非均质与各向异性临坡地基承载力上限计算

为探究土体非均质与各向异性对临坡地基承载力的影响,运用极限分析上限方法,结合单侧临坡条形基础地基破坏模式,引入土体内摩擦角、黏聚力、基础与边坡坡顶距离等参数,分析临坡地基极限承载力的变化趋势。首先,根据极限分析上限理论,建立破坏模式的机动许可速度场,考虑非均质与各向异性原理,在计算中导入非均质系数与各项异性系数,得到机构各部分内能耗散计算公式,推导出地基承载力系数N_c的计算表达式。在此基础上,设定机构所需满足的约束条件并导入用Matlab软件编制的优化程序,程序考虑了非均质与各向异性对地基破坏面位置及形状的影响,最终得到地基承载力最小上限解所对应的非均质与各向异性下地基承载力系数N′_c。结果表明,计算数据与现有成果具有较好的一致性,揭示了非均质与各向异性对临坡地基承载力系数N′_c的作用规律。当非均质系数η增大时,N′_c随之增大;当各向异性系数k增大时,N′_c随之减小,且减小幅度趋缓,有效地弥补在临坡地基承载力中土体非均质与各向异性研究领域的不足。当破坏模式转化为水平地基形式时,所得结果与其他方法计算结果很好吻合,证明了此方法解决水平地基问题的可行性。     

基于非对称破坏模式的临坡地基承载力上限极限分析方法

为了研究临坡条形基础地基的承载能力,在现有相关研究基础上,结合临坡条形基础地基工程的特点,通过深入分析其破坏机理,引进滑移线场理论与方法,构建出考虑临坡条形基础地基破坏非对称性特点的单侧滑移破坏模式;在此研究基础上,依据上限极限分析理论,通过构建出机动允许的速度场,导出了临坡条形基础地基极限承载力计算公式,引进序列二次规划优化算法,建立了临坡条形基础地基极限承载能力确定方法;并与现有研究成果进行了对比分析。结果表明:该方法合理、可行,不仅可以反映基础底面与地基土摩擦效应和基础与坡顶距离对临坡条形基础承载能力的影响,还可以反映临坡条形基础地基非对称性破坏特征的影响,较现有研究成果具有明显的优越性。     

顺向缓倾岩层临坡地基复合破坏模式与极限承载力计算

顺向缓倾岩层临坡地基的破坏模式及极限承载力，与层面抗剪性能及产状与组合关系密切相关。迄今为止，众多学者基于临坡地基极限承载力的滑移线法对这一问题开展了研究，这些方法可以考虑层面特征与组合关系的影响，相比其他方法具有明显优势。然而这些研究大多都假设主动朗肯区底部与优势结构面直接相接，忽略普朗特尔过渡区的范围，这在一些情况下会出现计算结果偏大等问题。针对上述问题，基于滑移线严格解，考虑地基中客观存在的普朗特尔过渡区，采用应力间断面静力分析的力矩平衡法，建立了顺向缓倾岩层临坡地基极限承载力试算方法。采用该方法对不同倾角的顺向缓倾岩层破坏模式进行了分类：当岩层倾角小于最小临界值β_min,时，岩体发生“自锁”,为均质破坏模式；当岩层倾角大于最大临界值(β_min,β_max)时，发生顺层滑动破坏；当岩层倾角位于区间β_max时，发生复合破坏模式。最后将该模型应用于洞庭溪沅水特大桥中。结果表明：忽略过渡区范围的双平面破坏模式在该工程中应用时，计算结果偏大；所提方法计算结果最小，符合潘家铮“极小值”原理，计算结果更准确...     

土-岩混合边坡的破坏模式研究

结合力学分析和极限分析中的上限定理,推导出了存在张性裂缝时边坡维持自稳的极限高度,对边坡发生滑坡、崩塌破坏的条件进行了理论界定。在此基础上,以实际工程中遇到的某土-岩二元结构边坡为研究对象,借助有限元方法对坡角、坡高影响下边坡的破坏模式进行了分析。研究发现:在土-岩接触面产状一定的情况下,坡角是边坡破坏模式变化的控制因素,坡高对破坏模式的影响则不是很明显,符合实际规律;对于本研究中边坡实例,当坡角在65°左右时是其发生滑坡、崩塌破坏的理论界限,小于此坡角时可能的破坏模式以滑坡为主,大于此坡角时发生崩塌破坏概率增加;当保持坡度在65°时,坡高的变化对坡体内拉应力发展深度及分布状态的影响很小,边坡的破坏模式还处于滑坡破坏与崩塌破坏的临界点附近。本研究的研究成果可为类似边坡的稳定性和破坏模式研究提供思路和理论支持。     

