高速公路改扩建边坡工程的稳定性数值分析

针对某高速公路改扩建过程中对边坡工程的二次开挖卸荷的稳定性问题进行分析,采用有限元软件midas／gts对边坡的开挖支护过程进行模拟,得出了开挖边坡过程中的应力场变化规律,开挖同时应对边坡及时支护。并求得了支护后的边坡安全系数。     

深圳国家基因库项目市政基础设施配套一期工程桩板墙段上部边坡稳定性评估分析

在简要阐述圆弧滑动分析采用边坡稳定性计算专业软件GEO-SLOPE软件进行计算,分析方法采用最常用的极限平衡法。极限平衡法是当前国内外应用最广的边坡稳定性分析方法。它是对边坡进行静力平衡计算,从而求出边坡稳定安全系数,并可根据分析出任意条块的剩余下滑力。当滑移面为一简单平面时,静力平衡计算可采用解析法计算;当滑移面为圆弧、对数螺线、折线或任意曲线时,通常采用条分法求解。由于采用条分法时,边坡为一超静定问题,需要对某些位置条件进行假定,因此又分为非严格条分法和严格条分法。同时边坡在不同工况条件下,其安全系数也不同。一般在自然工况下,边坡的安全系数较高,是较稳定工况,但由于本项目是在爆破振动工况及暴雨工况下分析对上级边坡的影响,故边坡稳定分析也综合考虑了施工过程中的各种工况影响。     

基于熵权-灰关联法的岩质开挖边坡安全评价模型

根据边坡稳定性评价体系, 选取边坡岩体质量评分、边坡开挖方法调整系数、高度修正系数、结构面调整系数、结构面调整值5个评价指标反映边坡的整体稳定性, 并作为安全评价模型的序列变量; 建立了熵权-灰关联安全评价模型, 将目标边坡作为系统特征序列, 12处岩质边坡作为相关因素序列, 评价了京沪高速改扩建工程沿线典型岩质边坡的安全性, 并提出工程建议; 采用FLAC3D仿真软件, 分析了不同阶段机械开挖和不同炮孔处静力爆破条件下边坡的稳定性变化规律, 以验证安全评价模型的准确性。分析结果表明: 边坡稳定性评价指标可较好地反映边坡的稳定性特征; 熵权-灰关联安全评价模型充分发挥了灰关联法在小样本数据分析的优点, 且由熵权法计算的指标权重改善了传统灰关联分析中由专家打分或平均赋权的缺陷, 使评价结果更加客观; 三级边坡和一级边坡的开挖使边坡K593+260~K593+555的安全系数分别降至1.01和1.00, 和上一级边坡相比降幅分别为34.8%、9.1%, 说明缓倾顺层岩质边坡的开挖会使岩层沿结构面滑动, 使边坡失稳; 瞬时动荷载和荷载积累效应控制静力爆破条件下边坡的稳定性, 瞬时动荷载的出现使边坡安全系数下降了7.7%, 荷载积累效应的消散使安全系数平均回升3.6%, 说明爆破对边坡的松动作用明显, 荷载积累的消散使边坡的稳定性提升。      

炭质页岩边坡合理开挖施工工艺研究

炭质页岩路堑边坡的坡体结构较为复杂.为了得到合理开挖施工工艺,利用FLAC3 D软件对边坡以不同开挖坡比、不同分级开挖高度下稳定性情况进行数值模拟,研究表明:随着边坡开挖施工,边坡安全系数越来越小;边坡每级开挖深度为10 m时,边坡安全系数最大.     

开挖边坡的三维有限元稳定分析

用强度折减有限元方法对开挖边坡进行了三维稳定性分析．计算结果表明：对于约束效应不明显的开挖边坡,边坡的初始破坏面在边坡的中部,随着折减系数的增大,边坡的破坏由边坡中部向两侧扩展,最终边坡在空间上形成匙状或贝壳状的立体土体破坏;当边坡的纵向长度与开挖深度的比值大于4时,边界约束条件对边坡稳定安全系数影响不大,可以近似地按平面应变问题进行分析;对于角部约束效应明显的开挖边坡,当边坡中部剖面发生破坏,边坡角部剖面几乎也同时达到破坏,其稳定安全系数是按平面问题分析结果的1．3倍多,类似的实际问题如果按二维平面应变方法进行分析,其计算结果应用于工程设计中是偏于保守的．     

金佛山水利工程左岸岩质高边坡稳定性分析

结合工程地质条件、边坡形态规模和变形破坏机理,考虑岩质边坡天然和饱和两种含水状态,采用有限元强度折减法对重庆市金佛山水利工程坝址区左岸岩质高边坡进行分析,研究了岩质高边坡在天然状态、开挖和加固时等不同工况下的稳定安全系数。结果表明:各种工况下安全系数满足规范要求,边坡是一个下部为顺层牵引-塑流性质、上部为压致拉裂推移式潜在滑坡。开挖部分岩体风化层有利于边坡稳定,采用锚喷加固后岩质高边坡安全系数明显提高,边坡现状整体稳定,发生大规模破坏的可能性极小。     

