融化期川西地区季节冻土边坡稳定性分析

为解决融化期季冻区边坡失稳问题，针对川西高原地区混合土边坡，综合考虑粗颗粒含量及含水率影响，采用大型直剪与常规直剪相结合的试验方案，获取混合土抗剪强度参数，基于冻土水热耦合理论，通过COMSOL有限元软件对边坡融雪入渗过程进行数值模拟，分析边坡水热场时空变化规律，同时考虑冻融过程中土体强度参数动态改变建立季冻区混合土边坡稳定性计算分析模型，分析融化期混合土边坡稳定系数、滑动面发展规律，定量分析总结融化期季冻区边坡失稳机理。结果表明：相同干密度条件下，混合土饱和渗透系数与粗颗粒含量成正比，抗剪强度与粗颗粒含量成正比而与含水率成反比；融化期边坡融雪入渗作用加强，浅层土体处于富水状态，形成最大厚度0.80 m的暂态饱和区；川西季冻区混合土边坡潜在滑动面与冻融交界面位置基本一致，滑动面形式主要是折线型，为浅层滑动；融雪入渗与冻土消融作用是季冻区边坡融化期失稳破坏的主要诱因，融化期间边坡稳定性系数减小速率随融雪入渗过程逐渐加快，融化深度最大时，边坡稳定性系数最小；川西地区季节冻土边坡稳定性主要影响因素为粗颗粒含量与初始含水率，粗颗粒含量越高，初始含水率越低，融化期边坡稳定性越好。     

川西季节性冻土区土钉支护边坡冻融效应研究

以川西季节性冻土区土钉支护边坡受冻融作用而产生破坏、滑塌等工程灾害为例,分析冻融作用对季节性冻土区土钉边坡的影响机理;基于水热力耦合理论建立土钉支护边坡模型,研究季节性冻土区土钉支护边坡的应力-应变规律。结果表明:在冻融作用下,土钉在钉头处的轴力变化最大,沿土钉方向轴力变化值不断减小,在冻结期轴力处于最大值;坡体水平位移随坡高增加不断增大,且冻结期的水平位移为最大值。     

Bayes与Fisher判别在边坡稳定性中的应用

基于Bayes判别和Fisher判别分析理论并结合工程实际,选用边坡岩土体的重度、黏聚力、边坡角、边坡高度及孔压比5个指标作为边坡稳定性预测的判别因子,建立边坡稳定性预测的Bayes判别和Fisher判别分析模型;以28组边坡已知数据作为学习样本进行训练,建立Bayes和Fisher判别函数及对误判率进行了估计以检验模型的优良性,并选用7个工程实例对所建立的模型进一步进行考察,结果全部预测正确。     

季冻区路基边坡的水稳定性影响分析与防治

从岩土的水理性质出发,采用现场调查和理论分析相结合的方法,研究季节性冰冻区公路路基边坡中水的侵蚀机理问题和公路路基边坡溜方的稳定性影响,得出公路路基边坡坡面径流流速的关系公式和季节性冰冻地区公路路基边坡的滑动面平行于路基边坡坡面的结论,通过季节性冰冻地区公路路基边坡的应用实践举例,提出季节冰冻地区公路路基边坡水害的治理措施。     

冻土导热系数的聚合模型研究及试验验证

为揭示土体冻结过程中导热系数的变化规律,建立基于均质球形颗粒的聚合几何模型。该模型由若干半径相等的球形土颗粒在正交方向上堆积而成,且土颗粒之外的区域全部被液态水填充。依据孔隙水首先在远离土颗粒的区域开始冻结的客观规律,建立冻结核在球形颗粒之间的几何中心产生并呈同心球向外扩展的聚合模型。基于土颗粒、水、冰的三相组成,从饱和冻土的组成和球形颗粒之间的接触等微观角度出发,建立导热系数的混合流计算方法。依据建立的几何模型和未冻水含量测试结果,结合给出的导热系数混合流计算方法,能够确定冻土在不同负温阶段的导热系数。另外,给出修正的正交热传导几何模型以计算不同干密度冻土的导热系数,并将混合流计算方法得出的预测值分别与Johansen法、Wiener法的预测值和探针法的实测值进行比较。研究结果表明：提出的混合流计算方法能够高精度地预测高温冻结阶段砂土的导热系数;聚合几何模型解答了干密度较大的土体冻实后的导热系数不一定较大的现象,具象地揭示出冻土导热系数随不同负温变化的原因是土中冰体含量的动态变化;依据冻结核产生位置建立的混合流导热系数计算方法,赋予了Wiener法在冻土导热系数预测中的具体物理意义;聚合模型和混合流导热系数计算方法能够对冻土在不同负温阶段的导热系数进行可靠预测,该研究期望为寒区和冻结法中的水-热-力耦合问题研究提供保证。     