顶部堆载作用下边坡变形破坏机理的有限元分析

顶部堆载作用下坡体的应力应变场与天然状态有很大不同。通过建立顶部堆载环境下边坡的有限元模型,运用有限元计算程序对坡角为45°的均质土坡进行了变荷载作用下的变形破坏机理分析。结果表明:以计算不收敛为判据的有限元法计算顶部堆载环境下的边坡稳定性是可行的,安全系数与荷载作用的大小关系具有一定的规律;当堆载作用力超过其极限承载力时,边坡的潜在滑面会向临空面移动,后壁变陡;在堆载作用力下,边坡坡面位移在中部最大,且位移会在破坏时迅速增大,堆载诱发滑坡属于推移式滑坡。     

岩质路堑边坡最大稳定开挖坡角分析方法

以云南省祥临公路路堑边坡为背景,建立了基于BP神经网络的含软弱面岩质路堑边坡最大稳定开挖坡角的计算方法,确定了影响稳定开挖坡角的因素。根据祥临公路路堑边坡具体参数分布情况,通过正交方法设计了边坡案例,建立了计算最大稳定开挖坡角的人工神经网络模型;最后通过实例分析,证明这种计算模型作为一种计算边坡最大稳定开挖坡角简便途径的有效性和实用性。     

考虑土体重力时圆形浅基础承载力研究

针对圆形浅基础地基承载力,采用极限分析法上限定理推导出圆形浅基础地基承载力公式。公式推导过程中,考虑土体重力做的功,假定地基破坏模式服从普朗特尔滑动机构,通过研究土体发生无限制塑性流动时的外部功率与内能耗散率求解出极限承载力。计算结果表明:本文计算结果较参考文献计算值总体偏大,与实测值的误差控制在20%范围内,可为计算圆形浅基础地基承载力提供参考。     

圆形浅基础地基极限承载力理论公式的改进

针对已有圆形浅基础地基极限承载力计算方法的假定条件、计算方法、屈服准则等的适应性特点,对圆形浅基础地基极限承载力的解析解进行了研究.假定地基整体剪切破坏面形态呈Prandtl-Reissner经典理论滑动面形状、地基土体破坏时为不变形的刚塑性体,且破坏面均服从Mohr-Coulomb屈服条件,根据刚塑性体的静力平衡条件,考虑破坏面上的摩阻力项,严格推导了圆形浅基础地基极限承载力的理论解,并与Vesic半经验公式以及其他解析解进行了对比,对比结果表明:考虑破坏面上的摩阻力σtan(φ)项能使承载力系数Nc和Nq提高,但二者随内摩擦角的变化规律有差异;本文理论解与Vesic半经验公式以及其他解析解相似,是对圆形浅基础地基极限承载力计算方法的进一步改进.     

方形浅基础地基极限承载力公式的改进

针对已有方形浅基础地基极限承载力计算方法的假定条件、计算方法、屈服准则等的适应性特点,对方形浅基础地基极限承载力的解析解进行了研究。假定地基整体剪切破坏面形态呈Prandtl-Reissner经典理论滑动面形状、地基土体破坏时为不变形的刚塑性体,且破坏面均服从Mohr-Coulomb屈服条件,根据刚塑性体的静力平衡条件,考虑整个被动区的极限平衡,严格推导了方形浅基础地基极限承载力的理论解,并与Vesic半经验公式以及其他解析解进行了对比,对比结果表明:考虑整个被动区的极限平衡能使承载力系数Nc和Nq提高,但二者随内摩擦角的变化规律有差异;本文理论解与Vesic半经验公式以及其他解析解相似,是方形浅基础地基极限承载力计算方法的进一步改进。     

基于圆弧破坏模式下边坡危险性可靠度评价

以圆弧破坏模式下的边坡为研究对象,采用简化Bishop法建立极限状态方程,通过Monte-Carlo法计算不同坡高、坡角、不同强度参数组合下边坡的稳定安全系数及可靠指标;基于相对安全率理论,得到不同强度参数下边坡各级允许安全系数所对应的允许可靠指标,从而将可靠度方法与传统的安全系数法建立联系。根据不同坡体强度参数均值、标准差、变异系数下允许可靠指标与允许安全系数的相关关系,以安全系数为危险性分级基础,提出与安全系数判据对应的可靠指标及失效概率分界值,从而建立基于可靠度理论的边坡危险性评价体系。通过案例验证,采用安全系数判据与采用可靠指标判据得到的边坡危险性评价结果基本一致,说明本文提出的评价方法与标准具有一定的实用性。     

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。     

顺层岩质边坡变形破坏机理分析

目前,关于顺层岩质边坡失稳的研究多注重于力学模型和计算方法的建立,而忽视地形地貌、地层结构、微构造等因素对顺层岩质边坡变形破坏的影响。以道路工程砂、泥岩互层边坡失稳为例,综合考虑坡体结构、地层结构、微构造等多个因素,通过有限元数值模拟,对顺层岩质边坡的变形破坏机理进行研究,分析了多临空面组合、不等厚互层结构岩质边坡的变形破坏模式,并针对其变形破坏模式提出了相应的处治措施。     

