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%。     

考虑地震力效应的台阶式边坡可靠度分析

在地震多发地区,设计和施工都需要考虑地震力作用对边坡稳定性的影响。针对地震力作用下的台阶式边坡稳定性问题,结合极限分析方法和随机响应面法,建立了一种计算效率较高的边坡可靠度分析方法。首先,利用拟静力法将地震力效应转换为作用在边坡水平方向上的荷载,同时将地震力系数和土体特性均视为随机量;然后基于上限法原理和强度折减法,推导得到考虑了地震力效应的台阶式边坡稳定功能函数;由于该方程表达式是一个隐式函数,因此,利用随机响应面法得到原功能函数的近似显式表达式;最后,通过蒙特卡洛法模拟近似的显式函数,最终计算得到边坡的失效概率。通过工程实例的对比分析表明,该方法的精度与传统的蒙特卡洛方法相当,但是计算过程相对简易高效,可以有效地应用于考虑地震力效应的台阶式边坡可靠度分析。     

不同地震力偏角下线性边坡的稳定性分析

为了解决线性边坡在地震荷载下的稳定性问题,使用毕肖普法,考虑受地震力影响产生切向力和竖向力,建立线性边坡受力模型。对不同地震力偏角范围内一阶边坡安全系数计算公式进行推导。编写计算机软件进行迭代计算,得出在不同地震力偏角时线性边坡的安全系数和最小安全系数所对应的地震力偏角,以及安全系数随不同地震加速度与震动时刻的变化规律,为线性边坡抗震设计提供重要的参考依据。     

考虑孔隙水压力作用的二级边坡稳定性上限分析

二级边坡与简单边坡或单级边坡相比,能够在不放缓坡度的情况下提高边坡的稳定性,具有广泛的工程应用价值,在考虑孔隙水压力作用下对二级边坡的稳定性进行了分析,对孔隙水压力的做功功率进行了推导,求出了二级边坡在孔隙水压力作用下的上限解,采用序列二次规划算法对其进行优化计算,并利用工程实例对其解的有效性进行了验证,分析边坡土体物理强度指标在考虑孔隙水压力的作用下对边坡稳定性的影响。     

地震力作用下高速公路高边坡稳定的可靠性分析

影响边坡稳定性的因素多而复杂,并且具有不确定性,再加上地震力的作用使得传统的安全系数法计算的安全系数具有不确定性。本文在传递系数法的基础上运用蒙特卡洛法对十堰-天水高速公路K223＋560～K223＋840段的高边坡在地震力作用下的稳定进行了可靠性分析,并通过传递系数法验证计算,论证了蒙特卡洛法分析地震力作用下边坡稳定的可行性。分析表明：地震力作用下影响边坡稳定的主要因素,抗剪强度参数c、φ值服从正态分布,地震加速度服从指数分布,前提是假定三者相互独立。选用不同地震加速度0,0．05,0．10,0．15分别进行大量的模拟计算,得出边坡的可靠性指标随着地震加速度的增大而减小,表明该段高边坡需采取防护措施。     

四川雅安高速公路路基反压体边坡稳定性分析

四川雅安高速公路路基右侧边坡大部分位于瀑布沟水库库区,且场地地震烈度为Ⅶ度.针对该公路削坡反压体的边坡设计,采用极限平衡Morgenstern— Price方法,分别考虑自重、自重+静水压力、自重+地震力和自重+静水+地震作用下4种工况,计算分析了各种工况下该公路边坡的稳定性.计算结果表明:各种工况下该路段反压体边坡在...     

基于地震动力响应的强风化花岗岩公路边坡稳定性分析

针对处于高烈度地震带地区的公路边坡,在进行稳定性分析时地震力是一个重要因素.汶川地震后对地震波传播有了新的认识,即垂直加速度和水平加速度几乎一样大小.针对强风化层花岗岩边坡稳定性的研究,结合动力有限元方法,运用动力时程法分析水平和垂直地震动荷载条件对边坡稳定性的影响.并与具体的工程实例相结合,通过计算结果得到的应力、位移等变化趋势,确定边坡在地震力的作用下的潜在不稳定区域.为了保证坡体上桥桩的稳定,得出边坡受到地震动荷载作用后对桥桩的影响,针对边坡的失稳提出相应的支护措施建议.     

