边坡稳定性分析中的有限元极限平衡法

从边坡稳定性有限元分析方法和极限平衡法基本原理入手,提出了适合于边坡稳定性分析的有限元极限平衡法。以浅变质岩边坡潜在滑动面上的切向和法向弹簧模拟滑坡体和滑床之间的接触摩擦问题,对某高速公路路堑边坡进行了数值模拟,分析了边坡内应力和变形特征,以及渐进破坏的发展过程,对传递系数法和有限元极限平衡法用于浅变质岩风化层边坡稳定性分析的计算结果进行了对比分析。结果表明,采用边坡潜在滑动面上的法向和切向弹簧单元模拟滑坡体和滑床之间的接触摩擦问题能够真实反映边坡潜在滑动面上应力重分配过程和特点,得到边坡失稳破坏的真实稳定安全系数,有限元极限平衡法分析边坡稳定性是一种有效可行的方法。     

挤压带对偏压隧道边坡稳定性的影响与治理

以贵州某高速公路一浅埋偏压连拱隧道为背景,从工程实际出发,结合有限元数值模拟探讨挤压带对偏压隧道边坡稳定性的影响及治理措施。分析结果表明,挤压带对边坡稳定性起到主要控制作用。有限元数值模拟结果显示,由于挤压带的存在,边坡顶部沿挤压带下缘处开裂,这与实际观察结果一致;计算结果还表明,在右硐室、强风化带及挤压带交接处,出现剪应力集中,导致局部剪切破坏,边坡可能沿着此条潜在滑动面失稳。针对挤压带力学性能差以及由此引起强风化带开裂、剪切损伤而导致强度下降的情形,提出了抗滑桩与钢花管注浆共同作用的治理方案。地表注浆有利于提高隧道顶板岩体的完整性和强度,对隧洞施工安全及为重要。     

基于强度折减法的边坡稳定性参数敏感性分析

以数值计算是否收敛和边坡塑性区贯通为边坡失稳的判别标准,利用Flac3d和ABAQUS软件用强度折减法对3种不同土质边坡的稳定性计算进行对比分析。分析表明:对于软黏土和硬黏土,Flac3d计算结果偏大,ABAQUS结果偏保守,而对于弱膨胀土,结果则相反;当边坡坡度在15°附近时,ABAQUS计算的安全系数小于Flac3d,3种土质边坡有相同的规律;当坡度超过30°以后,两种软件的计算结果吻合程度很好;在45°时,两者计算结果偏差最大。对于硬黏土,Flac3d计算结果大于ABAQUS,对软膨胀土,则相反;土质材料、边坡坡角以及剪胀角对滑动面位置会产生一定程度的影响。硬黏土滑动面位置比较浅,软黏土和弱膨胀土滑动面位置较深。     

边坡稳定性分析力学验算

边坡稳定性分析的力学验算包括直线滑动面法和圆弧滑动面法。     

基于强度折减法的铁尾矿砂路基边坡稳定性分析

采用Plaxis分析了不同工况对路基边坡总量位移、总剪切应变以及固结完成后边坡安全系数的影响。研究表明:铁尾矿砂路基边坡潜在滑动面呈类圆弧状,贯穿路堤坡脚,边坡极易沿浅层滑动面滑移,造成失稳;设置包边土后,路基边坡潜在滑动面逐渐向路基内部和基底深部发展,有效抵抗了下滑力,安全性逐渐增大;设置包边土后铁尾矿砂路基安全系数明显提高,是提高边坡稳定性的有效方法,在设置包边土的尾矿砂路基上铺设土工格栅可一定程度上提高路基边坡稳定性。     

平面滑动型岩质边坡地震动力响应

为探讨地震荷载作用下顺层岩质边坡的失稳机理,采用疲劳强度理论分析地震载荷作用下边坡岩体力学性质的变化.将地震波简化为弹性波,对结构面产生等效静态应力,得出了顺层边坡沿结构面失稳的破坏判据,并以汶川地震中唐家山高速滑坡为例,验证了破坏判据的合理性.研究表明,顺层边坡沿结构面失稳主要取决于结构面倾角、内摩擦角、结构面两侧岩体的波阻抗以及地震波入射角,横波是造成边坡失稳的主要因素.对于唐家山高速滑坡,纵波最危险的入射角为0°和10°,横波最危险的入射角为10°和20°.     