斜坡均质地基极限承载力影响因素分析

基于有限元方法,通过建立斜坡不同位置地基有限元数值模型,针对地基土内摩擦角、边坡角度、斜坡高度及基础埋深对处于斜坡坡底、1/4斜坡、坡中、3/4斜坡及坡顶的斜坡地基极限承载力的影响展开对比分析。结果表明,斜坡不同位置地基的极限承载力为坡顶3/4斜坡坡中1/4斜坡坡底;增大地基内摩擦角与基础埋深可提升斜坡地基极限承载力;增大边坡角会导致斜坡地基极限承载力减小;斜坡高度小于6 m时增大斜坡高度可增强斜坡地基极限承载力,斜坡高度超过6 m时斜坡地基极限承载力不再受斜坡高度的影响。     

加筋土地基承载力性能分析

运用已有的试验模型和试验结果,建立立体式的加筋土地基数值模型,通过改变各项加筋参数,分析影响加筋土地基承载力的各项因素,找出最优的加筋形式。运用FLAC~(3D)后处理功能,分析了加筋土地基的破坏模式和增强机理。所得结论能够为加筋土地基在工程中的应用提供一定的借鉴。     

钻孔灌注桩桩端破坏模式及极限承载力研究

在Mindlin解的基础上,采用数值积分的办法,计算了桩端的应力状态。根据莫尔-库仑破坏准则得出了桩端的破坏面形状以及极限端阻力。并具体分析了桩端破坏面形状以及极限端阻力与桩长、桩径、土性等因素的关系:桩端埋深越大,桩端破坏面稍偏大,对应的极限端阻力越大;桩径越大,破坏面越大,但是,桩端极限承载力却越小;内摩擦角越大,破坏面越大,桩端极限承载力也越大;粘聚力越大,破坏面越小,桩端极限承载力越高;泊松比越大,破坏面越大,桩端极限承载力越大。拟合了一个包含上述影响因素在内的极限端阻力简化公式。最后通过一些工程实测结果分析出了经验系数的取值范围。     

朔准铁路黄河大桥桥基位置确定

通过调查分析,利用经验坡角法和高陡边坡桥基位置公式初步确定黄河大桥桥基位置,利用DEM法分析不同桥位的岸坡破坏模式及破坏范围,并利用FEM方法分析荷载作用对边坡岩体应力的影响及岩体强度,通过各种方法的综合分析最终确定了安全、合理的桥基位置。     

含初始裂缝的素混凝土梁三点弯数值模拟

基于扩展有限元方法(Extended Finite Element Method,简称XFEM),对含有初始裂缝的素混凝土梁在三点弯曲载荷作用下的完整断裂过程进行了三维的数值模拟,计算在大型有限元软件平台Abaqus中完成。通过数值分析得到了在极限载荷作用下的裂纹扩展过程以及结构极限承载力与破坏模式,本文的结果可以为实际工程中混凝土梁的破环模型、承载力水平提供参考与依据。     

基于改进的Brauns理论碎石桩极限承载力计算模型研究

通过力学分析,结合碎石桩的破坏机理,在Brauns碎石桩极限承载力计算理论基础上,通过考虑地基土和桩体自重应力作用,推导出改进的Brauns碎石桩极限承载力计算模型。研究结果表明:通过考虑地基土和桩体自重应力作用,碎石桩极限承载力随着碎石桩桩体半径的增大而增大。与现有的碎石桩极限承载力计算理论相比,现有理论模型几乎均未考虑地基土和桩体自重的作用,且各个理论计算精度不一,结果不一致,与现场原位测试结果差别很大,无法指导工程实践,采用改进的Brauns计算模型,计算出的碎石桩极限承载力与现场原位测试结果误差最小,更符合工程实际。所以地基土和桩体自重应力作用对碎石桩极限承载力的影响不能忽视不计,建议在计算碎石桩极限承载力时采用改进的Brauns计算模型。     

地震作用下顺层岩质边坡变形破坏坡面效应

地震作用下,坡面形态对岩质边坡的变形破坏过程存在一定影响。文中以汶川地区公路沿线具有典型坡面形态的顺层岩质边坡为例,采用离散元UDEC软件,模拟4种坡面形态下边坡的变形破坏过程,并监测坡体关键位置处的位移和坡体应力场。通过模拟结果,对比分析不同坡型边坡变形破坏的动力响应时间、边坡的破坏位置,以及边坡破坏的程度和模式,总结出地震作用下该类顺层岩质边坡变形破坏的坡面效应,最后通过应力场分析引起坡面效应的原因。     

三峡库区岸坡类型划分

在岸坡稳定性分析评价中,控制岸坡稳定的主要因素有岸坡岩性组合特征、岩体结构类型和岸坡结构类型.它们的组合构成了岸坡的基本地质模式,并且组合类型通常决定了岸坡的稳定状况及主要变形破坏方式和规模.本文通过对三峡库区岸坡的工程地质岩组和岸坡结构类型的研究,建立了一套适合于三峡库区岸坡类型划分的分类方案,为三峡库区的岸坡破坏模式的分析奠定了基础.