增湿条件下膨胀土边坡稳定性影响因素有限元分析

为研究雨季土体增重、强度降低及膨胀作用这三项影响膨胀土边坡稳定性作用因素的主次关系,基于热膨胀比拟增湿膨胀原理,考虑水平、竖向间的差异膨胀性,推导土体增湿膨胀的应力-应变方程,利用无荷膨胀率试验有限元模型进行参数验证;针对某铁路膨胀土边坡,建立ABAQUS有限元强度折减模型,采用正交试验极差分析法,研究含水率变化条件下边坡稳定性影响因素的作用效应及敏感性。研究表明:当初始含水率较低时,土体强度降低对边坡稳定性的影响最为显著,膨胀作用次之,土体增重影响相对较小,随土体初始含水率增大,膨胀作用、土体增重的影响减弱;土体初始含水率较低时,考虑土体水平、竖向间差异膨胀性计算得到的稳定安全系数较传统的各向同性膨胀假设结果低0.11~0.13,随含水率的升高,差异膨胀性的影响减小。     

基于SEEP/W的降雨条件下黄土边坡稳定性分析

在对边坡进行稳定性分析的过程中,通常是在饱和状态的静水(孔隙水)压力理论基础上来考虑。而在很多实际工程中,边坡发生失稳变形或者破坏往往是由于其处于非饱和状态,在降雨过程中边坡会由非饱和状态向饱和状态转化。使用非饱和土体渗流分析软件SEEP/W,分析非饱和黄土边坡的孔隙水压力和体积含水率分布场,并将其耦合到SLOPE/W中进行黄土边坡稳定性分析,探讨抗剪强度和孔隙水压力的变化。     

考虑降雨影响的框锚支护结构稳定性动态分析

研究目的:现有的框架预应力锚杆柔性支护结构(简称"框锚支护结构")的整体稳定性分析方法均未考虑降雨入渗的影响。为探索降雨入渗对框架预应力锚杆柔性支护结构稳定性的影响规律,基于Geo Studio软件,采用Van Genuchten模型对非饱和黄土的土-水特征曲线和渗透系数特征曲线进行拟合,进而对降雨条件下非饱和黄土边坡内部渗流场进行模拟,采用非饱和土强度理论确定黄土的强度,提出一种土体含水率变化时摩擦型灌浆锚杆极限抗拔承载力的计算方法,对降雨入渗条件下的框架预应力锚杆柔性支护结构的整体稳定性进行动态分析。研究结论:(1)锚杆锚土摩阻力和极限抗拔承载力随着土体含水率增大迅速降低;(2)降雨持时超过12 h后,雨水入渗对锚杆承载力的影响比较明显;(3)不考虑和考虑含水率变化对锚土摩阻力的影响,边坡安全系数变化差异较大;(4)降雨入渗对框架预应力锚杆柔性支护结构的整体稳定性影响不容忽视,分析时应考虑含水率变化对锚杆极限抗拔承载力的影响;(5)本研究成果能为非饱和黄土地区框架预应力锚杆柔性支护结构考虑降雨影响的设计和施工提供指导。     

基于Monte-Carlo模拟的余王扁边坡可靠性分析

介绍了Monte-Carlo法的基本原理,以西安市雁塔区余王扁黄土高边坡为例,应用岩土工程和岩土环境模拟计算仿真软件Geostudio-slope/w,采用摩根斯坦—普拉斯法(Morgenstern-Price)边坡稳定性分析方法,对该边坡不同工况下的可靠性及稳定性进行分析,得出了相应工况的稳定系数、可靠性指标和破坏概率,计算结果与实际相吻合,从而实现了Geostudio软件与蒙特卡罗法的结合,也为黄土高边坡可靠性分析提供了参考.     

广义对数螺旋型滑面模型的构建与验证

临界滑动面的合理确定是边坡稳定性分析的关键问题之一。传统的边坡滑动面假设方法构造生成的潜在滑动面形式单一,且无法考虑复杂边坡中土层强度参数变化对临界滑动面形状的影响,从而降低了边坡稳定性分析结果的可靠性。基于此,提出一种新的广义对数螺旋型滑面模型,该模型可生成包含传统圆弧滑动面和对数螺旋滑动面在内的多种形式的潜在滑动面;并针对非均质边坡中各土层抗剪强度不同的特点,采用多中心分段构造策略,将该滑面模型应用于非均质边坡稳定性分析中。基于极限平衡理论计算滑动面安全系数并搜索临界滑动面,对边坡进行稳定性评估。选取多个均质边坡及多种型式的非均质边坡(水平分层、倾斜分层和斜折线分层)经典算例与现有研究成果以及数值模拟软件获得的结果进行对比分析,验证该滑面模型的合理性与优势性。研究结果表明：文中方法计算所得安全系数与其他方法相比更小,相对误差在5%以内。能够得到传统滑动面假设方法下难以搜索到的临界滑动面,并与数值模拟结果吻合度较好,稳定性分析结果更接近实际情况。由此说明,此方法用于均质边坡及非均质边坡稳定性分析是合理可行的,有望为工程实践提供更优的临界滑动面解决方案。     

