桥隧过渡结构对边坡稳定性影响分析

当隧道洞口处于边坡坡面上时,隧道开挖亦对边坡的稳定造成影响,而当隧道与桥梁相连时,其过渡结构对边坡的影响更加复杂。以某隧道桥梁连接工程为实例,利用有限差分法,建立了桥隧过渡结构处的二维与三维数值模型。在二维情况下,着重研究了边坡的整体稳定性问题,包括单个与多个滑动面下的边坡的安全系数,以及极限状态下边坡剪应变以及水平位移分布。而三维情况下,分析了隧道洞门施工对附近坡体表面位移的影响,以及边坡局部滑移面的变化规律。结果表明,在保证边坡整体稳定性的前提下,桥隧过渡结构对边坡表面位移及局部稳定性有重要影响。     

基于等效面积Drucker-Prager模型探讨边坡破坏机制

强度折减有限元法在边坡稳定性分析中得到了广泛应用。基于等效面积的D-P屈服准则如DP1,DP2,DP3,DP4等模型来模拟二维和三维边坡稳定状况,进行了边坡稳定性分析计算。得出不同折减系数下边坡中广义塑性应变的变化情况,结果表明用该模型能较好地模拟土坡的渐近破坏过程,有助于对边坡的破坏机制的更深层次的理解;并把计算结果和传统极限平衡方法进行了对比,表明三维稳定有限元分析可较二维有限元更加真实地反映边坡的稳定状况;基于等效面积的D-P屈服准则的DP3模型的计算比较真实,更好地模拟了边坡的破坏机制。     

公路边坡稳定性分析的二维变分方法

基于变分法的基本原理与边坡稳定性变分分析的基本方法,推导和建立了边坡稳定二维变分分析的计算公式,并编制了相应的计算程序;结合公路边坡工程稳定性分析的实践,研究变分法在公路边坡稳定性分析中的应用,并与极限平衡分析方法进行对比。研究结果表明:变分法与极限平衡分析方法的分析结果在安全系数数值上比较接近;潜在滑动面的形状为对数螺旋滑动面而非圆弧滑动面,且采用对数螺旋滑动面进行变分分析更符合公路边坡工程的实际。     

公路边坡数值模型几何尺寸的影响分析

公路边坡设计中,需对各种设计方案进行数值仿真以验证其合理性。为了提高计算效率,数值模型构建过程中需在解算速率及解算结果准确性之间达到平衡。为准确评估数值模型对边界尺寸的敏感性,并取得较为合理的计算结果,常采用FLAC3D软件与强度折减法分别对二维和三维模型进行分析,并通过调整边界尺寸取值、边坡角度和三维模型的宽度,对计算结果进行统计分析,以研究模型几何参数对安全系数的影响,从而确定仿真模型的最优边界尺寸。研究结果表明:1)二维模型边界尺寸对安全系数的影响与坡角有关,且当坡角为45°时,计算结果对模型几何尺寸的取值变化最敏感;当坡体顶端与坡脚分别距数模边界的距离为坡高H时,计算所得坡体的安全系数偏小;当坡体顶端与坡脚分别距数模边界的距离不小于1. 5H时,计算结果较为可靠; 2)对于三维模型,若坡角小于45°,可取模型左右侧边界及宽度不小于H,下边界不小于1. 5H;若坡角大于45°,则模型宽度应不小于1. 5H。     

桥基荷载作用下斜坡稳定性评价的三维有限元法

基于强度折减法,采用弹塑性有限元方法以三维实体单元模拟桥基荷载作用下的斜坡,利用逐步改变步长的搜索法求解出桥基荷载作用下边坡的安全系数,将强度折减法从二维平面问题引申到三维空间问题,避免了二维方法中桩基计算宽度的确定,更好地得出边坡应力应变分布情况,提出将塑性区是否贯通作为求解边坡安全系数的标准,为复杂边界下求解边坡稳定性分析评价提供了新的思路和方法。以湖南湘西印家溪大桥为工程实例,计算分析了该桥边坡在桥基荷载作用下的稳定安全系数,计算结果表明了本文方法的有效性。     

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%。     

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。     

三维结构面在二维数值计算中的强度等效

在边坡工程的二维数值分析中,三维结构面的强度等效是一个容易被忽视而又非常重要的问题。采用极限平衡计算方法,基于楔体破坏稳定性系数与平面投影破坏稳定性系数相等的原理,将三维结构面强度参数换算成二维数值计算中的等效强度参数。使用等效强度参数可使得边坡的二维数值分析更接近实际情况,提高二维数值分析的准确性。并结合工程实例分析等效强度参数的合理性及适用范围。     

V形冲沟超高路堤稳定性三维效应研究

为分析V形冲沟特有的地形条件对超高路堤稳定性与变形的影响,运用数值计算方法,选取不同的冲沟岸坡坡度、沟底宽度、沟谷纵坡、路基边坡坡度,对V形冲沟超高路堤的安全系数及变形进行了系统分析.结果表明:相同条件下边坡的三维安全系数高于二维安全系数,且均由冲沟岸坡、冲沟宽度尺寸、沟底宽度引起,可将其称为三维效应,而沟谷纵坡坡度和路基边坡坡度引起的三维安全系数和二维安全系数的变化规律一致,不能称为三维效应;与二维柱状滑动面相比,单级边坡和多级边坡三维滑裂面的形状均为三维曲面;研究成果对于V形冲沟超高路堤稳定性的分析和设计方法的完善具有理论和工程应用价值.     