二级岩质边坡稳定性的非线性上限解

岩土体强度具有明显的非线性特性,采用非线性的岩体强度准则对岩质边坡的稳定性评价具有重要的应用价值。以Hoek-Brown破坏准则描述岩体的强度特性,采用等效切线法获得该破坏准则的等效粘聚力和等效内摩擦角,以用于岩质边坡稳定性计算。此外,采用地震作用系数考虑水平地震力的影响,推导出二级岩质边坡的稳定性系数表达式和安全系数方程。在此基础上,运用数值优化方法,计算最优的临界解。通过对比分析,第一级边坡坡角越小,地震作用系数增大使边坡稳定性降低的程度越明显。综合考虑边坡安全性和工程量,优化了台阶边坡的设计方案,取得良好的应用效果。     

考虑坡顶倾角的土质裂隙边坡稳定性分析

自然界或人工填土边坡常因裂隙的出现而导致其稳定性降低。裂隙的发育不仅与岩土体的材料性质相关，还取决于边坡的几何形态。为了研究边坡的坡顶倾角对裂隙边坡稳定性的影响，基于极限分析上限定理，以坡顶存在一定倾角的裂隙边坡为研究对象，利用平面应变的对数螺旋旋转机构对其进行计算和分析。考虑静力作用和地震力作用的影响，构建了在这2种作用力下裂隙边坡的速度相容运动场及相应的能量平衡方程。采用裂隙的深度和位置均未知、裂隙的深度已知而位置未知、裂隙的位置已知而深度未知这3种计算模式，通过序列二次规划程序计算了不同坡体参数（坡角β、坡顶倾角α、内摩擦角φ）、不同地震力（k_h=0.1，0.2，0.3）作用下裂隙边坡的稳定性系数。结果表明：与坡顶水平相比，坡顶倾角越大，边坡的稳定性系数减小百分比越大；考虑坡顶倾角与否，稳定性系数相差高达15%，并且地震力越大，坡顶倾角对稳定性系数减小百分比的影响越明显；随着坡顶倾角增大，临界裂隙的深度会逐渐增大，其位置也会逐渐远离坡肩；裂隙在坡顶一定范围内时边坡的稳定性系数才会降低，而坡顶倾角和地震力的影响会使得这一坡顶范围增大；在静力作用下，随着边坡坡角增大，稳定性系数减小百分比呈先增大后减小的趋势。最后，通过OPTUMG2对计算结果进行验证可知，该研究对裂隙边坡坡顶倾角的考虑具有合理性。     

基于滑动面深度的地震作用下边坡强度参数反分析

边坡参数反演是获取边坡强度参数的重要手段.与传统的安全系数及位移反分析不同,提出了基于滑动面深度的边坡参数反演方法.基于极限分析上限定理,利用拟静力方法,计算了地震力作用下边坡的外力功率与内能耗散表达式,并结合强度折减法,推导了简单边坡在地震力作用下的安全系数公式.利用优化算法得到边坡的最小安全系数后,可以求出边坡在地震力作用下临界滑动面的方程,得到边坡不同位置的滑动面深度.并利用滑动面深度对强度参数进行反演.计算结果表明,随着地震加速度的增大,边坡的滑动面深度逐渐增大.通过数值计算与工程实例的对比,证明新方法是有效可靠的.     

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。     

考虑拉剪耦合作用地震边坡稳定性分析

基于拉剪耦合作用,对Mohr-Coulomb强度准则进行修正。在不同坡高、不同高宽比的边坡底部入射3条经典地震波,对边坡进行动力稳定性分析。首先采用显式迭代子增量法编写考虑拉剪耦合作用的Mohr-Coulomb强度准则子程序,并在边坡模型的截断边界添加黏弹性人工边界、输入等效地震荷载,模拟边坡受到的地震作用;然后以单元分别受到压缩和拉伸作用为例验证子程序的正确性;通过与已有地震边坡的研究结果对比,表明在地震边坡分析中若不考虑材料的拉剪耦合作用,得出的结论偏危险;最后在边坡底部垂直入射3条地震波,分析不同坡高、不同高宽比的边坡在2种强度准则下安全系数的区别。研究结果表明：不同边坡（坡高、高宽比不同）在不同地震波（El-Centro,Kobe,Northridge）作用下的安全系数各不相同,但安全系数都随坡高增加和坡角增大而降低;考虑拉剪耦合作用边坡的安全系数小于不考虑拉剪耦合作用边坡的安全系数,并且其安全系数的变化各有特点;坡高和高宽比的变化影响边坡对地震波频段的响应;分析地震边坡的稳定性,应综合考虑材料的拉剪耦合作用以及边坡高度和高宽比的变化规律。     