Fisher判别与Bayes判别在边坡稳定性评价中的应用初探

随着边坡稳定性问题的研究越来越深入,涌现了一大批的模型和方法。将spss软件中Fisher判别和Bayes判别两种统计方法运用于工程实际,并选用边坡岩土体的重度、黏聚力、边坡角、内摩擦角及边坡高度等5个参数作为滑坡稳定性评价的判别因子,分别建立边坡稳定性评价的Bayes判别分析模型和Fisher判别模型;根据搜集的31组边坡相关数据作为学习样本进行训练,建立Bayes和Fisher判别函数,而后对误判率进行了估计以检验模型的优良性,并选用6个工程实例对所建立的模型进一步进行考察,结果表明:两种方法预测精度良好,具有较高的预测效果,是评价边坡稳定性的一种有效的方法。     

基于支持向量机和改进BP神经网络的路基边坡稳定性研究

针对京新高速公路项目在建设中遇到的裂缝、滑移、倾倒等大量边坡稳定性问题,为了探讨边坡岩土体参数与边坡稳定性间的相关关系,以及保证研究项目路段在运营期间的行车安全,实现公路网尤其是山区公路的安全、高效、便捷运行,在已有研究的基础上,分别建立了支持向量机以及附加动量因子mc而改进后的BP神经网络两种边坡稳定性预测模型。通过引入45个训练样本,对5个工程边坡实例的安全系数进行预测计算,分析了两种模型的平均误差和最大误差,比较了两种模型的预测精度和适用范围,并且对京新高速公路胶泥湾至冀晋界路段的工程边坡稳定性进行了预测。结果显示,样本训练阶段,支持向量机和BP神经网络两种模型均具有较高的模拟精度,而BP神经网络更优;在样本预测阶段,支持向量机的预测精度明显优于BP网络;当随着样本容量不断增大时,两种计算模型的预测精度也逐渐提高;通过结果可以得出,支持向量机预测模型有较强的外推能力和预测计算的有效性,可以更好地描述边坡稳定性复杂的非线性关系,更适用于边坡稳定性的预测分析。     

高原冻土地区公路边坡稳定性及加固施工技术

以西藏羊大公路改建工程为依托,研究了高原冻土地区公路边坡稳定性及加固施工技术。采用有限元分析软件Midas-GTS NX建立4种公路模型,分析了边坡在增设加固措施前后与冻融循环前后的内力变化和结构变形位移等力学指标变化规律,并因地制宜进行施工优化。研究结果表明:模型经历冻融循环后竖向应力及水平应力值均有效降低;对比分析证明:挡土墙可以有效降低竖向位移值和水平位移值;增设路肩墙后竖向沉降降低50.79%,水平位移变化值更快趋于稳定且均降低至20 mm以下。将建模理论计算值与工程监测值进行对比分析验证了该文方法的正确性。     

季节性冰冻地区公路边坡侵蚀破坏模式

针对季节性冰冻地区的路基边坡冻融滑坍破坏现象,分析了公路边坡破坏的各种侵蚀模式和影响因素。采用坡面流拖曳力法、坡面流量法等对坡面水力学特征进行研究,测算坡面冲刷临界坡度值,分析临界坡度与冲刷量之间的关系;同时采用有效应力法研究了冻融作用下的边坡安全稳定性。结果表明：季节性冰冻地区粘性土最大冲刷强度对应的临界坡度与目前常用的坡度值很接近或交叉,为减少水土流失,建议放缓土质边坡;边坡土体冻结前含水质量分数和融化后抗剪强度下降幅度是影响冻融滑坍破坏的主要因素,建议在设计中要考虑冲刷和冻融因素,并对特殊土质边坡进行相应的物理力学指标检测和稳定性验算。     

季节性冻土区路基土动态剪切模量的试验研究

利用一系列的共振柱试验考察了季节性冻土地区路基土的动态剪切模量在不同的冻融循环次数和含水率下的演化规律。分析结果认为,冻融循环次数和含水率与路基土的G/Gmax、1/G以及Gmax的关系可分别用指数函数和开口朝下的抛物线函数描述,据此提出了一个可综合考虑上述两种影响因素的经验公式用来预测路基土的Gmax。该经验公式可为季节性冻土地区路基设计提供有益参考。     

高寒地区冻土路基渗水盲沟施工技术

以哈齐客运专线路基防冻胀施工为依托,介绍了高寒地区季节性冻土地区路基渗水盲沟的设计、施工,并进行了抽水试验检测和一个冻胀期内的冻胀观测,取得了一定的成绩,能够为今后多年季节性冻土地区路基防排水技术应用提供一定的参考。     

基于逐类组合支持向量机的边坡稳定性预测研究

首次采用逐类组合支持向量机（TCSVM）方法,用于解决边坡稳定性预测的问题。模型是先用支持向量分类机（SVC）对边坡状态进行判识,然后用支持向量回归机（SVR）建立边坡安全系数预测模型,再用建好的模型对未知边坡的稳定性进行判别和安全性系数预测。利用模型对71个边坡实例中的61个进行学习,10个进行检验。结果表明:TCSVM对边坡安全系数的预测结果均优于SVM和PCA-SVM。表明逐类组合支持向量机方法提高了安全性系数预测的准确率,对边坡稳定性研究具有积极意义。     