微震活动对岩质开挖边坡影响研究

针对贵州省贵安新区清杨路某岩质开挖边坡,为揭示其在开挖过程中内部岩体微震活动的影响,以岩石破裂过程分析系统RFPA2D-SRM为研究手段,分析了静应力作用下的边坡失稳破坏机制;并采用IMS微震设备建立了爆破震动下的边坡微震监测系统。研究结果表明:静应力作用下边坡具有较高的稳定系数;爆破诱发了边坡内部岩体呈长条带分布的大量微震事件产生,最大位移为2.56×10-4m,出现在四级台阶岩体内部,RFPA模拟出的潜在滑移面与微震事件空间分布特征整体上具有良好的一致性。     

边坡开挖支护时序有限元分析

为研究公路改扩建工程边坡稳定性的影响因素, 寻求科学的支护方法, 以柳州至南宁高速K1456+800处左侧改扩建边坡为研究对象, 利用ANSYS建立了有限元数值模型, 选择未及时支护和及时支护2种支护方式, 模拟计算了改扩建工程中6级边坡开挖过程中坡体的剪应变增量及水平、竖向位移增量; 为定量分析2种支护条件下边坡开挖过程中位移及应力的变化趋势, 选取了6个特殊节点进行监测, 主要监测内容包括测点的位移(包括水平位移和竖向位移)以及主应力(包括最大主应力和最小主应力)随开挖时步的变化情况。分析结果表明: 无论是否及时支护, 每步剪应变增量最大值均位于坡脚, 但及时支护时, 分布面积及数值较未及时支护时小, 边坡发生失稳的可能性较低; 随着开挖推进, 水平位移增量先减小后小幅增大, 竖向位移增量先急剧增大后缓慢减小, 及时支护下各测点最终位移较未及时支护情况要小; 未及时支护时最终开挖安全系数接近1.0, 及时支护后每步安全系数均大幅提高, 基本大于1.35。综上所述, 及时支护能够有效减小边坡剪切应力, 限制水平与竖向位移, 降低整体应力水平, 提高边坡安全系数, 显著改善坡体稳定性。      

超高边坡开挖对既有隧道衬砌结构安全影响分析

以某临近既有隧道的道路改建高挖方边坡工程为研究对象，利用有限差分软件模拟分析了边坡逐级开挖过程中隧道衬砌结构变形与主应力的变化规律，计算了衬砌结构安全系数进而评价隧道结构稳定性，并结合现场测量数据分析验证仿真模拟的可靠度。结果表明：随着超高边坡逐级开挖，隧道衬砌结构各部位变形均增大，最大主应力从压应力变为拉应力而最小应力均表现为压应力；安全系数大幅度降低，Ⅲ阶段右拱腰存在局部破坏风险，Ⅳ阶段拱顶与左边墙易受拉破坏；模拟值高于实际值，减少边坡爆破施工可确保隧道运营阶段的安全性，可为相似工程提供一定参考价值。     

降雨入渗下软岩边坡可靠度分析及其加固措施

针对边坡稳定性分析,考虑了边坡开挖、加固措施影响、地下水作用及降雨渗流的影响,以此作为评价边坡在各种可能情况下安全稳定性的基础.结合边坡可靠度遗传算法,对依托工程路堑边坡稳定性进行了分析.计算结果表明：原设计方案中锚杆格梁将对边坡稳定性有所提高,但锚杆格梁位置不合理,其考虑降雨入渗后的边坡安全系数仅为1.176,可靠度指标Pf为9.81%;优化加固方案后,边坡在降雨入渗条件下的安全系数提高到1.320,可靠度指标Pf为1.23%,加固后的边坡稳定性较好,其计算思路将对类似的降雨条件下强风化岩质边坡的稳定性分析及加固措施的优化有一定指导作用.     

深挖路堑边坡加固防护设计研究

结合某公路深挖路堑实际案例,对边坡稳定性进行了分析,提出了边坡加固防护设计方案,并详细阐述了边坡开挖的爆破方案,以期为类似工程提供参考。     

基于拟静力法的土质边坡地震稳定性影响因素分析

分析了地震力的偏角及边坡的几何和物理特征对土质边坡地震稳定性的影响,探讨了不同分析方法计算得到的安全系数的差异.结果表明:当地震力与边坡的主滑方向一致时,此时对应的安全系数最小;内摩擦角较内聚力对边坡的地震稳定性的影响更加显著;不同的分析方法得到的安全系数各异,在工程实践中建议采用Janbu法来分析边坡的地震稳定性.     

