红层软岩边坡稳定性影响因素分析北大核心

通过对西南地区四川、重庆、云南等地80多个红层软岩边坡野外调查资料的统计分析,建立了红层软岩边坡模型。选取坡高、岩体块度、弹性模量和泊松比为边坡稳定性影响因素,利用离散元程序进行数值分析,通过对比边坡坡脚位移量来分析各因素的影响程度。结果显示:各影响因素对边坡稳定性的影响程度由高到低分别为泊松比、弹性模量、坡高和岩体块度;随着坡率的增加弹性模量的影响权重接近泊松比。数值模拟结果与野外调查结果基本一致,验证了采用数值模拟计算方法分析边坡稳定性影响因素的可行性。     

高速铁路桥梁桥基边坡稳定性及稳定坡角研究——以西成高铁养家河大桥为例

确定高陡岩质边坡的稳定坡角涉及桥梁墩台安全,是一项复杂的岩体工程问题。现有规范和研究在涉及到桥基荷载作用下岩体边坡稳定性分析及稳定坡角确定方面存在缺憾。以西成高铁养家河大桥成都侧桥基边坡为例,采用FLAC3D数值分析方法,对其不同工况下的稳定性进行分析,计算出边坡的稳定坡角。在此基础上,结合现场岩体情况,综合确定桥基边坡的稳定坡角,并得到工程的验证。研究结果表明,对于强度控制型高陡岩质边坡,首先通过数值计算确定稳定坡角,其次分析现场实测自然边坡高度、坡度、岩体产状、节理发育程度等因素,最后综合确定桥基边坡的稳定坡角。工程验证表明,该方法确定的稳定坡角既安全可靠,又经济合理,是一种有益的尝试。     

高陡边坡桥基安全距离研究

研究目的:高陡边坡桥基位置的确定不仅关系到高边坡的稳定和桥梁的安全,也直接关系到整个桥梁的技术指标和造价。而目前相应的规范及手册中,对高陡边坡桥基位置没有明确的规定。研究方法:荷载作用下高陡边坡岩体力学行为特征是桥基位置确定的基础。利用数值分析方法,分析不同边坡几何状态下荷载对边坡岩体应力的影响。研究结果:根据荷载作用下边坡岩体应力影响范围的变化特征,提出高陡边坡桥基安全距离的确定原则。边坡岩体应力影响范围主要与荷载强度、桥基宽度、边坡坡度以及桥基水平距离等因素有关。根据坡面岩体应力影响系数最大值与各影响因素的关系,再利用岩体质量对应力影响系数进行限定,提出高陡边坡桥基安全距离的确定公式。研究结论:工程实践表明,用本文方法来确定高陡边坡桥基位置是方便的、适用的。     

贵州省赤水丹霞地貌岩层边坡处治技术研究

丹霞地貌发育的物质基础是红层。红层岩体具有强度低、易风化崩解、遇水易软化等特点,是一种具有特殊工程特性的岩体。红层地区开挖边坡浅层稳定性较差,若未及时采取防护,极易造成边坡水土流失及风化剥落、崩塌、浅层滑坡等灾害。本文通过现场调查、理论分析等多种方法,对赤水丹霞地貌区红层岩体基本性质、风化特性、边坡变形破坏方式及防护技术进行了分析和研究,提出了红层边坡的防护设计思路,介绍了不同形式的防护及加固技术。     

某高速公路多级边坡稳定性分析

以某高速公路多级边坡为例,分析多级边坡稳定性问题。采用工程物探与数值模拟相结合的方法进行分析,利用地质雷达物探手段得到边坡内部岩体破碎程度,通过物探结果结合数值反演分析得到边坡极限平衡法计算参数,由数值模拟方法计算边坡的稳定性与地质雷达物探结果进行对比。分析结果表明:根据地质雷达探测结果,四、五、六级台阶的破碎岩体范围不小于15 m埋深,根据数值反演分析可知边坡二级及其以上台阶稳定性较差,数值模拟与物探结果相符;采用25 mm的螺纹钢筋锚杆进行边坡支护可以较好地约束坡体的塑性应变和位移。     

