某高速公路下边坡稳定性分析及支护方案研究

某高速公路K87+200~K87+320段下边坡高约52 m,边坡坡度约42°~54°,地质条件较复杂。基于理正软件采用瑞典条分法和基于Midas-GTS有限元仿真计算对该边坡的稳定性进行了分析,两种方法的计算得到的边坡滑动面位置和形状基本一致,瑞典条分法计算得到的安全系数为1.241,小于仿真计算的1.309,说明瑞典条分法相对保守。针对该边坡特征,提出完善排水系统+挂网锚喷的支护方案,并利用理正软件对支护后的边坡稳定进行计算,得到其安全系数为1.359>1.35,符合规范要求,说明边坡处于稳定状态。     

斜坡稳定性不平衡推力分析模式的可靠度计算方法

分析了含有软弱结构面的块状岩体斜坡的稳定性系数计算格式,指出了该格式在可靠度分析中建立极限状态方程的困难。提出采用修匀函数近似稳定性系数与岩体力学参数的函数关系,利用该函数关系进行可靠度分析的方法。推导了相关的计算公式和分析程序,形成了一种完整的斜坡可靠度分析近似方法。利用该方法分析了某斜坡的稳定性,并将计算结果与准精确解进行了对比,结果显示,近似方法在精度上可满足要求,但计算工作量大大减少,表明了方法的有效性。     

地震效应下二级边坡三维动态稳定性上限分析

为了给二级边坡的抗震设计提供参考,对其在地震力作用下的稳定性进行研究。基于三维破坏模型,采用拟静力法将地震力引入计算模型中,运用极限分析上限定理分析二级边坡破坏时的能量耗散,并根据虚功率原理推导稳定系数的解析解。利用穷举法优化计算,得到约束条件下稳定系数的最优上限解,并与已有研究成果进行对比。利用该方法,分析宽高比、内摩擦角、深度系数、上、下台阶倾角、地震力等因素对二级边坡稳定性的影响。针对不同的计算精度,给出二级边坡可简化为二维平面应变问题的最小宽高比。研究结果表明：该方法正确可靠;宽高比对稳定系数影响显著,随着宽高比的增大,二级边坡的三维效应逐渐弱化,最终转变为二维平面应变问题,内摩擦角、深度系数、上、下台阶倾角对稳定系数有较大影响;对边坡进行放坡时,应尽量减小上、下台阶的倾角,并增大上台阶边坡的高度,以提高二级边坡的稳定性;水平地震力与竖直地震力对二级边坡的稳定性有显著影响,如果计算中不考虑地震力,则稳定系数的相对误差分别高达40%和15%。     

随机地震作用下框架锚杆锚固边坡稳定性可靠度分析

为了能够准确进行随机地震作用下框架锚杆锚固边坡的稳定性评价,开展其稳定性评价方法及可靠性抗震设计理论研究,将坡后土体考虑为弹性体,建立了坡后土体动力计算模型,将地震激励视为随机变量,采用虚拟激励法求得边坡随机地震反应,获得了边坡地震加速度反应功率谱,给出了最危险滑移面确定的极限状态方程和稳定性可靠度计算方法。将提出的计算方法应用于工程实例,运用可靠度理论分析了地震加速度的分布特征对支护边坡稳定性的影响和最小稳定系数的变化规律,进行了随机地震动力反应分析及稳定性可靠度计算,并采用Monte Carlo法验证了提出方法的有效性。结果表明:提出的分析模型物理概念明确,是一种快速、精确、实用的分析方法;提出的方法为框架预应力锚杆支护边坡的稳定性可靠度计算提供了理论依据和一种新的计算途径。     

膨胀土径向条分法边坡稳定性研究

以Bishop条分假设为出发点，基于Mohr-Coulomb塑性本构关系，建立直角坐标下膨胀土边坡稳定性计算模型。基于滑面为圆弧的假设，计算所有潜在滑面相应的安全系数，以此获得了最小安全系数，进而确定了最危险滑面半径及圆心位置。然后，依据Bishop法所得的最危险滑面半径和圆心坐标，推导极坐标下最危险滑面方程。结合能量守恒思想，引入径向条分法对圆弧面进行划分，基于虚位移原理分析了坡体重力势能以及滑面摩擦力、黏聚力、膨胀力产生的耗散功，据此确定径向条分能量法下膨胀土边坡安全系数。最后，通过算例与传统Bishop条分法进行对比，发现两者所预测的边坡稳定性系数随膨胀力的变化趋势一致，并通过有限元方法进行了对比验证；径向条分能量法有望为膨胀土边坡稳定性分析提供数据积累和方法依据。     

