基于对数螺旋滑移面的土质高边坡土钉加固方法研究

简要介绍一种新的土质边坡滑裂面破坏形式--对数螺旋滑裂面.考虑了土钉抗剪作用后建立了土质边坡对数螺旋滑移面破坏形式的计算模型,给出了土钉剪力、轴力以及应用极限平衡法下的安全系数求解公式,对边坡加固后的稳定性进行了分析.对某一工程实例进行了对比分析,用实际数据论证了土钉抗剪作用不能被忽略的结论.     

土工格栅加固膨胀土路堤边坡稳定性的试验分析

利用离心试验和数值模拟方法研究土工格栅加固膨胀土路堤边坡稳定性效果并给出设计参数。对不同加筋方案(竖直间距0.5、1 m)与不加筋的膨胀土路堤边坡位移的分析结果表明:(1)中心填高为10.9 m、坡率为1∶1.5的素膨胀土路堤边坡在自然状态下不稳定;(2)对于整体稳定性好,仅存在浅层破坏的膨胀土路堤,铺设长度为4 m,间距为0.6~0.8 m的土工格栅可保证路堤稳定性;(3)对于存在整体稳定性问题的路堤边坡,需加长土工格栅长度或采用通长配筋方法提高路堤边坡稳定性。土工格栅对膨胀土路堤边坡的稳定性提高有显著作用,是有效的措施。     

加筋边坡承载力和位移模型试验及结果分析

承载力（强度）和变形是岩土工程应用领域的两大主要问题，本文以纸和窗纱布模拟加筋土边坡的土工格栅，在一系列拉拔试验的基础上，以正交设计理论分别安排２７个极限应力状态和若干个工作应力状态加筋土边坡模型试验，并以模型试验获得的数据为依据。采用误差，极差及回归分析方法，探讨了加筋土边坡承载力与筋类，筋长，层间距，坡角４因素的相关关系，获得了外荷载作用下加筋土边坡的侧向位移随坡高的变化规律（并进行了定性解释     

土工格栅加筋土高挡墙的现场试验研究

通过对3个不同土工格栅加筋土高挡墙的现场试验,研究土工格栅加筋土高挡墙的墙底压力、筋材变形及破裂面。研究结果表明：墙底压力的分布存在单峰现象,且墙底压力实测值大于γ.H;筋材变形沿横断面的分布出现双峰现象,墙面附近出现峰值主要是受施工工艺和墙面侧向约束的影响;随着填料填筑高度的增加,筋材变形不断增大,工后观测阶段筋材变形值在一段时间内逐渐减小,即从筋材被拉断这一破坏形式上分析,设计的最不利工况发生在施工阶段末期;对应筋材变形出现的双峰值得出挡墙的2条实测破裂面,破裂面1靠近墙面,不代表主动土压力破裂面,破裂面2代表主动土压力破裂面。因此,建议墙底压力的设计安全储备应提高,筋材的设计要考虑施工工艺和墙面侧向约束的影响。     

高速铁路土工格栅加筋膨胀土边坡作用机制

土工格栅加筋处治是解决膨胀土边坡问题的关键技术。为深入研究格栅与膨胀土相互作用机制,依托南宁铁路改柳南线工程,开展加筋设计及格栅抗拔稳定性计算。将考虑膨胀土侧向膨胀影响及格栅反包约束作用的设计方案应用于实际工程中,并通过预埋设的监测元件,对自然降雨-蒸发气候下加筋边坡的含水率、应力、位移及格栅应变的变化特征进行长期监测。研究结果表明：在考虑侧向膨胀及格栅约束的影响下,土工格栅的抗拔稳定安全系数仍满足规范要求。基于监测数据发现,受大气环境影响,体积含水率的波动幅度由浅至深逐渐减弱;格栅应变变化趋势与土体应力变化趋势基本一致,随季节性干湿气候呈“波浪”式变化;靠近坡面土体受大气干湿循环的影响更为显著,对降雨入渗敏感,其土工格栅应变变化迅速,峰值出现时间早;格栅应变峰值远小于格栅允许拉应变,且边坡累积水平位移量较小,表明加筋边坡滑移破坏风险较低;在降雨过程中,格栅对边坡土体施加弹性约束,允许坡面发生一定程度的膨胀,释放坡体因增湿产生的膨胀势,从而避免边坡因侧向应力增大形成渐进式滑坡,体现了土工格栅加筋膨胀土边坡“以柔治胀”的作用机制。研究成果可为高速铁路膨胀土边坡的土工格栅加筋设计与施工提供...     

