荷载处理方式对边坡稳定性影响的效果分析

目前,分析路基边坡稳定性时,对车辆荷载的处理方式一般都是将车辆荷载等效为当量土柱,但在分析多层荷载作用下路基边坡的稳定性时,若把车辆荷载等效为当量土柱会改变上下边坡的高度,影响计算结果的准确性。为了找出更加合理的荷载处理方式,文中通过算例分析了在不同荷载处理方式下边坡的稳定系数。算例表明,把车辆荷载等效为均布荷载时计算出的结果更加合理、可靠。     

坡顶荷载对边坡稳定性影响研究

通过对坡顶荷载作用下的边坡进行受力分析,得到竖直条分下边坡稳定性安全系数简化Bishop法计算公式。将坡顶荷载划分为矩形、梯形和三角形这3种型式,分别研究各型式在坡顶荷载位置、大小及长度变化时其对边坡稳定性的影响规律,可得：（1）当坡顶荷载的位置增大时,边坡所得的安全系数增大,当坡顶荷载的大小及长度增大时,边坡所得的安全系数减小;（2）当坡顶荷载远离坡顶点一定距离时,坡顶荷载对边坡的稳定性基本无影响;（3）当坡顶荷载的长度达到一定程度时,其对边坡稳定性的影响趋于稳定;（4）坡顶荷载的大小变化对边坡的临界滑动面影响较小;（4）从对边坡稳定性影响的大小来看,矩形荷载最大,梯形荷载次之,三角形荷载最小。     

路基边坡稳定性分析中等代土厚度计算探讨

针对路基边坡稳定性分析中的行车荷载等代土厚度换算计算的问题,从横向车辆分布数、荷载作用形式以及纵向计算长度三方面因素分析,计算六种不同组合工况下的等代土厚度,根据计算结果分析对比,提出了行车荷载作用换算时的有关因素取值建议。     

坡顶荷载和强降雨作用下的滑坡稳定性析因分析

坡顶荷载是公路边坡、铁路边坡以及矿山边坡等稳定性分析中不可忽略的因素,而强降雨作用也是诱发滑坡的重要因素之一,因此进行对坡顶荷载和强降雨综合作用下的滑坡稳定性析因分析非常必要。通过Midas-GTS建立合理的计算模型,采用有重复试验的双因素析因试验,对滑坡稳定性的进行分析。其结果直观表明:降雨条件不变时,施加坡顶荷载,其安全性系数降低16%～21%;坡顶荷载不变,施加强降雨,其安全性系数下降10%～19%。方差分析表明:坡顶荷载和降雨及其综合作用对边坡最大剪切应变影响非常显著;坡顶荷载对边坡水平方向最大位移的影响为不显著,强降雨对边坡水平方向的最大位移的影响非常显著,坡顶荷载和降雨的综合作用对边坡水平方向最大位移的影响显著。     

潼西改扩建工程路堤地震动力响应分析

为分析在地震荷载作用下路堤的动力响应,以潼西改扩建工程为依托,运用MIDAS/GTS有限元程序建立潼西高速公路改扩建工程数值计算分析模型,分析了公路路面的水平和竖向位移响应和路堤边坡面动力响应。结果表明:在地震荷载作用下,距旧路中心距离越近,最大水平和竖向位移越小;新旧路基结合部产生明显的相对水平位移,路面发生断裂破坏的概率最大;同一地震荷载作用下,不同高程路堤的加速度的放大系数并不相同,随着高程的增加,放大系数整体上逐渐变大;当路堤坡顶观测点出现水平位移峰值时,坡面其它各观测点同样出现水平位移峰值,坡顶观测点的水平位移和加速度峰值并不同步,水平位移峰值滞后于加速度峰值。     

坡顶条形基础荷载下二级边坡稳定性分析

为了节约土地资源,越来越多的建筑修建在边坡的顶部,相比平整地区而言,边坡的稳定性较差,更容易出现安全问题.考虑在坡顶条形基础荷载作用下,采用极限分析理论推导了其坡顶基础荷载做功功率,对二级边坡的稳定性分析进行了研究并分析了条形基础的各个参数及附加荷载与边坡安全系数的关系,为边坡的稳定性分析和处理提供了参考.     

