挡土墙新老验算方法的理论对比

挡土墙设计有两种验算方法,一是采用总安全系数模式的容许应力法,二是采用分项安全系数模式的极限状态法。从理论角度对两者进行了对比分析,结果表明,后者优于前者。     

基于Morgenstern-Price法和改进径向移动算法的边坡稳定性分析

为了能够准确确定边坡的非圆弧临界滑动面位置及其相应的安全系数,采用一种新的启发式优化算法——径向移动算法,对边坡进行稳定性分析。通过调整原算法中的数据结构,增强粒子的自反馈能力,提出改进径向移动算法（IRMO）。安全系数的求解采用严格的Morgenstern-Price法,应用Newton-Raphson法,建立了满足条间力平衡与力矩平衡的Morgenstern-Price法中安全系数F和条间力参数λ的迭代计算公式。基于Morgenstern-Price法,采用IRMO算法对边坡稳定性进行分析,通过2个典型边坡算例和1个复杂海堤边坡实例,从稳定性、精确性、计算效率等多个角度将IRMO算法与未改进的径向移动算法进行对比论证,同时将IRMO算法与粒子群算法、改进粒子群算法等其他算法进行对比分析。结果表明：相比未改进的径向移动算法,IRMO算法连续搜索20次临界滑动面的结果重叠度更高,证明IRMO算法稳定性更强,IRMO算法的安全系数值随代数收敛的速度更快,证明IRMO算法的计算效率更高;与粒子群算法、改进粒子群算法等启发式算法相比,IRMO算法搜索到的临界滑动面位置与其他算法一致,安全系数计算结果更接近裁判答案,标准差也最小,证明IRMO算法在边坡稳定性分析问题上更具可行性与优越性;通过海堤边坡实例的分析,IRMO算法得到了该边坡合理的安全系数值和临界滑动面位置,表明该算法能够正确评估边坡稳定程度,可以应用于实际工程中。     

基于安全系数解析式的边坡稳定评价体系研究

以简单土坡的圆弧面滑动为研究对象,将滑动土体分为主动区域和被动区域,视被动土体作用为增加抗滑力矩,采用积分方法推导抗滑力矩及滑动力矩的解析表达式,进而得到安全系数解析式;依托该解析式建立了可靠性分析的功能函数数学模型,并采用Monte Cado法求解失效概率和可靠指标.借助纯黏性土、均质边坡的确定性模型,将黏聚力与重度、坡高的比值作为随机变量,分析了其概率分布类型及变异特征对失效概率的影响规律,以及安全系数和失效概率的相互关系.结果表明:该安全系数解析式是精确的;参数变异性的影响不容忽视,当参数变异性较大时,传统的安全系数法不能给出切合实际的评判,而可靠指标法则更合理;对于不同的参数变异性情况,安全系数与失效概率(或可靠指标)关系曲线中呈现明显的交叉点,且其位置与参数分布类型有关.     

抗剪强度指标反算的数值分析方法

将FLAC3D软件应用于边坡抗剪强度指标的反算,结合室内试验结果和工程经验确定边坡抗剪强度参数的取值区间,然后在该区间调整c、φ值,得到边坡安全系数Fs=1时的c-φ曲线.根据现场试验资料综合分析取得符合边坡实际的抗剪强度指标.为了便于比较,文中同时采用了传统的传递系效法和总和平衡法进行抗剪强度参数反算,得出相应计算结果.实例计算结果表明:采用数值分析方法克服了传统极限平衡理论反算法需要人为假定最危险滑动面和条间力大小及方向的缺点,所得结果更加合理、可靠.     

考虑内部应力状态的公路滑坡稳定性分析方法

坡体发生失稳破坏是影响土木工程设计和施工过程的重要工程问题,要解决这一问题必须要掌握滑坡体的稳定安全状态,而传统的滑坡稳定性分析方法由于不能考虑滑坡体内部应力应变状态而与滑坡实际情况往往不符。文中提出的有限元极限平衡法将传统的极限平衡法和有限元法相结合,通过弹簧单元模拟滑坡潜在滑动面和滑床间的接触摩擦问题,根据潜在滑动面上的应力计算滑坡体稳定安全系数,通过滑坡体内部拉应力分布阐释滑坡失稳机理和滑动发展趋势。研究结果表明,滑坡体内部应力状态对滑坡体稳定性影响较大,有限元极限平衡法计算的滑坡体稳定安全系数与实际情况更接近。     