岩质高陡边坡地震动加速度高程放大效应计算方法研究

应用FLAC3D建立二维均质岩体边坡有限元模型,分析坡高、坡度和地震波输入频率对地震动加速度高程放大效应的影响。基于数值分析结果,通过曲线拟合得到岩质高陡边坡地震动加速度高程放大效应的计算方法。该方法能够反映坡体的坡高、坡面角度的影响。通过与规范计算方法对比验证了其正确性,进而为边坡地震工程的设计提供定量化的参考。     

软岩边坡椅式桩板结构受力变形机理数值计算分析

椅式桩板结构是岩质陡坡地段的一种新型支挡结构,可严格控制路基沉降、保证路基稳定性,尤其适用于山区陡坡路基,但目前对其工作机理的认识尚不够深入。本文结合某软岩陡坡路基支挡工程,针对椅式桩板结构的工作机理进行了数值计算分析,并与理论计算结果进行对比。计算结果表明:数值计算结果与理论计算结果吻合良好;软岩边坡椅式桩板结构支挡路基的变形以沉降为主;挡土板与承载板上土压力沿纵向呈漏斗型分布,形成了以椅式桩与基岩为拱脚的空间土拱效应;当岩体弹性模量大于20 GPa时可不考虑岩体对结构变形的影响,可将其按线弹性材料进行考虑。     

西南红层软岩地区铁路滑坡形成机理分析及治理措施

红层软岩地区铁路工程建设中滑坡问题突出。本文结合西南地区一铁路红层滑坡治理工程,利用该地区红层滑坡的现场调查结果,从红层软岩特性、地层岩性、地质地貌、水文地质条件、深孔位移监测数据等多方面对该地区铁路滑坡形成机理进行分析,并论述红层滑坡与一般滑坡的不同点,分析红层软岩岩体力学特性、地层主要成分以及红层软岩中的粉砂质泥岩在不同风化程度下的力学特性。根据分析结果提出治理措施,并对治理措施进行评价。总结得出地层岩性、地质水文、人为因素是导致红层滑坡病害发生的主要因素。     

广东省红层边坡病害机理及对策

系统地分析了广东省红层的工程特点、红层边坡岩体结构及破坏模式。通过典型工点剖析,得出红层边坡病害特点并提出相应防治对策。红层边坡设计时抗剪强度应偏保守取值并重视边坡排水。红层边坡破坏模式与岩体结构密切相关,降雨起重要作用。多次分段钢花管注浆作为一种新型边坡治理技术,可有效改善红层岩土工程性质,对此类边坡治理效果良好。     

降雨作用下山西中南部通道黄土边坡稳定性分析

降雨入渗导致黄土边坡坡体含水量增加,边坡负荷加大,稳定性降低。为满足设计安全的需要,对晋中南线黄土边坡进行了野外人工降雨试验。在试验基础上,利用GeoStudio软件进行了降雨入渗数值模拟和边坡稳定性分析。野外试验结果表明,降雨开始半小时后,入渗量超过泥沙冲蚀量,土压力和孔隙水压力上升,边坡负荷增加,边坡稳定性下降。边坡坡体孔隙水压力、含水量与降雨强度和降雨持时呈正相关关系。数值模拟结果表明,随降雨持时的延长与降雨强度的增加,湿润峰逐渐加深,边坡表层及坡角出现或大或小的暂态饱和区。长时间大强度的降雨对边坡稳定性非常不利。     

岩体节理及岩块力学参数对TBM净掘进速率的影响

为研究岩体节理及岩块力学参数对TBM净掘进速率的影响,采用离散元法分析岩体节理倾角和间距对TBM净掘进速率的影响。结合施工现场统计资料,研究岩块力学参数与TBM净掘进速率相对关系。结果表明：(1)当其他条件不变,节理倾角在0°～60°时,TBM净掘进速率随节理倾角增大而加快;而当节理倾角在60°～90°时,TBM净掘进速率随倾角增大而降低。(2)一定范围内,节理面发育程度越高,节理组数越多,TBM净掘进速率越高。(3)TBM净掘进速率随岩石单轴抗压强度和弹性模量增大而减小,随泊松比增大而提高。本文得出一系列有意义的拟合曲线,可为定量分析TBM净掘进速率与岩体节理及岩块力学参数之间关系提供依据。     