水位升降和流水淘蚀对临河路基边坡稳定性的影响

临坡河流水位、坡体裂隙水压和流水对边坡坡趾的淘蚀作用是引起临河路基边坡失稳的重要因素。基于极限平衡理论,推导了多影响因素条件下临河路基边坡抗滑稳定性安全系数的无量纲表达式,重点分析了临河水位条件、坡体内裂隙水压力和流水淘蚀作用对临河路基边坡稳定性的影响。算例分析表明:水位突降、坡顶张拉裂缝积水、裂隙渗流效应、滑面出流缝被堵塞、流水淘蚀作用不利于临河路基边坡抗滑稳定性;而边坡抗滑稳定性系数则随着临坡河流水位上升先减小后增大,高水位对提高边坡抗滑稳定性有积极作用,河流水位下降对边坡抗滑稳定性的影响则恰恰相反。以上因素也是导致山区临河路基在雨季发生失稳的重要原因。     

坡顶超载情况下的土坡影响因素敏感性分析

为了研究超载对边坡稳定性的影响,基于强度折减法分别计算了不同内摩擦角、粘聚力、土体重度、坡角、坡高、超载宽度、超载离坡肩的距离、超载大小等8种影响因素作用下土坡超载时的稳定性系数。并通过数值模拟,分析了土坡超载的破坏机理,结果表明：坡顶超载时,内摩擦角对土坡稳定性的影响最为显著,而超载宽度的影响最小。自重作用下边坡土体和超载作用下的边坡土体由于其自身强度不足而失稳的破坏机制有所不同：自重作用下失稳时,塑性区一般从坡脚延伸到坡顶;而当坡顶有超载作用下失稳时,塑性区一般从超载作用区域下和坡脚处同时扩展延伸并贯通,最终导致破坏。     

考虑坡顶建筑荷载影响下的公路边坡稳定性分析

为分析某公路边坡坡顶建筑荷载对边坡稳定性的影响,在查清边坡地质条件的情况下,应用FLAC3D软件构建计算模型开展多工况下边坡稳定性分析。结果表明,坡顶建筑荷载对边坡稳定性具有不利影响,当边坡按原设计开挖支护时原设计方案合理,线路调整后,第一级边坡马道宽度由原来的2m变为8m,边坡稳定性进一步加强,分析得出可取消原方案第二级坡面设计的框架锚索,从而节约工程建设成本;经坡面地表位移监测可知,优化设计后的边坡稳定性良好。     

路堤高挡墙墙基斜坡稳定性数值分析

以福建永武高速公路YK33 760～ 890段拟建挡墙路堤工程为例,采用有限元数值方法分析在自然边坡状态下、填土路基与挡墙建成后、以及考虑通车后车辆荷载下路堤挡墙墙基斜坡的稳定性.分析发现在自然边坡状态下该路堤是稳定的,填土路基与挡墙建成后处于临界稳定状态(参照规范规定的安全系数),考虑车辆荷载作用时其安全系数不满足规范要求.建议挡墙采用桩基.     

荷载参数对路基边坡稳定性影响数值分析

为研究荷载参数对边坡稳定性的影响,基于有限元强度折减法,运用FLAC3D软件建立边坡数值模型,分别对不同荷载大小、长度、宽度及位置作用下的边坡进行稳定性分析,得出以下结论:(1)随着荷载作用的大小、长度或宽度的增大,路基边坡的安全系数均呈不同程度减小;(2)荷载越大,边坡安全系数的减幅越明显;(3)随着荷载中心距坡顶位置越远,荷载大小与荷载长度对边坡安全系数的影响逐渐减小。     