直剪状态下裂纹扩展过程的数值分析

运用岩石破裂与失稳过程分析RFPA^2D系统,对直剪状态下裂纹扩展及其力学行为进行了数值模拟研究。岩石试样视为非均匀性损伤岩石材料,模拟结果再现了裂纹扩展形成和试样从变形到破坏直至失稳的全过程及其和持有的力学特性。结果表明,剪断面是滑动形成的主要形式,并首先在试样一端出现,然后再形成由一端及里的剪断面扩展直至另一端最后产生剪断面破坏贯通,形成统一的滑动面。     

某工程滑坡治理设计方案及优化分析

在某工程建设过程中,因降雨造成边坡岩土力学参数减小引发滑坡,对工程建设造成严重威胁。通过对该工程滑坡的补充勘察及反演分析来研究其滑动面参数及开挖稳定性,并且提出边坡加固设计方案,经对比分析后得到最优设计方案。     

高速公路顺层边坡破坏机理及加固措施研究

根据广东省某高速公路岩石边坡破坏的实际情况,对其进行了详细的地质勘察工作,进而对边坡变形破坏和失稳机理进行了分析,明确了边坡破坏模式。通过联合运用GEO-SIGMA和GEO-SLOPE软件对边坡的失稳状态进行了分析计算,确定了破坏范围和力学参数。在此基础上提出了以预应力锚索框架为主,辅以框架锚杆、排水等工程措施,成功解决了边坡稳定性问题,解除了对下部桥梁桩基的威胁。     

水平成层土质边坡破坏机理及极限承载力研究

采用室内模型实验以及极限平衡水平条分法对水平成层土质边坡的破坏机理以及稳定性进行研究。通过建立室内模型试验分别研究了分层厚度以及边坡高度在坡顶施加荷载的情况下的荷载-位移规律、极限承载力、滑动面形态和位置,得出了在坡顶作用相同宽度荷载的情况下,极限承载力随着分层厚度的增加而增大;当保持边坡坡比、加载方式以及分层厚度相同的情况下,不同边坡填筑高度对极限承载力的影响甚微。水平层状土质边坡滑动面为圆弧段与直线段的组合形式。基于极限平衡法的基本原理,针对边坡水平成层的性质以及圆弧+直线的破坏形式,对滑动体进行水平条分,推导了该类边坡极限承载力计算公式,并且与试验工况结果以及竖向条分法计算结果对比分析。结果表明:极限平衡水平条分法较之于竖向条分法在水平层状边坡稳定问题中具有一定合理性。     

岩质边坡静动力稳定性分析

提出了有限元强度折减法在岩质边坡静动力稳定性分析中的失稳判据,结合岩质高边坡,用有限元强度折减法分析了边坡在静动力作用下的稳定性,求得安全系数与用简化B ishop法和拟静力法求得结果相差不大,证明有限元强度折减法在岩质高边坡稳定性分析中的可行性。     

边坡地震稳定性完全动力分析法

拟静力法和动力有限元安全系数时程分析法在评价地震动作用下边坡的稳定性时具有一定的局限性,拟静力法在分析边坡地震稳定性时无法反映边坡的动力特性,动力有限元安全系数时程分析法将动力问题转化成静力问题,只是在一定程度上考虑了边坡的动力响应.与拟静力法和动力有限元时程分析法相比,完全动力分析法在应用强度折减法的基础上考虑了边坡...     

