基于FLAC3D的深挖边坡锚杆支护探讨

为探明某公路深挖边坡进行锚杆支护的时效,采用公路路基设计规范方法确定支护方案,并对规范方法所作"每根锚杆承担相同下滑力"的简化和假定下的锚杆支护方案采用FLAC~(3D)进行计算。通过对边坡与锚杆的应力状态和分布形式进行分析得出,在分级锚固支护下的边坡位移分布规律、各层锚杆轴力分布规律与所处层位的关系、潜在滑动面分布规律,并基于此分析了支护方案的安全性与合理性;通过对计算结果进行分析得出,采用规范方法的锚杆支护方案各层锚杆抗拉发挥程度不一致,所得稳定系数达不到规范要求的安全系数,方案偏于不安全;基于对现有方案的分析,采用FLAC~(3D)在总锚杆长度不变的基础上对方案进行优化,通过分析计算,优化后的方案稳定系数满足设计要求;最后,针对深挖边坡锚杆锚固工程的设计和施工,提出相关建议。     

框架锚杆锚固寒区边坡的多场耦合分析（双语出版）

为了明确寒区框架锚杆边坡支护结构的工作机理,建立了框架锚杆支护冻土边坡的水热力耦合计算模型,采用有限元法进行了求解,基于MATLAB软件平台编写了计算程序,并通过已有的试验考证了程序的正确性。算例分析给出了边坡温度场、水分场、应力场和支护结构冻融反应的分布规律。结果表明：坡面上部受气温影响较大,融化时活动层含水量接近饱和,坡脚附近出现过饱和的“水泡”;冻结时剪应力最大值是融化时的2倍,且分布均匀,边坡处于稳定状态,融化时剪应力在活动层和稳定冻土层交界面发生突变,边坡处于不稳定状态,该交界面是潜在滑移面;在一个冻融周期内,锚杆轴力、立柱内力和水平位移均先增大后减小,且随坡高逐渐增大,3种工况下结构内力和水平位移的关系为冻结时大于融化时大于初始时;冻胀时各层锚杆锚头处轴力增量最明显,增幅沿杆轴方向逐渐减小,融化时锚杆轴力和立柱内力大幅减小,且留有残余变形。因此,框架锚杆支护冻土边坡时,建议支护结构应按冻胀工况进行设计和计算。     

框架锚杆锚固寒区边坡的多场耦合分析

为了明确寒区框架锚杆边坡支护结构的工作机理,建立了框架锚杆支护冻土边坡的水热力耦合计算模型,采用有限元法进行了求解,基于MATLAB软件平台编写了计算程序,并通过已有的试验考证了程序的正确性。算例分析给出了边坡温度场、水分场、应力场和支护结构冻融反应的分布规律。结果表明:坡面上部受气温影响较大,融化时活动层含水量接近饱和,坡脚附近出现过饱和的"水泡";冻结时剪应力最大值是融化时的2倍,且分布均匀,边坡处于稳定状态,融化时剪应力在活动层和稳定冻土层交界面发生突变,边坡处于不稳定状态,该交界面是潜在滑移面;在一个冻融周期内,锚杆轴力、立柱内力和水平位移均先增大后减小,且随坡高逐渐增大,3种工况下结构内力和水平位移的关系为冻结时大于融化时大于初始时;冻胀时各层锚杆锚头处轴力增量最明显,增幅沿杆轴方向逐渐减小,融化时锚杆轴力和立柱内力大幅减小,且留有残余变形。因此,框架锚杆支护冻土边坡时,建议支护结构应按冻胀工况进行设计和计算。     

