全风化花岗岩边坡坡面降雨冲刷数值模拟分析

依托于广佛肇高速公路工程建设项目,运用有限元分析软件ABAQUS建立全风化花岗岩边坡数值模型,对比分析了边坡在降雨和降雨冲刷两种状态下的孔隙水压力、位移、安全系数、塑性贯通区,得出了坡面冲刷对边坡安全系数的影响趋势,并通过进一步研究坡面降雨冲刷过程中数值模型的塑性贯通区与降雨量之间的关系,对全风化花岗岩边坡30 a内的水土流失情况进行了预测,为后期的工程防护提供参考。     

库水位上升对V型冲沟超高路堤稳定性的影响

三峡水库水位季节性上涨对库岸超高路堤稳定性有显著影响,库水位上升后在孔隙水压力和渗流作用下,水流不断从坡外向坡内渗透。基于渗流计算理论,运用FLAC软件模拟了库水位从145 m上升至155,165,175 m时库区V型冲沟超高路堤渗流场变化;分析了坡体饱和度、孔隙水压力、水平位移及最大剪应变增量的变化规律;研究了水位上升、水位上升和三维效应、水位上升和三维效应及超载两倍等3种工况下路堤安全系数随库水位上升至150,155,160,165,170,175 m时的变化关系。研究表明:随库水位上升,坡体饱和度升高,孔隙水压力增大,饱和浸润线向坡内倾斜;3种工况路堤安全系数都增大,至175 m时安全系数达到最大,安全系数变化率为先减小后增大;库水位每上升5 m,3种工况下的路堤安全系数平均增大幅度约为5%。     

边坡开挖支护时序有限元分析

为研究公路改扩建工程边坡稳定性的影响因素, 寻求科学的支护方法, 以柳州至南宁高速K1456+800处左侧改扩建边坡为研究对象, 利用ANSYS建立了有限元数值模型, 选择未及时支护和及时支护2种支护方式, 模拟计算了改扩建工程中6级边坡开挖过程中坡体的剪应变增量及水平、竖向位移增量; 为定量分析2种支护条件下边坡开挖过程中位移及应力的变化趋势, 选取了6个特殊节点进行监测, 主要监测内容包括测点的位移(包括水平位移和竖向位移)以及主应力(包括最大主应力和最小主应力)随开挖时步的变化情况。分析结果表明: 无论是否及时支护, 每步剪应变增量最大值均位于坡脚, 但及时支护时, 分布面积及数值较未及时支护时小, 边坡发生失稳的可能性较低; 随着开挖推进, 水平位移增量先减小后小幅增大, 竖向位移增量先急剧增大后缓慢减小, 及时支护下各测点最终位移较未及时支护情况要小; 未及时支护时最终开挖安全系数接近1.0, 及时支护后每步安全系数均大幅提高, 基本大于1.35。综上所述, 及时支护能够有效减小边坡剪切应力, 限制水平与竖向位移, 降低整体应力水平, 提高边坡安全系数, 显著改善坡体稳定性。      

复杂空间形态边坡的稳定性分析

为合理评价复杂空间形态边坡的稳定性,基于边坡的三维点安全系数,利用三维数值模拟,提出了边坡稳定性的三步点安全系数计算方法.首先,采用强度折减法降低边坡体的抗剪强度指标,使边坡处于临界状态或者大变形状态,计算边坡临界状态的位移场;其次,设置实际的边坡岩土体物理力学参数,计算当前状态应力场;最后,综合临界状态位移场和当前状态应力场,计算边坡的点安全系数.将此方法应用于贵州贞丰煤电厂运煤道路高边坡工程,计算结果表明:未加固边坡的整体安全系数虽大于设计值1.35,但坡脚局部稳定性系数小于设计值;按照点安全系数分布规律对该高边坡的下部两级边坡采用锚杆加固,确定坡脚锚杆加固的范围为下部两级边坡,锚杆加固深度为坡面以下8 m,锚杆间距为2.0 m,锚杆直径为25 mm,锚杆加固后,边坡的局部稳定性得到显著改善,坡体点安全系数均大于1.35.      

水位骤降条件下某滑坡的稳定性分析

通过建立大位移变形块体有限元模型,分析在水位骤降条件下重庆市涪陵地区某大型土质滑坡的稳定性.模拟结果表明,当水位骤降最大变形都集中在斜坡坡面较中后缘高陡坎处,坡体前缘变形较小,极大地影响边坡的稳定性;同时,分析了滑带土对边坡稳定性的影响.     