基于随机场理论的路堑边坡稳定性可靠度分析

与传统的安全系数法分析边坡稳定性相比,以概率统计为基础的考虑到岩土性质的变异性和不确定性的可靠度方法更为客观。针对黄延高速公路一个典型的路堑边坡工程,将空间随机场理论引入到边坡稳定可靠度分析中,构建基于传递系数法的功能函数,得到内摩擦角和粘聚力相关和不相关及不同方差折减系数情况下的破坏概率,获得了一些基本结论。     

考虑土性参数概率分布对边坡可靠度的影响

采用基于Morgenstern-Price法的Mont-Carlo模拟,分别对强度参数c、φ服从不同概率分布函数时的边坡稳定性进行了可靠度对比分析,并对不同概率分布强度参数的变异性与边坡稳定性之间的关系进行了分析,探讨了失稳概率对强度参数变异性变化的敏感性。发现强度参数无论服从正态分布还是对数正态分布,安全系数均值都变化不大,但是边坡的失稳概率却随着参数变异性的增大而增大,强度参数服从正态分布时的失稳概率要大于服从对数正态分布情况下的失稳概率,得出边坡的失稳概率都对内摩擦角φ的变异性反应要敏感于对黏聚力c的变异性。     

基于强度折减法的黄土边坡可靠度分析

由于地质条件的复杂性,影响边坡稳定性因素存在着不同程度上的不确定性.因此,在边坡稳定性分析中,应考虑这些因素的不确定,对边坡进行可靠度分析.文中将有限元强度折减法和点估计法结合进行边坡的可靠度分析.对有限元强度折减法和点估计法的基本原理进行了简单介绍,将二者相结合进行一黄土边坡的可靠度分析.计算结果表明,该边坡整体上较稳定,但可能发生黄土层的浅层滑动,边坡的平均安全系数为1.10,处于基本稳定状态.边坡的破坏概率为26.5％,属于低危险等级,需对该边坡进行进一步的观测.有限元强度折减法和点估计法相结合,可方便、简捷地对边坡可靠性进行评价.     

基于K-L展开的断层-节理边坡随机有限元分析

土性参数的空间变异性和断层-节理的耦合作用,将显著影响边坡工程的稳定性分析。基于K-L展开方法模拟土体抗剪强度参数空间变异性,同时通过强度折减法计算节理岩体边坡的稳定性系数,提出了一种考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析方法。探讨了土性参数的变异性及水平和垂直方向的相关距离对断层-节理边坡随机可靠度的影响。通过与已有研究中均质边坡稳定性对比分析,验证了模型的可行性,并结合现场实际工程进行分析。研究表明：断层-节理裂隙改变了边坡潜在滑移面产状,同时降低边坡的安全系数。边坡失效概率随着土性参数变异系数的增加而增大。忽略土性参数的变异性指标时,会高估边坡的安全系数指标,低估失效概率。土体竖向波动范围显著影响边坡的可靠度,断层-节理对于边坡稳定性的影响远大于土体波动范围。     

小净距隧道围岩整体稳定性的下限分析

小净距隧道围岩的整体稳定性分析,目前分析研究比较少。运用边坡稳定性分析适用的强度折减原理进行评价小净距隧道围岩整体稳定性,以围岩塑性区贯通、位移突变或位移超过规范值与计算不收敛3种方法综合作为围岩失稳破坏的判据。通过计算分析可知在不同的折减系数下塑性区贯通基本与位移突变同步,且早于位移超过规范值及计算不收敛。塑性区贯通为围岩破坏失稳的必要非充分条件,故采用塑性区贯通作为强度折减法判据所得为围岩整体稳定性系数的下限解。利用塑性区贯通作为判据,得到戴峪岭2号小净距隧道围岩整体稳定系数下限值约为2．7,表明该隧道具有足够安全储能。     

公路边坡稳定性分析的二维变分方法

基于变分法的基本原理与边坡稳定性变分分析的基本方法,推导和建立了边坡稳定二维变分分析的计算公式,并编制了相应的计算程序;结合公路边坡工程稳定性分析的实践,研究变分法在公路边坡稳定性分析中的应用,并与极限平衡分析方法进行对比。研究结果表明:变分法与极限平衡分析方法的分析结果在安全系数数值上比较接近;潜在滑动面的形状为对数螺旋滑动面而非圆弧滑动面,且采用对数螺旋滑动面进行变分分析更符合公路边坡工程的实际。     

基于场变量的公路边坡稳定分析

利用 ABAQUS 中场变量对时间增量步控制的优势,提出了一种公路边坡稳定性分析新方法-基于场变量的强度折减法。对该方法应用于公路边坡稳定性分析的可行性进行验证,并与极限平衡法以及二分法计算得出的最小安全系数进行比较,分析其相对误差。结果表明：该方法用于公路边坡稳定性分析是有效、可靠的,提高了计算效率,对于公路工程边坡稳定性分析具有重要意义。     