考虑条间推力倾角变化对不平衡推力法的修正

不平衡推力法是工程上常用的一种边坡稳定性分析方法。为研究不平衡推力法中条间推力倾角变化对边坡稳定性的影响,假定了条间推力倾角角度系数μ,并令其在0到1之间取值,然后推导出修正后的不平衡推力法安全系数计算公式。通过两个边坡算例的分析,探讨了条间推力倾角角度系数μ的变化影响规律,并指出在实际工程中,通过改变μ的取值可在不平衡推力法中获得与实际情况比较相符的条间力方向。     

浏阳河浅埋大跨度隧道临时支护安全性分析

针对目前国内采用CRD法修建隧道施工过程中对临时中隔壁的安全性研究很少,结合武广客运专线浏阳河浅埋大跨度隧道对中隔壁采用现场监测和数值模拟两种手段进行了对比分析,两种方法所得结果吻合良好。结果表明,在CRD1,CRD3部超前的情况下,中隔壁上部的水平位移明显大于下部,但结构安全系数能够满足施工要求。     

多因素影响下路基边坡的稳定性研究

用有限差分方法分别对粉土路基与粘土路基的稳定性进行了分析。研究路基高度、地基种类及边坡形式等对路基稳定性的影响之后,发现路基边坡安全系数随路基高度增大而减小,但存在一临界高度。粉土地基表层30cm的压实度由85％提高到90％时,安全系数提高很大;但由90％提高到93％时,安全系数变化不大。对于10-20m高度的路基,边坡的形式,即一坡式与台阶式,对路基的稳定性影响很小,后者的安全系数比前者的稍大。     

基于矢量和法安全系数的边坡稳定性评价

以边坡的整体稳定性为研究对象,基于矢量和法安全系数k（θ）的边坡稳定性分析,首先确定安全系数的计算方向,在该方向上抗滑力与滑动力比值即为安全系数。该方法评价边坡稳定性时不需引入过多的假设,以显式格式求解,计算过程简便。利用ANSYS软件进行二次开发,利用矢量和法安全系数求解ACADS两道标准考题EX1(a)和EX1(c),得到与考题标准答案非常接近的结果,较边坡计算软件Geo-slope计算结果要小（误差在3 %以内）,证明了采用矢量和法安全系数评价边坡稳定性是可行的。     

基于离散元的某公路典型顺层边坡稳定性影响因素敏感性分析

顺层边坡是一类包含层面和其他类型结构面影响的复杂边坡,其安全系数计算一直是个难题。笔者结合离散单元法与强度折减法对顺层边坡安全系数的计算过程和计算效果进行了探讨。用Fish语言编写了能在UDEC下执行的强度折减程序。在此基础上,探讨了刚度系数、层厚、层面倾角、层面内摩擦角、层面粘聚力、开挖坡角等因素对某高速公路典型顺层边坡稳定性的影响机制。计算结果表明:刚度仅对塑性区影响较大,对安全系数影响不大;层厚的增加对安全系数影响较小,但是随着厚度的增加变形破坏模式由楔形变为沿层面屈曲破坏;层面倾角接近破裂角时,安全系数降低(楔形滑动),反之则增加(屈曲破坏),直立时为倾倒破坏;强度参数增加,安全系数近于线性增加,破坏模式不变;开挖坡角增加,安全系数降低,破坏模式与层面倾角增加工况类似,安全开挖坡率不能大于1∶1.15。     

公路高边坡矢量和法稳定性分析

边坡的稳定性分析,是岩土工程的重要研究方向之一.矢量和分析法,主要考虑了力的矢量特征,在求得边坡真实的应力情况下,将滑面的总抗滑力矢与总下滑力矢在整体滑动方向上投影的比值作为边坡稳定性安全系数.文中分析了矢量和分析法安全系数的定义以及分析过程,在此基础上,对某公路高边坡工程进行了矢量和法稳定性分析,探讨了该方法的相关应用.边坡矢量和分析法物理及力学意义明确,分析过程简单,无需迭代分析,且适用于任何形状的滑面,具有较好的应用前景.     