降雨对土体边坡稳定性的影响

应用非饱和土水分运动基本理论建立了二维降雨入渗 计算模型,编制了计算程序,用于计算雨后土体的瞬态含水率 分布,将总粘聚力引入抗剪强度公式,采用极限平衡方法,讨论 了降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性的影响。     

铁路刚构斜拉桥主墩大型基础深切灰岩顺层山坡治理技术

以黔张常铁路长湾澧水大桥2号墩大型基础深切灰岩顺层山坡的加固为依托,通过分析灰岩中软弱夹层的形成、层位及边坡稳定性,确定边坡的治理措施。对灰岩节理发育情况和滑面进行地质调查,结合钻孔判定软弱夹层的层位;再结合边坡稳定性检算,分析边坡的稳定性。研究结果:层面充填泥土的浅层灰岩处于临界状态,遇扰动可能滑动;基坑开挖后,按深层层面抗剪强度检算的边坡稳定系数不能满足要求。优化设计与施工组织,采取降低临空面高度、减少施工因素影响、加固边坡等综合治理措施。     

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.     

膨胀土(岩)湿化性的影响因素及降低湿化性的途径和方法

通过对西南地区8种典型膨胀土(岩)的湿化性试验,研究了矿物成分、粒度成分和微观组构、裂隙性、胶结性和初始含水率对膨胀土(岩)湿化性的影响作用,讨论了重塑土样的湿化性受干密度的影响规律。亲水性粘土矿物和粘粒含量愈多,湿化后的颗粒愈细腻;裂隙密度Imf愈大,湿化速率υt愈快;但湿化速率υt却随胶结系数I的增大呈递减变化;初始含水率w与湿化率At的关系曲线呈降梯形分布,存在两个临界含水率w1、w2;干密度ρd与完全湿化时间t100的关系式为t100=AρBd,A、B为回归系数。最后总结了降低湿化性的途径和方法:①进行土质改良,降低湿化性,提高膨胀土(岩)强度;②对边坡进行合理的支挡防护,降低大气营力的作用程度,减少和控制湿化作用深度,提高边坡的整体和局部稳定性。     

川西全强风化卵石土边坡稳定性影响因素分析

研究目的:四川西部地区分布大量的全强风化卵石土(Q₂、Q₃)地层,该类边坡遇水易软化失稳,出现垮塌、溜坍等灾害。以川西铁路典型边坡工程为依托,利用颗粒流数值模拟分析该类边坡破坏及发展的全过程动态问题,研究坡率、坡高、含水率三种因素对边坡稳定性的影响,获得敏感性顺序,提出边坡设计时坡率、坡高的控制建议,为风化卵石土地层的边坡工程建设提供技术支撑。研究结论:(1)全强风化卵石土边坡整体失稳时符合牵引式滑动特征,滑体呈现散体状;(2)该类边坡稳定性因素敏感性顺序为：坡率>坡高>含水率,当坡率由1∶1.5增加至1∶0.75时,边坡稳定性系数降幅达1.9,含水率由14%增加到16%时,软化作用明显,坡高较小时边坡更稳定;(3)建议边坡设计时,坡率小于1∶1.25,坡高控制在8 m以下,并做好防排水措施,使边坡含水率控制在14%以下;(4)本研究可为川西地区全强风化卵石土边坡稳定性分析和防护设计提供依据。     

基于范例推理结构型岩体边坡稳定性评价

研究目的:山区高速公路建设不可避免地会遇到众多岩石边坡的稳定性问题,现行的岩石边坡稳定坡度设计时很少考虑岩体结构对边坡稳定性的影响.研究结论:对源范例边坡进行回判,回判率达85%以上.对常张高速公路12处结构型岩石边坡稳定性进行评判,结果与实际情况相符,说明本文提出的结构型岩石边坡稳定性评价模型是有效的.该方法可为道路边坡工程设计提供指导.     

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。     

基于极限分析有限元与强度折减法的边坡稳定性分析方法

采用极限分析有限元结合强度折减理论对边坡稳定性进行研究,定义无量纲参数P并将所得边坡安全系数作为判定边坡是否失稳的依据,将计算所得安全系数与已有文献结果进行比较验证,验证结果表明所采用方法能够更好地评估边坡稳定性。对不同参数影响下的边坡稳定性进行分析,讨论了摩擦角对边坡失稳破坏模式的影响。研究结果表明:所采用方法求得的安全系数上下限差值小于1%,可以用上下限的平均值来评估边坡安全系数;边坡坡脚、摩擦角和P对边坡稳定性均有很大的影响。     