基于加速遗传算法的震区边坡稳定性可靠度分析

针对传统极限平衡理论的传统边坡安全度评价方法——中值安全系数法难以体现边坡工程的不确定性,本文基于随机概率分析的边坡稳定可靠度分析方法,充分考虑岩土体参数的均值及其变异性,采用的加速遗传算法计算边坡可靠度指标,并同时搜索最危险滑动面的算法,避免了遗传算法的嵌套,减少了计算量,从而极大的提高运算效率。结合湖南省对口支援四川理县灾后重建项目——理县至小金公路（理县段）k4＋040路堑边坡开展可靠度分析,计算结果表明,该边坡在普通工况条件下边坡安全系数为1.305,满足规范要求,其可靠度指标Pf=10.21%,稳定性较好;但对于该地可能出现的强震及降雨（工况3）,边坡安全系数分别为1.060,边坡基本处于极限平衡状态其可靠度指标Pf=5.87%,稳定性较差,在此基础上提出的加固优化方案,为今后类似工程提供参考。     

某高原铁路桥隧过渡段穿越不稳定斜坡体整治技术研究

对某高原铁路桥隧相连工程穿越不稳定斜坡体进行研究，分析了斜坡体失稳的原因，基于传递系数法分别计算其天然工况下和地震工况下的坡体稳定系数以判定坡体的稳定性，并求得坡体推力。结合计算结果，对该斜坡体采取抗滑桩、桩间土钉墙和桩顶锚索等综合整治措施，有效提高了斜坡体的稳定性，保证了工程安全可靠，为工程设计和施工提供了经验。     

基于强度折减法的牵引式滑坡稳定性分析及防治对策研究

牵引式变形破坏是滑坡失稳的一种重要模式。基于某牵引式工程滑坡的地质成因和失稳机理,利用有限元软件建立滑坡三阶段数值分析模型,采用土工强度参数按步长进行场变量折减的方法,以弹塑性迭代计算发生不收敛,并结合坡面特征点产生位移突变作为失稳临界判据,分析了滑坡处于原始状态以及后继开挖和工程支护三阶段模型分别在天然和暴雨两种工况下的稳定性安全系数。针对工程支护后是否会发生越顶剪出或局部失稳的可能性问题,根据强度折减计算终止的坡体塑性应变场,提取塑性贯通区以确定局部失稳的最危险滑面,进行了可靠度评价。根据分析结果,提     

基于非线性规划的边坡稳定性分析条分法研究

针对边坡稳定问题,将边坡滑体划分为竖直条块或斜条块,将条块底面的作用力(包括法向力、剪切力)以及条块间的作用力(包括法向力、剪切力)作为未知变量,以边坡的稳定安全系数作为目标函数,结合条块的平衡方程、条块底滑面的屈服条件、条间接触面的屈服条件等约束条件,建立边坡稳定性分析的非线性数学规划模型,并使用优化算法求解全局最优的最大稳定安全系数。使用所提出的方法计算得到边坡安全系数具有下限解的性质。     

锚固力在简化Bishop法中计入方式的探讨

锚杆（索）是公路边坡加固工程中普遍应用的方法之一，简化Bishop法也是现行规范推荐的一种计算方法，但锚固力在简化Bishop法计算中如何计入，不同的规范有不同的规定。为得到统一的计算公式，通过公式推导，得到改进的简化Bishop法计算公式，公式中引入了法向力作用系数与切向力作用系数。法向力作用系数不是一个折减系数，建议由公式直接计取；切向力作用系数区分了普通锚杆与预应力锚杆之间计算的差异性，并考虑了预应力锚索锁定值与损失值的情况。结合某一具体公路工程实例，采用不同公式及不同参数取值对同一滑面进行稳定性计算，通过比较表明:推导得到的公式能更科学准确地评价边坡的稳定性。     

蒙特卡洛概率分析法在高边坡稳定计算中的应用

以某高边坡为研究对象,确定边坡坡率进行放坡处理和加固设计,采用蒙特卡洛概率分析法对边坡放坡后和治理后的稳定性进行分析,并与传统的极限平衡法计算结果进行了对比,两种计算方法具有相当的一致性。蒙特卡洛概率分析法能较为准确、全面评价边坡的稳定性,同时也是对传统极限平衡分析的进一步验证。     

有限元强度折减法在边坡可靠性研究中的应用

将有限元强度折减法（FEM-SSR）应用于边坡的稳定可靠性分析。文中提出了近似Monte Carlo模拟法、联合点估计法（PEM）对边坡进行稳定可靠性分析,得出了相应的稳定系数、可靠性指标和破坏概率,并与传统的基于极限平衡方法的可靠性计算结果进行了对比。结果表明:有限元强度折减法进行边坡稳定可靠性分析,其结果更接近坡体的实际稳定状态,在理论上和工程实践中均显示出一定优势。