预应力锚索加固边坡的有限元模拟和稳定性评价

对金温铁路预应力锚索加固的一个典型边坡工点进行边坡非线性有限元分析 ,探讨边坡加固前后变形的大小和分布、塑性区的扩展形态、滑移面的形成 ,以确定合理的滑移面位置 ;同时 ,采用极限平衡法计算边坡的安全系数 ,对边坡开挖的稳定性进行评价     

组合板抗滑桩抗滑特性模型试验研究

通过3组不同工况边坡加载模型试验,研究门字形组合板抗滑桩和工字形组合板抗滑桩的抗滑特性。结果表明:组合板抗滑桩提供较大抗剪刚度,加固效果明显,破坏承载力最大提高33.3%;工字形组合板抗滑桩破坏承载力较门字形提高20%,加固效果更优;组合板抗滑桩土压力呈三角形分布,工字形与门字形极限状态桩后土压力峰值之比为1∶1.40~1∶1.58,内、外板峰值弯矩最大比分别为1∶4.54和1∶3.82;顶板弯矩图呈上凸状,2种类型的组合板抗滑桩峰值弯矩为2倍关系;腹板整体受压,极限状态腹板应力最大值是土压力峰值的16倍。     

基于多目标综合评价法的边坡抗滑桩桩位优化设计

抗滑桩-边坡体系设计中,安全系数、桩后滑坡推力和桩身长度是影响桩位确定的主要因素。利用多目标综合评价法将上述因素综合考虑,建立用于桩位选取的多因素优化模型,分别计算出不同桩位的优属度,比较优属度大小后确定最合理的桩位。研究结果表明:在边坡中部设桩时桩前土体抗力较大,桩身将滑移面分为前后2个部分,边坡安全系数、桩后滑坡推力和桩身长度较大,加固效果明显,但经济性相对较差;在坡顶或坡脚处设桩时桩前土抗力小,坡体内部容易形成新的贯通滑移面,安全系数、桩后滑坡推力和桩身长度较小,但安全性相对较差。由于不同桩位上桩前土抗力差别较大,桩后滑坡推力曲线在边坡中部出现一个平台,桩后土推力呈现抛物线形式。利用多目标综合评价法将上述因素值进行建模计算,发现将抗滑桩设置在边坡中下部,距坡脚水平距离6 m处的桩位优属度最大,这与实际工程经验相符。     

条形荷载下加筋路堤边坡模型试验研究

研究目的:随着我国经济与交通运输业的快速发展,加筋土技术将越来越多的应用在路堤的修建中,用来提高路堤的承载力与稳定性并控制路堤变形。本文对未加筋、水平加筋、立体加筋黏性土路堤边坡进行多组模型试验,主要研究不同加筋形式、立体加筋不同竖筋高度对路堤边坡极限承载力、坡顶竖向沉降、坡面水平位移、筋材受力与边坡破裂面形态的影响,探讨两种加筋形式路堤的工作机理和加固机制。研究结论:(1)采用立体加筋方式对提高边坡极限承载力,控制坡顶竖向沉降与坡面水平位移的作用比采用水平加筋方式效果明显;(2)随着立体筋材竖筋高度的增加,边坡的极限承载力随之提高,坡顶竖向沉降与侧向位移也随之减小;(3)在相同加筋层数和加筋位置情况下,水平加筋与立体加筋形式下的筋材拉力分布规律基本相同,但立体筋材所受的拉力比水平筋材的大,即立体筋材能更好地发挥筋材的承载能力;(4)不论是水平加筋还是立体加筋路堤,其破裂面形态不同于未加筋时的连续圆弧破裂带,而是被筋条隔断为多个圆弧面,新产生的圆弧破裂面曲率增大,作用位置也更靠近路堤中部;(5)该研究结论可为加筋路堤边坡的设计和施工提供参考和技术支持。     

