有限元极限平衡法在黄土边坡稳定性分析中的应用探讨

对目前边坡稳定分析中的极限平衡和有限元两类方法进行分析阐述,在此基础上,结合黄土边坡工程算例,利用geostudio软件将有限元与极限平衡法相结合进行黄土边坡稳定性分析,并对其计算结果进行比较。算例分析结果表明:极限平衡法在求解过程中作出各种假定来解决超静定问题;有限元法克服了极限平衡法的不足,考虑土体的本构关系,但不能确定可能破裂面,对边坡失稳破坏的判断没有一个定量的标准,将有限元法和极限平衡法相结合,取长补短,既能反映边坡的稳定和变形之间的关系,准确描绘出破坏面的特征,又能得到更精准可靠的安全系数;有限元极限平衡法可自动搜索出坡肩带有垂直裂缝的组合滑动面,比极限平衡法搜索出的单一圆弧滑动面更贴近实际情况,提高了边坡稳定性分析的合理性,为类似边坡稳定性分析方法提供参考。     

广义对数螺旋型滑面模型的构建与验证

临界滑动面的合理确定是边坡稳定性分析的关键问题之一。传统的边坡滑动面假设方法构造生成的潜在滑动面形式单一,且无法考虑复杂边坡中土层强度参数变化对临界滑动面形状的影响,从而降低了边坡稳定性分析结果的可靠性。基于此,提出一种新的广义对数螺旋型滑面模型,该模型可生成包含传统圆弧滑动面和对数螺旋滑动面在内的多种形式的潜在滑动面;并针对非均质边坡中各土层抗剪强度不同的特点,采用多中心分段构造策略,将该滑面模型应用于非均质边坡稳定性分析中。基于极限平衡理论计算滑动面安全系数并搜索临界滑动面,对边坡进行稳定性评估。选取多个均质边坡及多种型式的非均质边坡(水平分层、倾斜分层和斜折线分层)经典算例与现有研究成果以及数值模拟软件获得的结果进行对比分析,验证该滑面模型的合理性与优势性。研究结果表明：文中方法计算所得安全系数与其他方法相比更小,相对误差在5%以内。能够得到传统滑动面假设方法下难以搜索到的临界滑动面,并与数值模拟结果吻合度较好,稳定性分析结果更接近实际情况。由此说明,此方法用于均质边坡及非均质边坡稳定性分析是合理可行的,有望为工程实践提供更优的临界滑动面解决方案。     

吉图珲高铁延吉膨胀岩土工程特性与边坡治理研究

以吉图珲高铁GDK279边坡为基础,进行了严寒地区膨胀岩土工程特性、边坡变形特征、滑面(带)确定、岩土参数选取等研究分析,并开展稳定性分析和工程治理对策探讨。研究表明：延吉地区膨胀岩土主要包括白垩系泥岩、泥质砂岩和夹角砾、碎石、块石及零星玄武岩孤石的第四系黏性土,黏土矿物微观结构以片状结构为主,具有中～强膨胀潜势。表层土体受长期、反复冻融循环作用,裂隙发育、结构疏松,黏性土层中夹有大量的粗颗粒角砾、碎石,成为渗水、储水构造,混合成因的各种不连续面多,不利于边坡稳定。经长期卸荷、大气降雨及风化作用,边坡沿软弱结构面或土岩界面发生滑动变形,其特征可归结为梯级牵引和多层滑动。按照“主被动支护结合、滑体疏排水与地表截排水统筹”的设计理念,进行边坡治理是行之有效的。经治理,GDK279边坡状态稳定已近十年,其经验可为同类滑坡工程治理提供借鉴。     

路堑边坡滑坡成因机制浅析及防治对策

研究目的:针对云桂铁路大菠萝黑路堑边坡滑坡,在现场地质调绘、钻探、物探及工程测试等综合勘探的基础上,从工程地质环境、采空区影响、降水及施工影响等几方面对该滑坡的成因机制进行分析研究,并提出防治对策,为类似工程提供借鉴。研究结论:(1)路堑工程边坡滑坡的产生主要受地层岩性及采空区的影响,特殊沉积环境下形成的砂岩、泥岩等膨胀岩,成岩作用差,力学强度低,受人为洞采影响形成扰动圈进一步降低了该区域地层的力学强度;(2)现场岩土体力学参数较施工图指标降低较多,岩体下滑力大于抗滑桩的抗滑力,造成第一排桩倾覆变形,第一级边坡滑动后,使第二排桩锚固段减小,致使第二排桩倾斜变形,最终形成工程边坡滑坡;(3)该工程边坡滑坡的破坏形式,下部表现为推移式破坏,而上部呈现为拉裂式破坏;(4)对该工程滑坡的整治,应在滑坡体上部清方减载的基础上根据力学指标合理布设抗滑桩,并辅以地表水及地下水的疏排措施的综合方案;(5)本研究结论对类似地质条件下的铁路及公路工程深路堑地段的勘察和施工具有借鉴意义。     