融化期川西地区季节冻土边坡稳定性分析

为解决融化期季冻区边坡失稳问题，针对川西高原地区混合土边坡，综合考虑粗颗粒含量及含水率影响，采用大型直剪与常规直剪相结合的试验方案，获取混合土抗剪强度参数，基于冻土水热耦合理论，通过COMSOL有限元软件对边坡融雪入渗过程进行数值模拟，分析边坡水热场时空变化规律，同时考虑冻融过程中土体强度参数动态改变建立季冻区混合土边坡稳定性计算分析模型，分析融化期混合土边坡稳定系数、滑动面发展规律，定量分析总结融化期季冻区边坡失稳机理。结果表明：相同干密度条件下，混合土饱和渗透系数与粗颗粒含量成正比，抗剪强度与粗颗粒含量成正比而与含水率成反比；融化期边坡融雪入渗作用加强，浅层土体处于富水状态，形成最大厚度0.80 m的暂态饱和区；川西季冻区混合土边坡潜在滑动面与冻融交界面位置基本一致，滑动面形式主要是折线型，为浅层滑动；融雪入渗与冻土消融作用是季冻区边坡融化期失稳破坏的主要诱因，融化期间边坡稳定性系数减小速率随融雪入渗过程逐渐加快，融化深度最大时，边坡稳定性系数最小；川西地区季节冻土边坡稳定性主要影响因素为粗颗粒含量与初始含水率，粗颗粒含量越高，初始含水率越低，融化期边坡稳定性越好。     

基于锚杆轴力监测的楔形体结构面抗剪强度参数反演分析

岩体结构面抗剪强度参数的确定是岩土工程研究的难点之一。通过正交试验、极限平衡理论反演了结构面抗剪强度参数,借助Surfer软件绘制了楔形体安全系数等值线图。利用楔形体锚杆轴力现场监测数据超过轴力警戒值,建立了楔形体处于临界状态下结构面抗剪强度参数c、φ函数关系式。采用FLAC~(3D)对该楔形体进行数值模拟计算锚杆轴力,借助c、φ函数关系式建立了锚杆轴力监测数据与数值计算锚杆轴力的目标函数,通过遗传算法对其进行优化反演,得到结构面抗剪强度参数c=6 680Pa,φ=5.837°。     

“暂态”饱和-非饱和边坡稳定性分析方法研究

针对"暂态"饱和-非饱和边坡的稳定性问题，推导考虑"暂态"水压力、孔隙水重力、软化与非饱和强度的边坡安全系数计算公式，开发可以自动搜索滑动面位置的"暂态"饱和-非饱和边坡稳定性分析程序，并采用该程序研究算例"暂态"饱和-非饱和边坡安全系数与失稳模式的演化规律，分析不同因素对边坡安全系数的影响程度。研究结果表明：提出的能同时考虑"暂态"水压力、孔隙水重力、软化与非饱和强度的改进瑞典圆弧法，可以有效解决"暂态"饱和-非饱和边坡稳定性分析的问题；边坡失稳模式由深层整体破坏转变为浅层局部破坏时，存在一个可以采用降雨入渗区深度定义的阈值；降雨入渗区深度小于该阈值时，边坡安全系数迅速降低，滑动面最大深度快速减小，边坡失稳模式表现为深层整体破坏；降雨入渗区深度大于该阈值时，边坡安全系数持续降低，滑动面最大深度缓慢增大，在边坡浅层形成一块滑动带，边坡失稳模式表现为浅层局部破坏；"暂态"水压力对边坡稳定性的影响有利有弊，孔隙水重力、软化对边坡稳定性不利，非饱和强度对边坡稳定性有利；不考虑"暂态"水压力的抗滑力矩与下滑力矩之比小于滑动面"暂态"水压力及滑体侧向"暂态"水压力引起的抗滑力矩与滑体侧向"暂态"水压力引起的下滑力矩之比时，"暂态"水压力对边坡稳定性有利，反之则不利。     

土岩“二元基坑”吊脚桩支护体系锁脚锚杆预加轴力计算方法研究

为解决土岩二元基坑吊脚桩支护体系中吊脚桩、岩肩与锁脚锚杆之间的相互作用力学机制，根据吊脚桩桩底位于岩质边坡潜在滑动面的位置，分别提出锁脚锚杆预加轴力的计算方法： 1)当吊脚桩位于潜在滑动面以下位置时，锁脚锚杆的预加轴力等于岩层基坑未开挖时的被动区合力减去岩肩能提供的反力； 2)当吊脚桩位于潜在滑动面以上位置时，锁脚锚杆的预加轴力等于滑块对吊脚桩嵌固段的推力加上岩层基坑未开挖前被动区的土压力。并给出2种工况下锁脚锚杆预加轴力的计算公式。最后通过有限元方法进行数值验证。结果表明： 按照提出的计算方法得到的锁脚锚杆预加轴力基本合理。     