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。     

开挖隧道套拱底部诱发的边坡稳定性分析

以某隧道开挖套拱后致上方局部坡体发生滑移拉裂破坏为研究背景,采用强度折减有限元法建立计算模型,分析在开挖隧道套拱底部时的边坡安全系数,侧坡总位移及有效塑性应变;并在此基础上提出边坡加固方案。数值计算分析表明,套拱上方局部坡体的滑移主要由于上覆土体偏压、土体地下水未及时排除和坡体支护不到位所致,其中土体富水对套拱上方局部坡体滑移起主导作用;通过6种支护工法对比分析,在开挖隧道套拱过程中及时排除地下水、对坡面做好混凝土支护、局部坡体进行注浆及锚杆支护,可有效提高边坡的稳定性。     

地震效应和孔隙水压力对边坡稳定性影响的上限分析

以极限分析上限定理为基础,在考虑孔隙水压力、竖向和水平地震作用影响下对边坡进行稳定性分析,推导出边坡在孔隙水压力和地震力共同作用下的边坡临界高度和边坡稳定性安全系数的表达式,并采用序列二次归化法对所得公式进行优化计算,与其他已有的研究结果对比验证该方法的正确性。对影响边坡稳定性的一些因素进行分析,研究结果表明:随着孔隙水压力、地震效应影响系数的增加,边坡稳定安全系数和潜在滑裂面均变化明显。     

有限元极限平衡法在三维边坡中的应用研究

研究目的:在二维有限元极限平衡法基础上建立基于强度储备概念和主滑方向的三维有限元极限平衡法,明确其空间任意形状滑动体安全系数定义及其物理意义、安全系数与主滑方向的关系和可行性等关键问题.利用积分中值定理给出其空间任意形状滑动面的安全系数定义,表征空间滑面内局部安全系数和整体抗滑稳定安全系数的内在联系.研究结论:(1)有限元极限平衡法得到的稳定分析结果与刚体极限平衡法和有限元强度折减法保持一致,将该法应用于空间边坡稳定安全评价是可行的;(2)当计算坡体轴向长度较短时,滑坡体三维效应明显,三维稳定安全系数明显高于二维稳定安全系数;当坡体轴向长度较长时,三维稳定分析结果与二维稳定分析结果趋于一致.     

二维边坡滑动面及稳定性弹塑性有限元分析

通过理论推导和证明,提出了岩土潜在滑线(面)确定潜在滑移线面的理论。该理论根据弹塑性有限元的应力分析结果,用数值积分方法得出岩土潜在滑移线(面),是确定岩土潜在滑移面的通用方法。当岩土应力达到破坏状态时,确定的潜在滑移面将转为真正的滑移面。通过大量的边坡算例和实例分析得出,本文所提出潜在滑移线(面)理论是正确的,分析边坡稳定确定潜在滑面具有优越性。常规边坡稳定性分析与本文方法所得到的最危险潜在滑移线(面)形状和位置、边坡稳定安全系数均相差较大;常规法所得到的结果与实际也相差较大;岩土的变形参数变化对潜在滑移线(面)的形状影响较大,而对边坡最危险潜在滑移线(面)的形状、位置及平均稳定安全系数影响不大;填土容重变化对潜在滑移线(面)的形状及位置影响不大;对边坡稳定安全系数影响较大。     

基于有限元极限上限法的含软弱夹层边坡稳定性分析

由于软弱夹层的存在通常会使得边坡更易发生失稳破坏,通过引入考虑强度折减法的有限元极限分析上限法,构建含软弱夹层边坡稳定性分析的非线性规划模型,并采用可行弧内点算法与网格自适应方法进行优化求解,获得不同软弱夹层的厚度、倾角、深度以及软弱夹层与周围土体的相对强度影响下的边坡安全系数及破坏模式。研究结果表明:软弱夹层的厚度、倾角、深度以及相对强度对边坡安全系数及滑裂面位置的影响显著;但当软弱夹层的深度和相对强度增大到一定值时,边坡稳定性不再受其影响。本文结果与已有文献的结果吻合较好。     