化学腐蚀下红层软岩单轴压缩及声发射特征试验研究

为研究酸性水化学溶液浸蚀作用下红层软岩的细观损伤演化特征,利用声发射技术分析红层软岩在受不同p H化学溶液浸蚀作用后的单轴压缩损伤破坏过程。试验结果显示:酸性溶液对红层软岩主要表现为溶蚀作用;受腐蚀后红层软岩试样破坏失稳过程中的声发射特征与试样中的裂纹萌生、扩展和贯通的演化特征密切相关;试样在破坏过程的声发射能量呈现"上升—峰值—下降—平缓"的演化规律,峰值前有声发射平静期;红层软岩在不同p H酸性溶液浸蚀95 d后单轴抗压强度均有所降低;随着浸泡溶液p H减小,化学腐蚀程度增大,溶蚀孔隙分布越多,试件在单轴荷载下压密阶段声发射特征越明显。试验结果可为受腐蚀区域红层软岩的长期稳定性的评价提供参考。     

上坝大桥岩质岸坡稳定性数值分析

通过工程地质勘察和ANSYS有限元数值模拟方法,对上坝大桥岩质岸坡进行稳定性分析。分别在天然状态和荷载作用下对岩体位移、应力强度进行分析,建议清除坡面危岩落石,在施工开挖过程中对覆盖层边坡采取一定的防护措施。     

高土质边坡稳定性主控因素研究

在山区高速铁路的建设及运营过程中,时常发生高边坡失稳现象。影响边坡稳定性的因素很多,包括几何形态、地质构造等,各因素影响程度不同,因此边坡稳定性影响因素的选取会直接影响到边坡稳定性的判定结果。本文应用粗糙集理论来分析影响边坡稳定性的主控因素。首先,收集了西南地区在建的5条山区高速铁路共35处高土质边坡的工程数据;其次对数据离散化处理,建立起反映众多种类的高土质边坡稳定性影响因素与其稳定性的映射关系决策表;再次,利用粗糙集理论对决策表进行约简,得出高土质边坡稳定性的主控因素为土体内摩擦角、黏聚力、边坡坡度、边坡支护情况和日最大降雨量;最后,计算出各主控因素对高土质边坡稳定性影响的权重系数。     

板布河大桥百米级高陡岸坡稳定性研究

新建板布河大桥为瓮马铁路南北延伸线的控制工程,为188 m上承式钢筋混凝土铁路拱桥;大桥跨板布河深切V型谷,两岸岸坡陡峭,岸坡高达105～116 m,超过百米,地层为第三系(E)巨厚层状钙质角砾岩,弱风化,岩质坚硬,两岸岸坡卸荷裂隙发育。通过综合勘察手段查明了板布河大桥场区工程地质条件,综合多种分析方法对高陡岸坡的稳定性进行分析,通过施工开挖后对边坡进行了再次调查分析,百米高陡岸坡卸荷裂隙发育影响其承载力及岸坡稳定性,应加强施工地质核查工作;并针对计算结果进行了边坡防护设计,采取了锚索、锚杆对板布河大桥高陡边坡进行防护设计,锚索设计锚固力1 050 kN,可为西南山区硬质岩高陡边坡稳定性分析提供参考。     

