质信息并确定边坡的典型计算剖面形态,然后采用slide软件反演合适的岩体计算参数,为设计合理的边坡支护方案奠定基础。最后,针对提出的设计方案,分析在3种工况(正常工况、暴雨工况、地震工况)下边坡防护措施的有效性,对治理后的边坡稳定性进行了评估。     

金温铁路K202工点边坡稳定性分析

着重研究了金温铁路K202工点边坡稳定性问题.利用有限元法和极限平衡法相结合,讨论了边坡破坏的判别条件以及锚索与岩体共同作用时的数值模拟方法,并给出了计算结果.     

某黄土边坡滑塌机理分析及治理方案研究

介绍某黄土边坡的滑塌形态、规模及结构,在此基础上对滑塌产生的机理进行分析;同时采用极限平衡法对原边坡进行指标反算,以此为基础进行稳定性评价,通过方案研究提出相应的治理措施,达到了预期的效果。     

赣南地区泥灰岩路堑边坡稳定性分析

赣南地区某一边坡含3～10 m左右不等厚的风化泥灰岩,呈鳞片状,手感黏滑,具有膨胀性,导致山体施工过程中多次溜滑。在工程地质特征、边坡岩土特性分析的基础上,运用极限平衡法和有限元法对边坡进行了不同工况的稳定性分析,得出了边坡位移矢量图,对施工起到一定的指导作用。     

变质岩地区含碎石黏土边坡稳定性分析

在野外地质勘查工作基础之上,分析了南方变质岩地区含碎石黏土边坡的破坏机理,结合工程实例,运用极限平衡法计算边坡在此潜在破坏模式下的稳定性,同时运用有限元法对边坡的稳定性进行了模拟分析和评价,两种计算结果表明,该滑坡属于水压力驱动型滑坡,在降雨作用下会失稳破坏.同时对该边坡提出预应力锚索抗滑桩+排水沟综合治理方案.     

地震作用下含岩桥边坡系统可靠性分析

对于岩质边坡而言,节理面是边坡的失稳潜在影响因素.在地震作用下,地震所产生的附加力会进一步影响边坡的稳定性.基于平面岩质边坡模型,研究其在地震作用下的稳定性,并对其系统可靠性进行评估.采用极限平衡法推导平面型岩质边坡安全系数的计算公式,并利用拉丁超立方体抽样(LHS)方法估算其可靠性.以此确定不同的破坏模式对系统可靠性指标的影响程度,并分析不同的参数以及张拉裂缝位置对平面型岩质边坡可靠性的影响.研究结果表明:在系统可靠性评估过程中,LHS方法有着较高的计算效率.平面型岩质边坡各种破坏模式对系统可靠性的影响程度有所差异.张拉裂缝位于坡顶时其倾角以及水平地震因子对系统可靠性指标的影响均较为显著.边坡破坏概率随着块体裂隙连通率的增大而显著增加.     

预应力锚索加固边坡稳定分析

对金温铁路某个经过预应力锚索加固处理的边坡,采用极限平衡直线破裂面法和有限元法进行边坡稳定性分析,综合两者的分析结果,得出边坡的稳定和变形之间的关系.     

黄土滑坡最不利滑面综合分析方法

研究目的：在滑坡稳定性计算中，滑面位置的选择对计算结果有着重要的影响，而黄土滑坡因受含水率影响较大，常常存在多重滑面，本文研究目的就是确定最不利滑面的位置。研究方法：以宝中线某高路堤黄土滑坡为例，探讨了综合考虑液性指数、塑性指数、含水率、新老土层接合面和坡面开裂及鼓出控制点等多种因素综合确定滑动面的方法。根据地质钻探获得的数据，通过不同的组合方式形成一系列的折线滑面，依据坡面开裂及鼓出控制点确定各组圆弧滑面，从单因素分析到多因素综合，从而找出最不利滑面。研究结论：根据最不利滑面计算的滑坡推力及据此做出的抗滑桩设计应用于工程实践的结果，表明了该方法的可行性，它适用于已有一定微量蠕动和变形，而又尚未发生明显整体位移，且又无法通过复杂表象确定滑动面位置的均质土体滑坡。     

黄土及其边坡稳定的一些探讨

研究目的:通过观察黄土的一些自然特征,探讨水对黄土的作用方式,分析黄土边坡坡度与水之间的作用关系,以便工程边坡设计时充分考虑水对边坡稳定的作用,安全合理地确定边坡坡率和防护措施。研究结论:黄土的结构强度和抗剪强度对水极其敏感,抗剪强度中粘聚力随含水量的增加而迅速降低;边坡稳定取决于能否形成坡面浸润带,浸润带的强度随含水量的增加而迅速减小;高角度针状孔隙的存在是黄土直立性的本质所在;稳定的自然黄土边坡和窑洞边坡是物竞天择的科学选择,值得我们借鉴。     

基于随机响应面法和Sarma法的边坡可靠度分析

研究目的:提出基于线性无关原则概率配点法的随机响应面法,并采用于C#语言的计算程序WHUSRSM.将随机响应面法和边坡稳定分析的Sarma法相结合,能够有效地分析极限状态方程为隐式的边坡稳定可靠度问题.研究结论:本文采用公路边坡工程算例证明了随机响应面法的有效性,并与传统响应面法及蒙特卡罗模拟方法的计算结果进行了比较.结果表明,随机响应面法的计算精度和计算效率均优于传统响应面法,且计算效率远远高于蒙特卡罗模拟方法.基于线性无关原则的概率配点法求解Hermite多项式展开的待定系数时,不仅可以消除系数矩阵的奇异性问题,而且大大地提高了计算效率;潜在滑体的可靠指标随着黏聚力和内摩擦角间负相关性增加而增大,不考虑这种负相关性得出的结果偏于保守.     