基于FLAC3D的土质路基边坡动力响应规律研究

为了研究路基边坡在交通荷载作用下的动力响应规律,结合某路基边坡工程,应用振动力时程曲线和车辆载荷拟合公式,采用FLAC3D有限差分软件建立了数值分析模型,从加速度、位移、速度等方面研究了边坡结构的振动响应特性及其扩展规律。研究发现:在交通荷载的作用下,土质路基边坡内部应力较为集中,且其最大主应力主要表现为压应力。边坡坡面各监测点的水平位移、加速度、速度离震源越近,动力响应现象越明显。同一测点X位移随着求解时程的增加逐渐增加,且两者具有很强的线性正相关关系。单次荷载对路基边坡的影响程度较小,但当振动效应不断累积叠加,边坡的稳定性将受到严重威胁。当振动效应达到边坡的承载极限时,边坡就会发生失稳破坏。研究结果对于评价交通荷载对路基边坡的影响具有一定的理论意义以及工程应用价值。     

考虑坡顶建筑荷载的垂直高边坡稳定性分析

垂直支护的高边坡坡顶进行建设时,保证边坡的稳定是一项重要工作。本文采用有限元方法研究了一般工况和地震工况下垂直支护的高边坡坡顶有近坡建筑时的稳定性,模拟考虑了浅基础和桩基础两种基础形式。通过分析浅基础埋深和桩长对边坡破坏模式、安全系数以及支护桩受力的影响,提出了考虑坡顶建筑结构的边坡支护方案,并通过工程实例进行验证。结果表明：一般情况下,坡顶建筑会对边坡产生不利影响,坡顶建筑采用桩基础对边坡稳定性效果显著。当建筑采用浅基础时,浅基础埋深越大,边坡安全系数越大,支护桩受力越小;当建筑采用桩基础时,桩长越长边坡越稳定,支护桩受力越小,而当桩长增加到坡底深度,支护桩受力不再受桩基础长度的影响。     

车辆荷载作用下桩承式加筋路基的动力特性分析

以车辆荷载作用下桩承式加筋路基为研究对象,引入黏弹性人工边界,建立了三维车辆-路基整体有限元分析模型,分析了车辆动荷载作用下桩承式加筋路基的动力响应特性。结果表明:加筋体的存在可有效减小车辆荷载作用下路基的动力响应,随加筋体层数及其弹性模量的增加,路基的动力响应减小更为显著;随着车辆荷载频率的增加,路基路面沉降及内部应力增大;路基竖向位移随桩间距的增加而增加,桩的模量对路基的动力响应也有一定的影响。     

震区岩质边坡动力特性及影响因素数值模拟研究

以理县至小金公路中的豹子嘴边坡为例,借助FLAC3D数值分析软件建立三维数值计算模型,分析不同岩土体性质、坡比、坡高及地震加速度下岩质边坡的动力响应及变形特性。结果表明,地震荷载作用下,该边坡最大永久位移约为6.26cm,基本处于稳定状态;坡面受力较均匀,但坡脚处应力集中,震区岩质边坡主要表现为圆弧形压-剪破坏;坡体主要呈现坡脚隆起、坡顶下沉、坡中前移的变形特性。据此建议采用SNS主动防护网及矮脚墙等措施对其进行防护加固。     

降雨渗流下路基坡面稳定性和空心砌块优化

空心砌块是一种防止路基边坡表层土体产生侵蚀破坏的坡面防护结构,其稳定性对于坡面防护影响巨大。鉴于目前工程上空心砌块在降雨条件下容易失稳及砌块尺寸设计无理论可依的问题,以路基边坡表层土体单元在降雨渗流条件下的受力特性分析为基础,推导了考虑渗流方向的无黏性表层土体安全系数表达式,并以此为基础对空心砌块从尺寸设计与形状选择上进行了优化。研究表明:路基坡面表层土体在降雨渗流作用下,稳定性具有从坡顶至坡脚逐渐降低的规律,使得降雨导致的路基边坡表层失稳多从坡脚附近开始,以此向上延伸至坡顶,设计时应该着重加强坡脚处的工程防护强化与排水疏导。通过分析空心砌块内土体单元的稳定性与砌块结构、土体强度及边坡坡度的内在关系,认识到空心砌块高度对防护效果影响巨大。提出了基于水平顺流和顺坡渗流两种工况下空心砌块高度的计算方法。在空心砌块高度满足安全性的前提条件下,以空心砌块单位铺设面积混凝土最小用量为优化目标,通过权衡各种形状空心砌块作为坡面浅层防护的利弊,提出了一种新型的直角六棱空心砌块防护结构。该砌块具有施工方便、制作简单的优势,且相对于常用的正六棱空心砌块能节省混凝土材料20. 9%。     