江密峰至延吉高速公路边坡稳定性和防护措施研究概述

为《吉林至珲春高速公路工程边坡稳定性评价及防护措施研究》研究课题部分内容,课题组通过现场调查、工程地质勘探、工程类比、室内试验、数值分析和极限平衡计算等方法,对高速公路沿线拟开挖工程边坡稳定性分析研究,提出了高速公路开挖工程边坡的处理措施,为为江密峰至延吉高速公路边坡稳定设计提供了依据。     

通青公路边坡失稳成因分析及治理研究

在分析通青公路地质环境条件的基础上,对该路段边坡失稳的形态、变形特征以及气象水文、地形地貌和工程活动等主要因素对边坡稳定的影响进行了研究,并对该线路中边坡失稳的形成过程和机理进行了分析。研究结果表明,由于开挖使得边坡植被遭破坏,表层岩土体风化严重及降雨入渗导致边坡岩土体浸水软化,其抗剪强度降低或丧失,形成坡面开裂和坡脚剪切破坏,滑面贯通造成边坡失稳的产生。结合工程实际对该处边坡失稳进行了处治设计,提出削坡卸荷＋地表地下排水＋坡脚支挡防护的综合治理措施,同时采用渗流有限元与普遍极限平衡法相耦合的方法,对通青公路k4＋330段边坡不同工况下稳定性进行分析。计算结果表明：处治前边坡在持续降雨情况下处于不稳定状态;处治后边坡在边坡天然状态和饱和状态抗剪强度降低的情况下,其安全系数都得到了提高。     

基于有限差分的路堑边坡分步开挖稳定性研究

以太原二环高速公路凌井店至龙白段(东二环)为依托,基于FLAC有限差分法,对边坡开挖过程中水平、竖向位移及塑性区发展情况进行模拟分析,利用极限平衡法计算开挖过程中边坡安全系数。根据计算结果给出边坡处治方案,为类似高速公路边坡设计提供参考。     

基于尖点突变理论的岩质边坡稳定性分析

建立了岩质边坡稳定性评价的力学模型,推导了边坡突发失稳的力学条件判据,应用尖点突变理论对岩质边坡开挖过程中的稳定性进行分析,比较了刚性极限平衡理论在分析岩质边坡稳定性中存在的不足。计算结果表明:利用刚性极限平衡法计算的边坡稳定性系数为0.989,小于1,即边坡不稳定;利用尖点突变理论计算的边坡刚度比为1.120,大于水致弱化系数的倒数0.806,即边坡稳定,与实际相符,因此,可应用尖点突变理论分析各种影响因素复杂的岩质边坡的稳定性。     

某高速公路不同坡向情况下的边坡稳定性分析研究

坡向是边坡工程的重要地形因子,为探讨坡向对边坡稳定性的影响,以某高速公路边坡为研究对象,选取纯土以及根土复合体进行直剪试验,测定粘聚力和内摩擦角,分析根系对土体抗剪强度指标的影响,结合直剪试验结果应用FLAC数值模拟软件计算阳坡和阴坡两种情况下的边坡稳定安全系数,并针对安全系数计算结果进行显著性分析,分析结果表明:植物根系增加了土体的粘聚力,而对土体的内摩擦角影响较小;在坡高相同、坡度不同的条件下,阴坡的稳定安全系数要高于阳坡,并且稳定安全系数随坡度的增加而减小。     

爆破震动对路堑边坡的数值模拟

开挖爆破是山区路堑边坡的常用施工方法,爆破开挖会对周围边坡造成严重危害,因此有必要研究爆破震动波对既有边坡的影响。市政规范规定50 m为铁路保护范围,该范围内禁止爆破施工,200 m范围内为控制性爆破范围。选取振速接近1.5 cm／s的实测爆破震动波,对工程实例场平边坡进行数值模拟。由于边坡距北侧现状渝怀铁路50 m ,在对地块进行场平开挖时,需采取控制性爆破施工,文中模拟爆破震动对该边坡的影响。结果显示：U X位移主要集中在坡面坡脚位置,UY位移从上至下呈依次减小趋势;应力分布从上至下逐渐增大,最大应力集中在坡底处;加速度时程曲线坡顶波动最为激烈,坡脚次之。本次模拟采用的炸药用药量对该边坡基本不造成危害。     

FLAC在高液限土路堑边坡前期稳定性分析和处治后评价中的应用

结合石忠高速公路高液限土路堑边坡特殊的工程性质,利用FLAC对边坡进行了前期稳定性分析;得到了一定坡度下坡高与安全系数的拟合关系式及一定坡度下边坡的临界高度,为沿线路堑边坡的稳定性评价提供理论依据。分别模拟了削坡和挡土墙处治边坡的过程,并对边坡的稳定性及处治效果做出评价,为采用合理的处治措施提供依据。     

顺层岩质路堑边坡稳定性数值极限分析

针对顺层岩质路堑边坡稳定的关键影响因素,采用有限元强度折减法,研究了边坡高度、坡顶堆载及工程防护对具一组贯通软弱结构面的顺层岩质边坡模型稳定性的影响,并与传统极限平衡法进行了对比验证。研究结果表明:边坡坡度大于岩层倾角时对稳定不利,安全系数随边坡高度增加而降低;坡顶堆载时,安全系数的降低取决于荷载和贯通塑性区的相对位置;挡土墙或锚杆通过对塑性区贯通带的阻截使塑性区转移到其他更薄弱的结构面,从而提高安全系数,塑性区贯通带的转移去向取决于初始支撑强度;基于Drucker-Prager屈服准则的安全系数有限元计算结果比基于莫尔-库仑准则的传统极限平衡法计算结果平均高出约22%,与郑颖人等约为25%的研究成果非常接近,说明有限元强度折减法可行。