差异化锚长组合支护方式对边坡稳定性影响的数值分析

为寻求边坡锚杆布设的优化形式,拟采用差异化锚长组合方式进行支护。首先探讨在边坡不同位置单独布锚,得出其对边坡整体稳定性的贡献存在显著差异,由此引出并强调边坡层位的作用。另外考虑到对锚杆长度进行差异组合在经济上更为合理,由此将边坡锚杆组布设成长-中-短型、中-长-短型、短-长-中型3种组合形式,通过分析安全系数差异、锚杆轴力比重和滑动面位置等变化情况,研究布置方式的变化对边坡稳定性的影响。结果表明:在组合布锚情况下,存在整体最佳锚固角θopt与层位有效锚长Leff,安全系数差异与滑动面位置的主控因素均随锚固角在各层位间不断转移,边坡破坏模式随锚固角增大由深层滑动突变为浅层滑动;当各层锚杆组采用单层布锚下的最佳锚固角进行组合布设时,加固效果一般,存在"组合-群锚效应",此时对各层锚杆组按小角度岔开布设为宜。     

岩质路堑边坡施工监测及稳定性分析

以某高速公路岩质路堑边坡为例,通过施工现场监测及稳定性分析,结果显示初始设计状态下坡体深层位移和坡面位移接近滑动临界值。采取变更设计后,利用现场监测结合蒙特卡洛数值模拟的方法对该路堑边坡的加固效果进行稳定性和可靠性分析。经过加固后的边坡能较好地维持稳定,支护措施可靠。这种现场监测结合蒙特卡洛数值模拟的方法为路堑边坡的动态设计提供了依据,并能及时做出趋势性预测,为路堑岩质边坡的合理支护提供一种新的思路。     

岩质边坡滑带参数取值方法和稳定性分析

红砂岩顺层边坡岩体被节理、层面等结构面切割,形成一个复杂的不连续地质介质.当边坡失稳时,岩体沿层面或滑面滑动.滑带具有较低的剪切强度,且有一定的厚度.在边坡稳定分析中,如何找出滑带的抗剪强度,是稳定分析中十分重要的事情.参考了大量文献资料,介绍了滑面抗剪强度的具体取值方法.根据边坡可能的失稳模式,选择Sarma法计算边坡稳定性安全系数,结合滑坡变形监测数据,对边坡进行稳定性分析和评价.     

机场高填方边坡滑移规律与稳定性分析

依托某机场高填方边坡滑移变形工程实例，在原位监测失效的情况下着重分析边坡失稳滑移发展过程数据，辅助刚体极限平衡法计算手段，综合预测边坡整体稳定性，提出表层和深部位移监测预警值，指导滑移过程治理措施设计。通过分析研究成果，为机场工程边坡滑移历史和判断稳定趋势提供有益探索，为边坡稳定性分析预测提出决策依据。     

在动载作用下山岭隧道锚杆的动态响应分析

基于现场监测数据,采用数值分析方法研究了拱桥铺山岭隧道在底部动载作用下隧道锚杆的轴力和锚固水泥浆应力的动态响应规律。随着爆炸应力波传播,无衬砌影响的锚杆轴向拉应力在极短的时间里增加至峰值,最后趋于稳定,有衬砌锚杆轴力一开始都是向受压方向达到峰值,然后逐渐向反方向振动。每根锚杆从锚头到锚尾锚杆单元轴力都是先增加后减小,中间锚杆单元受拉较大。随着动载作用时间推移,无衬砌影响锚杆在动载作用下,锚杆锚固水泥浆应力逐渐上升到峰值并逐渐趋于稳定,每根锚杆的锚固水泥浆应力从锚头至锚尾由负向正方向转变,正负方向水泥浆应力峰值都是由中间向两端逐渐增大。受衬砌影响锚杆锚固水泥浆应力在动载作用后,锚杆锚固水泥浆应力发生多次振动,除了拱腰附近锚杆受到锚固水泥浆应力较小外,其他锚杆的锚固水泥浆应力从锚头至锚尾由正向负转变,峰值大小是先减小再增加。     