多级悬臂式挡土墙设计计算方法探讨

研究目的:为探讨多级悬臂式挡土墙工程设计问题,采用数值模拟与极限平衡理论分析方法,得出包括边坡整体稳定性与各级墙体局部稳定性两个方面的多级悬臂式挡土墙的设计计算方法。研究结论:(1)边坡整体失稳破坏模式为近似圆弧滑动模式,可采用圆弧滑动条分法分析边坡整体稳定性;(2)坡体中竖向压应力向下传递过程中,各级挡墙墙顶面位置的压应力呈多段折线型分布模式,可在此基础上采用库仑土压力理论计算各级悬臂式挡墙上的主动土压力,进而计算各级墙体的抗滑与抗倾稳定性、地基承载力和墙身强度;(3)给出了多级悬臂式挡土墙的主要设计计算步骤;(4)所建立的设计计算方法可为多级悬臂式挡墙的工程设计提供参考。     

预应力锚索框架梁加固滑坡的稳定性数值分析

预应力锚索框架梁加固滑（边）坡是一典型的三维问题,为按三维问题进行稳定性分析,利用著名非线性有限元分析软件ABAQUS,在超级计算机上分别建立某高速公路路堑边坡采用单排和双排预应力锚索框架梁加固某古滑坡的三维实体有限元模型;提出考虑结构物与岩土体间黏着效应的莫尔-库仑黏着摩擦模型,模拟锚索锚固段灌浆体与其周围岩土体间的相互作用特性;以特征点的水平位移和强度折减系数关系曲线上曲率最大拐点,结合剪切塑性区临界贯通作为边坡失稳判据,对应的折减系数即为其稳定分析所得安全系数;揭示预应力锚索框架梁加固滑坡的机理。为岩土体与结构物复杂相互作用的三维问题分析提供参考。     

印尼Karawang地区泥页岩路堑边坡破坏模式及对策

研究目的:泥页岩是一种典型的膨胀性沉积地层,工程地质条件及力学性质较差,路堑边坡稳定性控制问题突出。雅万高铁在Karawang地区穿越泥页岩地段,路堑开挖后经历1～2个雨季后遇水软化、加速崩解,发生多处变形破坏,对工程建设产生较大影响。因此,有必要开展泥页岩路堑边坡破坏模式及对策研究,为该地区及类似地区泥页岩边坡治理与防护提供参考。研究结论:(1)海相沉积路堑边坡具有黏土-泥页岩二元结构,强度低、易崩解;(2)边坡破坏类型包括浅层溜塌、顺层滑动、坍塌,具有顺层性、季节性、平缓性、浅层性、滑面形态多为折线形的特点;(3)检算时需考虑抗剪强度的折减,采取适宜措施,加强排水,随挖随护;(4)滑坡治理可采取设置抗滑桩、支撑渗沟、仰斜排水孔、土工格栅、换填非膨胀土等措施;(5)本研究成果已用于雅万高铁泥页岩路堑滑塌治理,可为本地区及类似地区设计积累经验,同时可为规范修编提供参考和借鉴。     

基于位移等值面的边坡点安全系数分析

为了计算坡体局部稳定性并定量分析边坡滑动机理,本文提出一种新的点安全系数计算方法。假定边坡体内任一点的潜在滑动面与通过该点的合位移等值面具有位置一致性,选用Bezier双三次曲面对通过节点的位移等值面进行拟合,曲面上点的位移梯度即为曲面在该点的法向量,节点位移矢量在位移等值面上的投影为该点的滑动方向,据此计算破坏面上的正应力和滑动方向的剪应力。定义边坡点安全系数为该点抗剪强度与滑动方向上剪应力的比值。与基于应力状态的点安全系数不同,本文方法在位移等值面上定义点安全系数,考虑了边坡体的实际滑动方向,更符合边坡的破坏特征。通过ACADS边坡考题验证本文方法的正确性,本文方法能够为边坡工程三维稳定性分析和滑动机理研究提供思路。     

大轴重下铁路路堤边坡稳定性分析及设计优化

研究目的:轴重增加对重载铁路路堤边坡的稳定性提出了更高要求。本文采用瑞典圆弧条分法分析标准断面直线型路堤边坡稳定性随轴重的变化规律,以一般工况边坡安全系数Fs≥1. 25、暴雨或连续降雨不利工况安全系数Fs≥1. 05为稳定条件,研究轴重增加对细粒土、碎石土、块石土三种典型填料的直线型路堤边坡坡高和坡率临界值影响特征,从而优化大轴重条件下重载铁路路堤断面几何尺寸标准设计控制值。研究结论:(1)细粒土、碎石土、块石土填料标准断面路堤边坡稳定性与轴重均呈线性负相关性,且敏感性依次降低;(2)随轴重增加,保证路堤边坡在一般工况和暴雨或连续降雨不利工况下均处于稳定状态所对应的坡高或坡率临界值宜相应降低或变缓;(3)提出了大轴重下路堤断面标准设计控制值的建议;(4)本研究成果对完善重载铁路路基设计有一定参考价值。     

铜九铁路K132滑坡病害原因分析及综合治理

介绍铜九铁路K132滑坡病害情况。在现场调查、地质勘察及研究已有资料的基础上,分析滑坡产生的原因是由于边坡黏土层具强膨胀性、未采取有效措施引排边坡岩土体内地下水、连续降雨等原因引起斜坡滑动。根据滑坡体的特征,在稳定性分析的基础上,结合现场实际情况,提出采用上部刷方减载、抗滑桩支挡、有效截排地表水的综合治理方案。