川西全强风化卵石土边坡稳定性影响因素分析

研究目的:四川西部地区分布大量的全强风化卵石土(Q₂、Q₃)地层,该类边坡遇水易软化失稳,出现垮塌、溜坍等灾害。以川西铁路典型边坡工程为依托,利用颗粒流数值模拟分析该类边坡破坏及发展的全过程动态问题,研究坡率、坡高、含水率三种因素对边坡稳定性的影响,获得敏感性顺序,提出边坡设计时坡率、坡高的控制建议,为风化卵石土地层的边坡工程建设提供技术支撑。研究结论:(1)全强风化卵石土边坡整体失稳时符合牵引式滑动特征,滑体呈现散体状;(2)该类边坡稳定性因素敏感性顺序为：坡率>坡高>含水率,当坡率由1∶1.5增加至1∶0.75时,边坡稳定性系数降幅达1.9,含水率由14%增加到16%时,软化作用明显,坡高较小时边坡更稳定;(3)建议边坡设计时,坡率小于1∶1.25,坡高控制在8 m以下,并做好防排水措施,使边坡含水率控制在14%以下;(4)本研究可为川西地区全强风化卵石土边坡稳定性分析和防护设计提供依据。     

准池铁路大沙沟特大桥高边坡稳定性分析

通过对准池铁路大沙沟特大桥神池南岸岩质高边坡稳定性分析,推导了自然边坡及桥梁荷载作用下的稳定坡角,为优化孔跨布置及提高神池南台的安全性提供了一种方法。在此基础上对边坡岩体的破坏模式及边坡岩体应力进行了分析,并提出了合理的工程措施。分析认为:神池南台基础距边坡边缘大于20.0 m时,边坡稳定性对其基础稳定性影响很小,但要注意边坡坡顶岩体可能产生的崩塌及卸荷裂隙进一步发展的影响,应对坡顶危石进行清除并对边坡进行必要防护。     

高陡岸坡桥基合理位置确定方法

运用岩体强度准则(Mohr准则和Hoek Brown经验判据),判定天然状态下岸坡的稳定性。用数值方法分析不同桥基位置的坡面岩体应力。以荷载作用对坡面岩体应力最大影响系数小于0 05为依据,确定桥基的安全水平距离。通过对不同位置桥基基底岩体应力的分析,进行桥基位置的验证或修正。用岩体强度准则对桥基位置下岩坡岩体强度进行校核,最终确定桥基合理位置。运用该方法对宜—万铁路野三河大桥万州岸桥基位置进行设计,在取桥基埋深为5m时,该桥桥基合理位置的水平距离为17m。     

红层软岩填筑路堤的离心模型试验

研究目的:考察红层软岩填料在不同压实度工况下的沉降特性,合理确定利用红层软岩填筑路堤的压实参数。研究方法:采用土工离心模型试验,验证红层软岩填料填筑路堤的适宜性。研究结果:红层软岩填料路堤的工后沉降随压实系数的提高而逐渐减弱,压实系数分别为0.87、0.90、0.93、0.97的工况下,最终工后沉降与路堤高度的比值分别为2.4‰、1.913‰、1.833‰、1.673‰,能够满足《200 km/h铁路暂规》对路基工后沉降控制标准的要求。研究结论:红层软岩可直接用作路堤填料,填筑压实系数宜控制在0.93以上。该研究成果对广大红层软岩地区的铁路、公路建设具有重要意义。     

黄土边坡自振特性影响因素分析

边坡的动力特性是影响其动力响应的内在因素,对边坡的动力稳定性起着重要作用。运用ANSYS大型通用有限元软件对不同坡高和不同坡度的三维黄土边坡进行模态分析,探讨坡高和坡度对黄土边坡自振频率的影响。研究结果表明:各坡高和坡度条件下,黄土边坡的前10阶自振频率随频率阶数的增大而增大;坡度对各阶自振频率的影响相对较小,坡高对各阶自振频率的影响较大,随着坡度的增大,基频呈增大趋势,但增幅不大,同一坡高不同坡度时基频的相对变化率的最大值仅为6.80%;坡高对基频的影响较大,随着坡高的增大基频呈减小趋势,相同坡度不同坡高时基频相对变化率的范围为49.95%~50.02%。研究可为黄土边坡抗震设计时避免共振的发生提供一定的参考。