反坡对边坡稳定性分析的影响探讨

在对边坡进行条分法稳定性分析时,一般情况下滑动面形状是复杂的.根据底滑面倾斜方向的不同,在条分后会出现顺坡条块和反坡条块.依据二者对边坡稳定性的作用效果不同,顺坡条块和反坡条块也可称为致滑条块及阻滑条块.虽然人们承认反坡条块的阻滑作用,但传统条分法在求解过程中并未对这2类条块进行区分,求解公式中反坡条块重力分力仍作为分母下滑力项计算.若对2类条块有所区分,将反坡条块重力分项作为分子中阻滑力项计算,显然会有不同的计算结果.对于2种计算方式的差异程度及其对计算结果的影响,进而对边坡稳定性评估的影响,至今缺乏理论上的分析.本文通过对传统条分法安全系数求解公式中2类条块进行区分,分析将反坡条块重力作为阻滑力的计算结果与传统公式的计算结果的差异,并通过推导获得2种计算方式之间的规律和特点,探讨2种计算方式对滑动面含反坡的边坡稳定性分析的适用性.研究结果可为传统条分法忽视正、反坡差异的计算方式提供有益的补充.     

边坡稳定性分析的半数值解法

进行边坡状态的非线性有限元分析 ,分析其变形的大小、塑性区的分布形态 ,推测潜在的滑移面位置。根据确定的滑动面 ,采用极限平衡法计算边坡的安全系数 ,对边坡工程的稳定性进行评价。结合一个典型边坡工程的分析 ,指出该方法能获得快捷有效的解答。     

地震作用下面板对加筋土挡墙稳定性影响研究

地震荷载作用下加筋土挡土墙一般都用拟静力法进行分析,该法很难考虑到面板对加筋土挡墙稳定性的影响。借助有限元分析方法,通过引入筋-土、面板-土、面板-面板接触单元,建立由土体单元、接触单元、面板单元和加筋材料单元组合的加筋土挡墙有限元模型。通过该模型,探讨地震荷载下不同刚度条件下面板对加筋土挡墙整体稳定性的影响。通过分析格栅最大拉应力的位置以及面板各点加速度的变化得到了加筋土面板对加筋土结构整体稳定性有很大影响的结论。在设计加筋土挡墙时,应选用刚度比较大的面板。     

边坡加筋技术在十堰北站场坪高填方边坡工程中的应用

汉十高铁十堰北站广场场坪最大填高达105 m,受地形控制无法按稳定坡率放坡,须进行支挡收坡设计,其设计难度与复杂程度国内罕见。本文立足于边坡稳定性分析经典方法 -简化毕肖普法,从筋土作用原理、加筋填料、加筋材料的物理力学参数等方面,详细介绍了十堰北站高填方场坪支挡加固的计算模型与设计方案,对高填方边坡工程加固方案提供了一个研究思路,亦对类似工况条件下的支挡加固工程具有一定的参考价值。     

青藏铁路安多试验段多年冻土斜坡路基的稳定性

青藏铁路安多试验段位于青藏高原腹地多年冻土区内，地形成10^o～20^o的斜坡。地层条件为粉质黏土、含土冰层和泥岩。路基设计时采取了3种工程措施确保斜坡路基的稳定。在试验段内设置3个测试断面，其中在热融滑塌区内2个，区外1个。每个断面布置6个测温孔、4个冻胀板、4根竖向测斜管。对2004至2006年共3年的监测数据分析可知：路基填筑后形成的人为上限改变了天然边坡的水文条件；水平位移主要发生在人为上限以上的土体，其界面为潜在滑移面。利用极限平衡法进行斜坡路基稳定性计算，结果表明，没有设置土工格栅的冻土斜坡路基在达到最大融化深度时，其稳定性系数最小。