h型抗滑桩的分析方法及在滑坡治理工程中的应用

以滑面为界将h型桩分为阻滑段和锚固段两部分，分别采用受横向推力作用的平面刚架模型和弹性地基梁理论计算抗滑桩结构内力。依托广东某滑坡治理工程，采用桩体内力监测和深孔位移监测研究h型抗滑桩的内力分布特征和坡体变形规律。结果表明:h型抗滑桩内力计算理论值和实测值较吻合，说明该内力分析方法是合理的；施工扰动和强降雨会加剧坡体变形，h型桩抗滑体系构建完成后，坡体位移逐渐趋于稳定。     

某排水明渠边坡稳定性监测与分析

针对某排水明渠施工,采用现场监测的手段,跟踪监测其两侧边坡分层沉降、位移的变化过程.通过分析监测数据,得出整个施工期间分层沉降值未发生变化;分层位移值发生变化,其中钢板桩围堰作业、土方开挖施工对边坡位移影响较大,而基槽降水、地基处理、混凝土护砌结构施工期间对边坡位移影响较小.整个施工期间分层沉降、位移监测数据及累计监测数据均未超出预警值,排水明渠两侧边坡变形处于正常稳定,证实设计和施工方案安全合理.     

内蒙古地区马兰黄土隧道围岩及支护特性研究

通过对窑沟隧道周边收敛、拱顶下沉、围岩压力、钢拱架内力、喷射混凝土应力和锚杆轴力进行监控量测,了解隧道开挖过程中马兰黄土隧道围岩变形特性及支护结构受力特性。结果表明:施工过程中拱部沉降的量值远大于净空收敛的量值;围岩压力分布不均匀;钢架支护在隧道支护体系中起着非常重大的作用;拱部系统锚杆对结构的稳定性作用不大;水对拱顶沉降的影响非常严重。     

断开式平衡轴端盖螺栓拧紧工艺方案设计

本文从断开式平衡轴端盖螺栓的连接结构出发,分析了该结构的拧紧特点,设计了螺栓拧紧的工艺方案.     

基于离散元的顺层岩质边坡加固及稳定性分析

为研究顺层岩质边坡加固机理及稳定性问题,基于离散元方法,利用FLAC 3D软件建立二维模型,对岩体参数敏感性进行了分析,同时得出抗滑桩加固机理。主要得到以下结论：岩层倾角、坡角、内摩擦角和黏聚力对顺层岩质边坡稳定性影响显著,边坡安全系数对坡角和内摩擦角的改变更为敏感;内摩擦角以及黏聚力的增大会导致边坡抗剪强度增大,使抗滑力大于下滑力,进而使顺层岩质边坡安全系数增大;通过研究抗滑桩的布设以及桩间距,发现桩间距为2D~3.5D时,桩位5号时为最优布设位。     

高速公路红砂岩高路堑边坡加固处治技术研究

针对湘西高速公路建设中出现的大量红砂岩高路堑边坡失稳破坏现象,探讨了软硬互层红砂岩高路堑边坡的破坏机理、稳定性分析方法,提出了防水、防风化、坡体预应力中空锚杆注浆、平式排水管引排坡体裂隙水的边坡防护加固措施,实际应用表明,该处治措施行之有效,尤其对湘西红砂岩地区的高速公路高路堑边坡防护加固具有指导意义。     

基于Hoek理论考虑地震力作用的楔形体稳定性计算分析

Hoek理论是楔形体问题分析及计算的常用理论,它假定各滑面均为平面,以各滑面总抗滑力与楔形体总下滑力的比值来确定安全系数。但传统的Hoek理论未考虑地震力的影响,对需要考虑地震作用的地区其应用受限。基于Hoek理论采用极限平衡法的分析原理,将地震对楔形体的作用力纳入Hoek理论,从而得到一个考虑地震作用下楔形体稳定性的计算方法,并应用在临岳高速公路边坡的稳定性分析上,与实际情况吻合,说明推导的计算方法是正确的。