水位骤降条件下某滑坡的稳定性分析

通过建立大位移变形块体有限元模型,分析在水位骤降条件下重庆市涪陵地区某大型土质滑坡的稳定性.模拟结果表明,当水位骤降最大变形都集中在斜坡坡面较中后缘高陡坎处,坡体前缘变形较小,极大地影响边坡的稳定性;同时,分析了滑带土对边坡稳定性的影响.     

考虑渗流作用的土坡稳定性上限有限元分析

根据上限有限元的基本原理,基于MATLAB平台编制了有限元上限分析程序,将Mohr-Coulomb屈服准则嵌入有限元计算程序中,利用计算机自动搜索得到边坡的破坏面。采用强度折减法对渗流作用下边坡的安全系数的上限解进行计算,并得到边坡的极限破坏模式,计算结果表明:稳定系数随边坡高度、边坡角度、水位位置h/H的增大而减小;随着坡高的增大,边坡破坏范围逐渐增大;当β=30°时,土坡的极限破坏面不经过坡趾,随着坡角的逐渐增大,边坡的极限破坏面通过坡趾;不同水位位置条件下边坡的破坏模式形态基本相同。通过与前人研究成果的对比,验证了本文方法的有效性,并将本文成果应用到实际工程中,取得了良好的效果,可为同类工程提供参考。     

黄土地区陡崖坡段桩基合理临坡距研究

标准装配化的中小跨径山区公路梁式桥周期短、地形适应性强、经济效应显著,在我国山区应用广泛,但由于路线的固定、上部结构的装配标准化和山区地形的沟壑纵横,导致诸多桥梁桩址不可避免立于陡崖等不良地形之上,桩-土作用复杂、边坡稳定性问题敏感,合理的桩身临坡距离能够保证边坡稳定性和桩基施工工程中的安全性.针对陡崖坡段边坡稳定性问题,笔者利用ABAQUS建立非线性有限元模型,采用强度折减法以桩身至桩前临坡距离为参数进行了不同临坡距对边坡稳定性、土体位移和桩土接触状态的影响特征分析.研究结果表明:高陡边坡属于天然不利地段,边坡安全系数小于1,潜在滑动面形状较陡且位置在坡脚之上;随着桩基临坡距的增大,极限状态下边坡土体的整体位移和桩前土体的脱开范围先变小后趋于不变,考虑临坡距对边坡稳定性、位移和桩土接触状态的影响,建议陡坡坡顶桩基临坡距离应不小于10 m.     

佛顶宫矿坑边坡三维静动力有限元模拟分析研究

对国内首个既有矿坑地下空间开发项目的佛顶宫边坡进行了三维有限元研究,分别对静力和地震这两种工况进行了模拟。结果表明:削坡或锚索(杆)加固后,最大位移均发生在坡顶、坡面填土、残积土和强风化岩处;最大应力均发生在坡内,最大剪应力发生在各坡脚和岩土交界面处;加速度响应随着边坡高度方向呈放大趋势,表层土体加速度响应明显放大;极限状态下,广义塑性应变区集中在坡顶、坡面处。静力工况下,锚索(杆)加固工况相对于无支护工况,边坡最大位移减小11.9%~28.4%,最大应力减小5.6%~67.1%,安全系数提高了34.5%,说明锚索(杆)加固效果显著。地震相对静力支护工况,最大位移增大3.03~19.73倍,主应力增大6.5%~146.7%,最大剪应力增大168.4%~474.6%,安全系数减小0.6%~23.1%。大震相对于小震支护工况下,坡面加速度峰值及放大倍数分别增大15.04~27.00倍、1.44~1.93倍。对矿坑南北、东西方向施加地震计算的结果显示:前者动位移、动应力均较后者大,安全系数较后者小,说明矿坑长轴方向施加地震较短轴方向不利。     

水位升降对库坡渗流场及稳定性影响

依托某库区边坡工程,通过现场水文地质勘察、室内试验,掌握库岸边坡岩土工程性质,结合干湿循环试验、理论分析及数值仿真软件,研究该工程蓄水期及运营后水位动态升降变化下的库岸边坡稳定性。结果表明:在高水位时,地下水浸润线呈"凹"形,低水位时则为"凸"形。库区水位在正常蓄水位30 m、最高蓄水位36 m之间可视为安全水位范围。本研究可为此库区边坡防护与库区水位调度方案提供参考。