未见滑面的岩质边坡路基稳定性分析

山区道路工程在选线时无法避免在边坡上经过,在边坡上修筑路基必然要考虑稳定性问题,但目前对于未见滑面的岩质边坡稳定性尚无统一的计算方法。通过有限元模拟未见滑面岩质边坡的综合分析,其中包括边界条件确定、模拟计算步骤等,最后,通过工程实例的计算分析表明,该方法与重庆市地方规范计算结果相近,具有一定的可行性。     

关键块体失稳表征系数与岩坡稳定性评价

建立了一种关键块体判别方法, 实现了岩坡整体稳定性的准定量化评价; 综合考虑关键块体的几何特性和受力特征, 定义了关键块体失稳表征系数; 利用团队自主研发的GeoSMA-3D平台, 开发出基于失稳表征系数的关键块体搜索模块, 可视化了包括块体搜索、可移动块体判断、关键块体确定、块体失稳和滑落的关键块体失稳全过程; 引入层次分析法, 利用关键块体失稳表征系数计算出各关键块体的权重, 应用关键块体的安全系数及其计算权重, 联合确定了岩坡稳定性表征安全系数, 应用关键块体信息定量表征了岩坡的整体稳定性; 提出了一种考虑岩体结构面和关键块体的岩坡稳定性评价方法; 以辽宁省建昌岩坡工程为例, 应用该方法进行了关键块体的确定和可视化再现, 判断了岩坡的整体稳定性, 并与数值流形元法(NMM) 的模拟结果和现场实测结果进行了对比分析, 以验证应用关键块体表征岩坡稳定性评价方法的可行性和适用性。研究结果表明: 控制该岩坡稳定性的关键块体有6个, 基于所提出方法计算的岩坡稳定性表征安全系数为0.566 9 (不稳定岩坡), 与现场监测数据所得结果的相对误差为7.066%;在NMM模拟结果中, 采用安全系数法确定的最不利关键块体的滑落没有引起岩坡失稳, 而基于所提出方法确定的最不利关键块体的滑落导致了岩坡的整体失稳, 因此, 同时考虑关键块体体积和安全系数2个因素的岩坡稳定性评价方法更合理, 基于层次分析法, 应用关键块体信息表征的岩坡稳定性与工程实际吻合。      

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。     

膨胀土路基边坡等厚式封面层稳定性实验研究

对膨胀土路基边坡进行封面是一种保证其正常使用的工程措施 .但封面土与膨胀土路堤间的界面又变为整个路堤的薄弱环节 ,导致了封面土本身的稳定性问题 .对于等厚式封面土层 ,目前常用无限长的平行坡方法进行稳定性分析 .但路基边坡是有限长的 ,这些方法所假定的滑动面与实际不符 .笔者通过实验研究发现 ,有限长边坡的实际滑动面位置与无限长的平行坡方法所假定的滑动面不同 .按实验所得的滑动面位置 ,推导出计算膨胀土路基边坡等厚式封面土层稳定性系数的公式 .最后 ,得出一些结论     

基于物元模型的高陡路堑边坡岩体质量评价方法

针对山区高速公路建设中出现的岩质边坡病害问题,基于层次分析法的物元模型,建立了岩质边坡稳定性等级综合评判分析方法,实例分析了典型岩质边坡的综合稳定性.     

滑塌式危岩控制设计工况数值模拟研究

危岩是迄今国内外研究最薄弱的地质灾害类型之一,尤其在危岩分类及识别、发育机理、稳定性分析及有效防治方面目前处于定性、半定量阶段.根据危岩失稳模式可将危岩分为滑塌式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩三类[1],目前在进行危岩稳定性分析中,拟定了三种荷载组合工况,分别是工况一(自重+天然状态裂隙水压力)、工况二(自重+暴雨状态裂隙水压力)和工况三(自重+天然状态裂隙水压力+地震).本文通过对滑塌式危岩有限元数值模拟,基于位移场和应力场分析得到工况二为最不利工况的重要结论,换言之,工况二即为滑塌式危岩治理工程的控制设计工况.     

煤系地层公路高切坡稳定性评价

在山区修建公路不可避免地需要进行高切深挖,往往会形成大量的高切坡,边坡岩体原有应力平衡被打破,为高切坡的失稳创造了地质条件。以两巫公路(巫山及巫溪)K 90+310~K 90+370段煤系高切坡为研究对象,利用赤平极射投影法、有限元ANSYS法对高切坡整体和局部稳定性做出了评价。研究表明,坡体主控结构面对岩质高切坡的整体稳定性起控制作用;煤夹层对岩质高切坡的局部稳定性起控制作用。建议采用锚杆喷射混凝土-挂网来加固坡体整体,用锚索-格构梁和劈裂注浆联合法来加固坡体局部。