厦门东通道CRD法施工段中隔壁安全性分析

针对目前国内采用CRD法修建隧道施工过程中对临时中隔壁的安全性研究很少的情况,结合厦门东通道(翔安)海底隧道对中隔壁采用现场监测和数值模拟两种手段做了对比分析,两种方法所得结果吻合良好。研究结果表明,在CRD1、CRD3部超前和CRD1、CRD2部超前的情况下,中隔壁上部的水平位移都明显大于下部,但结构安全系数相差不大。以上研究为隧道的信息化施工提供了依据,也为今后的相关工程积累了经验。     

基于ABAQUS的凉水井滑坡稳定性分析

利用大型有限元软件 ABAQUS 对凉水井滑坡段进行了数值模拟分析,通过应力应变场的云图分析,确定边坡的最危险潜在滑动面。依据强度折减法的原理,利用ABAQUS定义场变量为强度折减系数值,通过改变场变量实现摩擦角和粘聚力的折减,得出边坡稳定性安全系数,并对滑坡的整治措施提出建议。     

路基边坡稳定性的影响因素研究

用有限差分方法分别对粉土路基与粘土路基的稳定性进行了分析。通过对路基高度、地基种类及边坡形式等对路基稳定性的影响进行研究,发现了许多对工程有指导意义的规律。路基边坡安全系数随路基高度增大而减小,但存在一临界高度,在此高度上下,安全系数以不同的速率减小。刚性地基对应的安全系数明显大于非刚性地基。粉土地基表层30cm的压实度由85%提高到90%,安全系数将有很大提高;但由90%提高到93%,则安全系数变化不大。对10m~20m高度的路基,边坡的形式,即一坡式与台阶式,对路基的稳定性影响很小,后者比前者对应的安全系数稍大。     

基于层次分析法的粘贴C/GFRP加固效果综合评价

对底部平贴不同层数(1层、2层、3层)CFRP或GFRP的钢筋混凝土简支梁进行单点加载试验,研究了这2种纤维材料对钢筋混凝土梁的加固效果。结果表明:粘贴CFRP加固与粘贴GFRP加固相比,前者的开裂荷载和极限承载力均大于后者,因此前者加固的构件具有更大的安全储备;二者加固梁的裂缝分布形态、最终破坏状况基本相同;粘贴层数相同时,前者加固的梁刚度表现要优于后者,后者则延性表现更佳且具有更好的经济性。利用层次分析法评价原理中多规则决策问题的基本思路,通过建立2级评价指标体系对上述试验结论进行综合评价,以评价2种FRP粘贴加固的综合效果,评价结果表明:CFRP综合表现更优。     

低温下沥青混凝土道路温度应力的新评价

基于热弹性力学，分别考虑变温过程对沥青混凝土劲度模量的影响和由终了温度确定沥青混凝土的劲度模量的2种情形，计算了降温作用下一维沥青混凝土杆的累积温度应力。通过对计算结果的对比分析得出，采用有限单元法计算沥青混凝土杆的累积温度应力时取子步温度值为-1℃产生的相对误差不超过3％。采用平面应变有限单元法，就子步温度取-1℃和由终了温度确定的沥青混凝土的劲度模量计算了道路结构体的累积温度应力，前者计算得到的累积温度应力明显小于后者，前者可以作为评判低温下沥青混凝土表面发生连续降温时是否开裂的依据。本文得出的一些结论可为分析降温对沥青混凝土道路的影响分析提供有益参考。     

公路岩质边坡稳定性评价的能量法研究

针对公路岩质边坡稳定性分析评价问题,根据能量法原理和塑性极限分析上限定理,建立了岩质边坡平面滑动的屈服机构.在刚塑性假定条件下,视岩质边坡的滑体为刚体,没有内能耗散,视滑面为塑性区,能量耗散主要集中在滑面上,根据能量法可以得到简化后的虚功率方程.综合考虑作用在岩质边坡上的后缘裂缝静水压力、沿滑面扬压力、重力、水平地震惯性力、锚固力等外力,按照强度折减法,推导得出了公路岩质边坡稳定性评价的能量法上限解.通过典型算例,将能量法上限解和刚体极限平衡法稳定系数计算结果进行了对比分析.     