高速公路填砂路基边坡稳定性分析

研究目的：为解决优质路基填料日益匮乏的难题，填砂路基在我国冲积平原缺土富砂地区高等级公路建设中受到重视，其边坡稳定性是填砂路基设计与施工的控制要素之一。基于剪切强度折减法，就影响填砂路基边坡稳定性的各设计参数进行敏感性分析，提出增强填砂路基边坡稳定性措施，为高速公路建设提供依据。研究结论：剪切强度折减法能合理分析填砂路基的边坡稳定性；填砂与地基、包边土的抗剪强度指标（主要指粘聚力c值）数值大小的匹配关系将直接影响到路堤安全系数值，可采取放缓路堤边坡、加强填砂-包边土界面的施工处理与路堤的压实等办法来提高高速公路填砂路基的边坡稳定性。     

基于塑性变形理论的圆形抗滑桩边坡稳定性分析

圆形截面抗滑桩广泛应用于边坡加固和地质灾害治理工程中,传统的圆形截面抗滑桩理论和经验计算公式未考虑土-拱效应,因此计算结果不合理。本文基于Ito塑性变形理论,考虑桩-土相互作用的土-拱效应,推导出圆形截面抗滑桩在考虑土-拱效应时计入桩土摩擦力的水平分布力计算公式以及边坡稳定性系数F_s;并结合工程算例,讨论了土体重度、黏聚力、内摩擦角和桩间距对边坡稳定性的影响,研究结果表明:(1)通过推导的水平分布力公式,可得圆形截面抗滑桩的布桩位置对桩身抗力和边坡稳定性系数的影响,边坡稳定性系数在抗滑桩距离坡脚约为0.5L时最大,0.4~0.6L时处于稳定状态;(2)黏聚力和内摩擦角对边坡稳定性起着决定性的影响因素,土体的重度对边坡稳定性的影响并不明显,当桩身距离坡脚0.5L时,边坡土体的重度对边坡稳定性影响更加明显;(3)在考虑边坡稳定性和工程造价的条件下,采取2~2.5倍桩径距离进行布桩可以达到良好的工程效果。     

蒙内铁路膨胀土边坡入渗规律及防护效果

针对肯尼亚蒙内(蒙巴萨—内罗毕)铁路蒙巴萨西站膨胀土边坡开展边坡人工模拟降雨入渗试验,研究含水率、基质吸力和法向变形的变化规律,并分析了浆砌片石对雨水入渗的抑制效果。结果表明:降雨入渗引起土体含水率和饱和度上升,基质吸力下降,从而降低了边坡的抗剪强度;降雨初期,膨胀土出现较小的体积收缩;随着降雨时间的持续,土中含水率升高,土体出现了膨胀变形;浆砌片石对膨胀土边坡的防护效果显著,可用于非洲地区膨胀土边坡的防护。     

降雨入渗对边坡稳定性的影响研究

降雨入渗直接影响着边坡岩土体中渗流场的分布,持续的降雨一方面使边坡浸润线逐渐抬升,边坡体非饱和区的含水量逐步增大,内聚力降低,孔隙水压力增大,降低边坡岩土体的抗剪强度;另一方面,边坡岩土体中饱水厚度逐渐增加,一定程度上增加了边坡的下滑力,进一步诱发边坡的变形与滑移。因此,通过建立不同降雨强度下边坡岩土体渗流场有限元模型,定量分析降雨强度对边坡稳定性影响,并结合模拟渗流场中孔隙水压力等值线图,用改进极限平衡法对不同降雨强度下边坡进行稳定性分析。     

黄土边坡稳定性分析方法研究

研究目的:为了寻求一种新的黄土边坡稳定性分析方法,解决极限平衡法不能将黄土垂直节理发育特性纳入到分析过程中的弊端,本文采用ABAQUS软件,利用有限元法对黄土路堑边坡进行数值模拟,在黄土边坡稳定性分析中对岩、土体内部节理、裂隙参数进行计算.研究结论:利用有限元法对黄土边坡的稳定性进行分析,能够考虑黄土边坡垂直节理发育的特性,与极限平衡法相比,有限元法对黄土边坡稳定性分析具有明显的优越性.算例表明ABAQUS有限元软件中的节理材料模型适用于黄土边坡,ABAQUS软件在黄土边坡稳定性分析方面具有良好的适用性.     

基于FLAC~(3D)纤维石灰土路基边坡稳定性分析

通过室内试验研究了红黏土、纤维土、石灰土和纤维石灰土在浸水条件下的抗剪强度指标。基于试验结果,采用FLAC~(3D)软件对纤维石灰土路基边坡安全系数进行数值计算。计算结果表明,纤维石灰土路基边坡安全系数为红黏土路基边坡的2.1倍,红黏土填料中添加玻璃纤维和石灰对路基边坡稳定性有显著影响。研究结果可为类似工程提供借鉴。     

锚索框格梁支护某二级公路边坡的数值模拟

利用有限差分强度折减法,讨论自然状态下的边坡稳定性情况,对锚索框格梁支护结构受力及其对边坡稳定性影响进行分析,并将各开挖步下的边坡稳定性情况进行了对比,计算结果表明：经锚索框格梁加固支护后,边坡稳定性显著提高,锚索对土体起到明显的反向锚固作用,同时,边坡滑动面首次出现在开挖支护面之上,表现为潜在的滑体将越过支护面滑出,为满足边坡的使用功能,需作长远考虑。