斜坡软弱地基填方工程特性及工程技术研究

研究目的:斜坡软弱地基填方工程是西南山区铁路、公路、城镇建设中经常遇到的工程问题之一,是工程建设突出的薄弱环节,斜坡软弱地基填方工程特性及其工程技术需要研究。研究方法:作者及其课题组采用数值分析、离心模型试验、现场测试、综合分析等手段,系统研究了斜坡软弱地基填方工程特性及斜坡软弱地基填方工程技术。研究结果:基于变形控制理念,提出斜坡软弱地基填方稳定当量安全系数建议值和以限制斜坡软弱地基水平变形为核心的斜坡软弱地基填方工程设计原则意见。研究结论:基于变形控制的思想,在采用安全系数法对斜坡软弱地基的稳定性进行评价分析的基础上,应充分考虑斜坡软弱地基变形特性的因素,适当提高路堤稳定安全系数取值,以使斜坡软弱地基具有与水平软弱地基相当的稳定程度。在斜坡地基上填筑路堤,要查明地基土体的可压缩特性和基底横坡;为保证斜坡软弱地基路堤的稳定性,应采取限制斜坡地基水平变形的措施。     

黄土地区无砟轨道路基变形与稳定性分析

研究目的:探讨解决在黄土地区尤其是湿陷性黄土地区修建无砟轨道客运专线时路基变形的监测、预测沉降、路基稳定性评判问题,为指导黄土地区路基设计、施工和沉降监控提供建议及依据。研究结果:分析得出路基变形的主要因素,提出了复合地基桩一土“综合模量“的概念以及沉降量的计算方法,对路基稳定性进行了判定,解决了黄土路基的工后沉降技术问题。     

太中银铁路路堑边坡剥落病害分析

研究目的:黄土边坡剥落病害威胁铁路的安全,破坏边坡的生态环境。依据太中银铁路边坡实际调查资料,对黄土边坡剥落的分布特征及其特点进行了深入研究,根据剥落的形态对其进行科学分类,查明其发育规律,同时对其形成机理也作了初步解释,以便为黄土边坡剥落病害的下一步研究打下基础,为铁路边防治工程提供依据。研究结论:太中铁路沿线黄土高边坡剥落形式可分为片状剥落、层状剥落、古土壤层碎块状剥落、厚块状剥落、表层结皮剥落等几种。太中银铁路沿线边坡剥落现象分布呈现一定规律性:剥落多发生在坡面中下部,坡率越大越易发生剥落、存在极限坡率,剥落病害发生的向阳性和向风行。简要分析了剥落的机理及形成原因。     

大断面黄土隧道开挖工法对比分析与选择

研究目的:通过对优化后的大断面黄土隧道开挖工法进行基于有限元理论的实际施工过程仿真计算,分析开挖过程中的围岩应力场、位移场、支护结构强度变化等规律,并结合工法的资源配置、施工进度和监控量测结果来综合确定各种工法的适用范围,从而选择合理的超大断面黄土隧道开挖工法。研究结论:结合超大断面黄土隧道的围岩地质条件,研究了隧道开挖工法CRD法、短台阶七步法和双侧壁导坑法在进度指标、下沉量、施工工序、资源配置、施工风险、施工成本等方面的定性和定量指标,对传统的开挖方法进行了工序和支护方法的优化,提出了优化后各工法的适应范围和优缺点,可为类似工程提供借鉴。     

高陡边坡桥基安全距离研究

研究目的:高陡边坡桥基位置的确定不仅关系到高边坡的稳定和桥梁的安全,也直接关系到整个桥梁的技术指标和造价。而目前相应的规范及手册中,对高陡边坡桥基位置没有明确的规定。研究方法:荷载作用下高陡边坡岩体力学行为特征是桥基位置确定的基础。利用数值分析方法,分析不同边坡几何状态下荷载对边坡岩体应力的影响。研究结果:根据荷载作用下边坡岩体应力影响范围的变化特征,提出高陡边坡桥基安全距离的确定原则。边坡岩体应力影响范围主要与荷载强度、桥基宽度、边坡坡度以及桥基水平距离等因素有关。根据坡面岩体应力影响系数最大值与各影响因素的关系,再利用岩体质量对应力影响系数进行限定,提出高陡边坡桥基安全距离的确定公式。研究结论:工程实践表明,用本文方法来确定高陡边坡桥基位置是方便的、适用的。     

客运专线桥基高边坡稳定性三维有限元分析

研究目的:拟建的某铁路客运专线经过地段山高谷深,沟壑纵横,形成了一些桥梁墩台基础置于高陡岸坡上的高边坡工程。桥基荷载作用下高陡边坡的稳定性分析目前没有公认合理的方法。以某铁路客运专线桥基高边坡为例,运用ANSYS有限元分析软件,对荷载作用下的高边坡岩体力学行为特征和稳定性进行三维有限元分析,研究结果可为桥梁高边坡设计及稳定性评价提供参考。研究结论:结果表明,荷载对坡面岩体应力的影响很小,边坡的位移量很小,仅左岸坡脚处较小范围内发生塑性破坏,其它地方均无塑性破坏区。在目前的设计条件下,大桥左右岸边坡安全系数分别为1.85和2.20,大桥边坡整体是稳定的。