基于锚杆监测的单滑动面边坡动态预警分析及安全分级

为完善边坡锚杆监测预警理论及促进锚杆监测法的广泛应用,基于锚杆实际受力特征和边坡不稳定演变规律,开展研究以确定监测锚杆预警阈值和单滑动面边坡安全分级。首先,对于锚杆监测单滑动面边坡,待加固锚杆及监测锚杆施工完,锚杆灌浆体强度已稳定,将短时间内应力调整及变形发展稳定后的边坡状态定义为边坡初始监测状态。接着,考虑滑动面的抗剪强度参数、滑动面上水压力和地震的不利演变,开展平面应变数值模拟预演分析,获得相对于边坡初始监测状态的监测锚杆轴力增量和序列。再相对于边坡初始监测状态,采用边坡极限平衡稳定分析法分别获得不利演变导致的边坡滑动力增量和抗滑力减少量,从而拟合二者与监测锚杆轴力增量和的函数,并建立边坡动态稳定系数与监测锚杆轴力和的计算公式。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）等关于边坡安全等级和预警的规定,将锚杆监测边坡预警等级划分为：蓝色无警、黄色预警、橙色预警和红色预警。最后,设计了锚杆监测单滑动面边坡算例及2个不利演变独立工况,阐述了采用该方法进行边坡动态预警分析及安全分级的流程。结果表明：针对类似边坡,先结合已有相关资料合理预判边坡影响因素的不利演变规律,再采用该方法进行分析,可达到良好的预警效果。     

减水剂对后装拔出法检测混凝土强度影响的研究

文章通过后拔出法及混凝土抗压强度对比试验,采用单因素方差分析及统计分析方法,研究了减水剂类型及掺量对后拔出法检测混凝土强度影响的显著性及影响规律。在此基础上,提出了采用减水剂修正系数,来修正后装拔出法测定的混凝土抗压强度的概念,以考虑不同减水剂及减水剂掺量对混凝土抗压强度的影响。通过研究,得出的结论为:减水剂对混凝土抗压强度及拉拔力均有显著影响,说明减水剂是后装拔出法检测混凝土强度的重要影响因素,不容忽视;减水剂掺量相同时,龄期为28天时,FDN对混凝土拉拔力影响较UNF-5的要大一些;60天时,二者的影响没有明显差别,可忽略减水剂类型间的差异;减水剂含量基本上在1.1%时,拉拔力为最大;在龄期大于60天及减水剂含量大于0.5%时,可不考虑减水剂类型的差异,取用统一的减水剂修正系数1.2,对于旧桥龄期可按大于60天考虑;在龄期28天及减水剂含量大于0.5%时,应考虑减水剂类型的影响,减水剂修正系数UNF-5取β=1.032,FDN取β=1.134。研究结果可供构件混凝土强度评定及研究参考。     

软层对土质边坡破坏模式及稳定性影响的数值分析

为了研究软层对土质边坡破坏模式及其稳定性的影响,运用FLAC~(3D)建立多分层(坡体分4层,坡基分2层)土质边坡模型。将软层分为由内摩擦角φ控制的软层(内摩擦角φ较小的软层),以由黏聚力c控制的软层(黏聚力c较小的软层)。考虑工程实际选取4种常见的软层分布方式:①软层在边坡顶部、②软层在边坡底部、③软层在边坡顶部和底部、④软层在边坡中部,采用强度折减法分析了不同软层分布和不同软层性质边坡的滑动面和安全系数。结果表明:(1)内摩擦角φ控制的软层分布不同时,分布②边坡表现为圆弧+直线型破坏,其余分布则表现为圆弧型破坏;(2)黏聚力c控制的软层在不同分布时,分布②呈明显的圆弧型破坏,其余分布表现为一定程度的圆弧+直线型破坏;(3)位于边坡中部的软层显著降低其稳定性,其中以黏聚力c控制的软层不利影响最为显著;(4)随层间参数差异值的增大,不同的软层黏聚力c与内摩擦角φ对于滑动面上边缘距坡顶距离作用效果相反,而对于安全系数的影响表现一致;(5)针对软层位于边坡中部的情况,软层自身性质相较于其周围土层的性质对边坡稳定性影响更为显著。在相关施工中应主要对软层进行加固,并适当对其周围土层进行补强,可实现经济合理的支护方案。