基于模糊层次分析法的岩质边坡危险性预测分析

结合各种工程实践和工程规范建立岩质边坡稳定性的评价因素,同时以模糊数学原理为基础,由地区专家打分法确定评价因素的判断矩阵,建立了适用于福建省岩质边坡危险性预估模型,并且应用于一工程案例。结果表明:该方法能进行边坡危险性等级预测,可供地质灾害治理的决策部门提供参考。     

地质结构模型在公路黄土边坡设计中的作用

为了研究黄土地区地质结构与公路边坡稳定性、排水防护措施的关系,首先介绍了地质结构模型的概念、划分依据及其主要特征,然后将黄土地区复杂的地质结构划分为8种模型;在给定坡高和坡型、有无大平台的情况下,通过有限元模拟对比了各种模型的稳定性变化特性,给出是否采用大平台设计高边坡坡型的建议,明确了各类地质结构模型稳定性的差异;推荐了地质结构模型与边坡稳定性分析相结合的公路高边坡设计思路和适用的边坡防排水方案。结果表明:地质结构模型对边坡稳定性具有明显影响;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类模型必须设置大平台,其余模型可不设置。     

不同颗粒成分对花岗岩残积土路堤边坡稳定性的影响

不同颗粒成分土体强度的变化在花岗岩残积土边坡稳定性分析中十分重要。文中通过对不同颗粒成分花岗岩残积土进行渗透试验、土水特性试验、直剪试验,得到其抗剪强度随颗粒成分的变化规律;通过Geostudio中的SEEP与SLOP模块进行有限元数值模拟,分析不同颗粒成分花岗岩残积土边坡的稳定性。结果表明,颗粒成分的差异会直接影响土体的抗剪强度,在雨水冲刷条件下,花岗岩残积土中粗颗粒含量越少,保水性能越好,渗透系数越小,抗剪强度越高,花岗岩残积土路堤边坡稳定系数越大,稳定性越好;若发生失稳,也主要表现为浅层坡面失稳。     

水热耦合作用下季节冻土边坡降雨入渗规律及入渗机理

为研究春融期降雨工况下季节冻土边坡水热迁移规律及降雨入渗机理,选取季节冻土区高速公路路堤边坡为研究对象,基于非饱和冻土水热迁移耦合模型结合降雨入渗边界条件,提出了降雨入渗条件下冻土边坡水热耦合理论与数值计算方法,并通过COMSOL有限元仿真软件对冻土边坡降雨入渗过程进行计算,分析不同降雨强度、初始含水率对冻土边坡体积含...     

高抗剪能力粗集料级配设计方法

通过对粗集料散体进行细观力学分析,应用不连续介质理论研究粗集料力学性质,根据颗粒在空间的6种不同排列模型,建立了散体细观力学模型及粗集料剪切模量的计算公式;从理论上分析了粗集料抗剪切性能提高的内在机理,并提出了粗集料抗剪级配设计方法,以抗剪性能作为主要指标进行逐级填充;最后通过室内试验进行比较分析。结果表明:新设计出的级配高温稳定性好,可有效减少公路车辙病害。     

二级模糊综合评判在公路边坡稳定性分析中的应用

引用模糊数学的理论与方法,建立了二级模糊评判模型。结合湖南某高速公路k120 450~k120 900段边坡实例,通过地质调查,总结了4类20项主要影响该边坡稳定性的因素,作为进行模糊综合评判的评价因子,并分为2个层次。利用降半梯形隶属函数法和专家评定法分别确定连续型变量、离散型变量的隶属度,通过模糊评判模型计算得到了公路边坡稳定性的预测结果。计算结果表明该评价方法能更全而地考虑实际边坡问题的非确定性属性,评价分析结果与实际相吻合。     

二级模糊综合评判在公路边坡稳定性分析中的应用

引用模糊数学的理论与方法,建立了二级模糊评判模型。结合湖南某高速公路k120＋450~k120＋900段边坡实例,通过地质调查,总结了4类20项主要影响该边坡稳定性的因素,作为进行模糊综合评判的评价因子,并分为2个层次。利用降半梯形隶属函数法和专家评定法分别确定连续型变量、离散型变量的隶属度,通过模糊评判模型计算得到了公路边坡稳定性的预测结果。计算结果表明该评价方法能更全而地考虑实际边坡问题的非确定性属性,评价分析结果与实际相吻合。     

边坡坡形对公路土质边坡稳定性影响分析

影响公路土质边坡稳定性的坡形要素主要为坡度、坡高和断面几何形状,文章根据国内外理论研究和公路路基设计规范将每个坡形要素分为若干个水平标准,基于Flac3D建立三维公路边坡模型,讨论三维模型建模尺寸等问题,采用强度折减法计算边坡安全系数,并通过观察塑性区贯通以及边坡整体位移情况分析不同坡形要素与边坡稳定性的变化关系。结果表明:土质边坡稳定性随着坡度的增大、坡高的增大而逐渐减小;当边坡坡高大于8m后需要对其进行分级处理,稳定性随着分级台阶宽度的增大、分级坡率的放缓呈现不同程度的增大。