山区高速公路高陡边坡三维有限元分析

山区公路高陡边坡地质条件较差,公路施工中对边坡的稳定性要求很高,由于传统的极限平衡法在确定边坡的安全系数时存在需要假定滑动面形状、不能分析应力应变关系等一系列的不足,在计算地质条件复杂的高陡边坡时很难得出准确的结果。为了准确了解边坡的内力和变形分布情况,笔者运用大型软件Ansys对山区公路高陡边坡分别进行了预应力锚索加固前后的三维有限元模拟,并对两者之间的结果进行比较。并运用有限元强度折减法计算出加锚前后边坡的安全系数,计算结果表明:预应力锚索加固后的边坡是稳定的。     

三峡库区董家湾高切边坡稳定性赤平投影解析

岩质边坡的稳定性主要受结构面的控制和影响,因此,了解边坡中各结构面的相互关系是进行稳定性评价的前提。赤平极射投影可将三维空间内的几何要素投影到平面上进行研究,用它来解析岩质边坡的稳定性具有独特的优势。基于此,文中介绍了赤平投影的基本原理和使用方法,对三峡库区一典型岩质高切边坡的稳定性进行了分析和评价,满足了工程的要求。     

斜坡基岩复合地基稳定性三维有限元分析

强度折减有限元法在土坡工程中得到了较好的应用效果,但在复合地基工程中应用尚少。文中采用强度折减有限元法,对典型斜坡基岩复合地基稳定性进行三维有限元分析,以期能更好地解决类似工程计算问题。     

FLAC强度折减法在开挖边坡稳定分析中的应用

FLAC强度折减法将强大的数值计算能力与强度折减技术进行结合来描绘边坡的失稳形态及受力状态,判定边坡的稳定性。文中利用FLAC强度折减法对西南糯扎渡电站尾水出口边坡的稳定性进行分析,结果表明:强度折减所确定的边坡安全系数与极限平衡最危险滑面搜索所得的结果十分接近,滑面的形状及位置也很相似。     

顺层滑移路堑边坡的开挖及治理分析

顺层滑坡往往对工程建设造成严重的灾害,根据某坡体的地质背景和工程地质特征,建立了顺层滑坡的地质模型,对某段高速公路的路堑边坡从开挖至治理阶段,用数值模拟进行了较全面的分析,模拟了顺层滑移坡体不同开挖阶段的稳定性和工程处理方案。根据实践检验,分析结果与现场情况基本一致,证明这种数值模拟分析方法具有一定的可信性和优越性,其研究成果对类似工程具有指导意义。     

冻融循环作用下路基边坡稳定性变化研究

为研究冻融循环作用对路基边坡稳定性的影响,建立了路基变形场及应力场的三维数值计算模型,并应用强度折减法求解路基边坡在冻融循环作用后的安全系数,分析了冻融作用范围内路基应力场和变形场的分布规律,得出冻融循环作用次数与路基边坡安全系数的关系。结果表明:冻融循环会改变路基边坡土体的力学性质,从而影响路基边坡的稳定性。路基边坡受到的冻融循环作用是引起路基病害的直接原因,反复的冻融循环作用将引起路基边坡稳定性的降低。     

微型桩-香根草协同护坡试验与计算研究

单一的香根草护坡或微型桩护坡在边坡加固与防护工程中均得到了广泛应用，但针对两者协同护坡的研究和相关工程应用相对较少。边坡安全系数作为评判边坡稳定性的重要依据之一，其计算分析结果的准确程度高，可提升滑坡灾害的预测水平，从而降低损失。通过室外大比例尺模型试验，采用坡顶分级堆载对植被与微型桩协同护坡的效果进行试验，并对采用多种理论与数值方法求得的边坡安全系数进行了比较，分析了香根草及微型桩对边坡安全系数的影响。试验与计算结果表明：采用三维有限元分析得到的安全系数略高于二维有限元分析；相比于素土边坡，微型桩-香根草协同护坡能极大地提高边坡安全系数，有效提高坡体稳定性，而且能够提高边坡承受荷载能力，研究结果可为生态防护与工程加固措施协同护坡工程设计提供理论依据。     

边坡稳定概率分析程序及应用

研制了一个边坡稳定概率分析系统。该系统具有参数处理、极限状态方程拟合、边坡轮廓和滑动面剖面绘制、基本随机参数敏感性分析4大功能。给出了上述功能的实现方法及简化了的各功能模块程序流程图。将各模块功能集成系统后，对系统分析结果的准确性进行了验证，表明本系统具有工程实用价值。     

基于PCA-SVM的边坡稳定性预测模型研究

提出了一种基于主成分分析(PCA)和支持向量机(SVM)的边坡稳定性预测模型。首先分析了影响边坡稳定性的因素,采用主成分分析方法求取主成分;再将主成分作为输入对支持向量机进行训练,并利用遗传算法优化支持向量机参数;最后通过实例与常用寻参方法所得结果进行比较。结果表明,该法能减少输入变量维数,提高了边坡工程稳定性的预测精度。