附加荷载作用下各层土钉受力特性研究

对于土钉支护的公路边坡和基坑,常常会受到多种地面荷载的作用。目前的研究均假设土钉为一种受拉构件,但经验表明,土钉(特别是全长粘结型)长细比较大,当受到上部荷载作用时,其实际受力不是单纯的受拉,有可能会发生弯曲。通过试验研究了在地面荷载的作用下,土质边坡内土钉的受力特性。结果表明:当上部作用有附加荷载时,坡体内上部土钉同时受拉力和弯矩的作用,锚固段末端和滑面处所受的弯矩最大,而下部土钉受弯程度不明显;坡体的下滑力首先作用于坡面锚头和潜在滑面处土钉,然后向两侧传递;在同级荷载作用下,轴向应变随荷载作用时间的增加先增大后减小;地面荷载较小,边坡处于稳定状态时,顶层土钉起主导作用,当达到极限荷载后,起抗滑作用的主要是中间和底层土钉,分别表现为抗侧滑力和抗下滑力。     

坡体外形对松散堆积体路基上边坡稳定性影响分析

基于川藏公路南线(西藏境国道318线K3473+000~K4670+000和国道214线K1324+000~K1473+000)的实地调研成果,采用Midas/GTS建立边坡稳定数值模型,分析坡形因素即坡顶平台宽度、坡高、坡度、两级边坡对松散堆积体路基上边坡稳定性的影响。在改变单级边坡坡度和坡高的条件下,分析了松散堆积体路基上边坡安全系数及坡体应力、最大剪应变、坡体位移在坡中、坡脚处的变化趋势。模拟结果表明,分级边坡可以较明显地提高松散堆积体边坡的稳定性。相较于上级边坡坡度变化对于坡体安全系数影响而言,下级边坡坡度变化导致坡体安全系数变化更为明显。     

不同坡率条件下边坡动力响应特性研究

基于FLAC-3D软件建立坡率为0.75∶1、1∶1、2∶1的3个边坡,考虑地震加速度时程的输入,模拟不同坡率下边坡坡顶与坡脚的位移、速度、加速度以及剪应力的响应特性,并得出以下规律:随着地震波加速度时程的不断作用,坡顶位移呈非线性增长模式,坡率越大,边坡坡顶位移越大;坡顶水平速度呈上下波动形式,总体呈现出先增大后减小的波动过程,边坡在动力作用下破坏具有突发性;地震作用下边坡坡顶加速度具有放大效应,动力作用下边坡坡顶的放大系数不会超过6.5;坡脚位移随加速度时程呈现出非线性增长模式,随着坡率的增加坡脚竖向位移呈先增大后减小的趋势;坡脚水平速度呈上下波动形式,总体呈现出前期先增大后减小的波动过程;边坡坡顶加速度具有放大效应,动力作用下边坡坡顶的放大系数不会超过3.1。     

岩质边坡应力场特征有限元强度折减法研究

利用有限元强度折减法数值模拟技术,对成型边坡的应力场进行了研究:在坡顶荷载作用下,计算边坡内部应力场随着坡体强度指标的降低而变化的情况,分析边坡安全状态恶化对内部应力场的影响。通过对特定路径的应力追踪,对应力场的变化特征进行探讨,确定边坡的应力敏感部位,指出应力变化规律及其对边坡稳定性造成的不利影响,以克服岩质边坡以位移为参数的监测方法存在时间与空间上滞后的缺陷。