地震作用下的层状岩质边坡块状-弯曲倾倒解析分析

为了进行地震作用下块状-弯曲倾倒破坏边坡的稳定性评价,基于极限平衡理论,运用逐步分析方法,建立了地震荷载作用下块状-弯曲倾倒破坏的地质力学模型,并推导出了地震荷载作用下块状-弯曲倾倒破坏的解析公式,分析了地震荷载对岩质反倾边坡稳定性和破坏模式的影响。采用边坡几何力学参数、潜在破坏岩块编号及地震影响系数作为稳定分析中的变量,运用MATLAB编写了求解不同变量下的边坡安全系数和破坏模式的计算程序,此外,还将该方法与传递系数法、数值模拟结果进行了对比分析。研究结果表明：随着地震惯性力的增大,边坡稳定性逐渐下降;部分相邻块体的潜在破坏模式不同,滑移破坏和倾倒破坏交叉出现,但随着地震影响系数的增大,整体破坏模式逐渐由倾倒破坏转变为滑移破坏;随切坡角度增加,边坡的稳定性下降,较易发生倾倒破坏;不同地震影响系数下岩层厚度对边坡的影响不同。     

公路黄土路堑高边坡坡型选择研究

基于大量调查资料,归纳出了黄土路堑高边坡的8类地质结构模型。以"宽台陡坡"的设计思路,通过对不同坡型下黄土路堑高边坡的稳定性及应力应变分析,提出了按工程地质区推荐的公路黄土路堑高边坡坡型设计方案。该方案已在陕西省已建和在建高速公路黄土路堑高边坡设计中得到应用,取得了良好效果。同时,对黄土地区的其他省区公路建设具有参考价值。     

高原铁路大型弃渣场工程特征与稳定性研究

以高原铁路某区间弃渣场为依托,结合渣场弃方量、海拔高度、气候条件、渣体类型等多方面特征,从渣场选址、植被防护及抗震设计等方面开展弃渣场稳定研究与探讨。结果表明:大型渣场选址应结合铁路特点综合考虑;加强行洪论证、暴雨工况论证和地震工况论证;植被防护应因地制宜;挡渣结构类型应结合地震作用选择。通过对具体实例进行渣场稳定性分析,得到渣场在地震工况和暴雨工况下稳定性降低,二者共同作用时,稳定性急剧降低,易发生渣坡失稳。     

德尔菲法在边坡支挡设计方案优选中的应用

针对边坡支挡设计前期信息少且设计方案影响因素多的问题,提出用德尔菲法优选边坡支挡方案的新方法。以昆洛线K1+440～+780边坡为例,聘请15位专家,经两轮征询,对边坡支挡稳定性、造价、工期、结构耐久性、对环境影响和施工安全6项方案优选的权重进行了研究,应用加权求和法得到方案的优劣排序。研究结果表明:优选方案与实际相符,可为工程设计提供重要依据。     

软基高填路堤沉降及边坡强度折减稳定性分析

利用固结理论及强度折减稳定性分析方法,对软基地区高填路堤的沉降规律以及边坡强度折减进行了稳定性分析,求得不同阶段的稳定性系数．．本文研究结果表明,相对于传统极限平衡条分法计算稳定性系数;隹确性高,具有更好的工程实际价值,对软基地区高填路堤设计和施工有一定的指导意义。     

地震作用下土质边坡动力稳定性分析

地震作用下边坡稳定性评价指标主要有永久变形和稳定安全系数。永久变形直接通过数值计算得到;稳定安全系数计算是在其地震反应分析基础上进行的。通过数值计算,可确定潜在滑动面上的初始应力及地震作用下各时刻的应力分布,然后根据潜在滑动面单元的初始静应力和动应力时程,计算各时刻的边坡动安全系数,得到边坡的动安全系数时程。文中最后结合一土质边坡进行了动力稳定性分析,得到了地震作用下边坡的变形规律和安全系数变化规律。     

考虑降雨对土体强度影响的公路高边坡稳定分析

边坡工程中,土体一般处于非饱和状态,将非饱和土力学理论应用于边坡稳定分析,已成为当今岩土工程研究中的一个热点。总结了非饱和土力学理论,特别是土水特征曲线的研究现状,利用土水特征曲线,建立了一个非饱和土含水量与强度的关系式,并用来对粤赣高速公路残积土高边坡进行了稳定分析。揭示了土体含水量在高边坡稳定分析中的重要作用,提出把含水量作为边坡稳定分析的一个重要参数,该计算分析思想在高速公路高边坡设计和施工中具有广泛的参考价值。