水平地震荷载作用下斜坡路基动力稳定性分析

西南山区的道路普遍穿越高烈度地震区域,地震荷载作用下路基结构的动力稳定性问题必须引起重视。笔者运用GEO-SLOPE软件中的SLOPE/W模块和QUAKE/W模块,采用动力有限元法,系统地分析了斜坡路基结构在水平地震荷载作用下的动力稳定性,总结了路堤填筑高度、地面横坡、地震烈度、软弱夹层厚度4个参数对斜坡路基结构动力稳定性的影响。     

临空条件对边坡稳定性的影响

公路作为一种纵向延伸的线性工程,穿越不同的地形、地貌单元,所涉及的边坡具有种类广、数量多的特征。在充分调研的基础上,建立了各种常见的公路边坡形式的数值模型,对其稳定性和可能的破坏模式进行研究。研究发现:(1)坡脚处剪应变随坡高增加而增加,边坡稳定系数随坡高增加呈幂函数减小,坡高小于20 m时稳定系数减小明显,大于20 m后其变化趋势变缓;(2)随着坡度的增加,坡脚剪应变增加更为明显,边坡的稳定系数随坡度增大同样呈幂函数减小,坡度小于40°时变化较大,大于40°后变化趋缓。另外对比来看,稳定性系数对边坡坡度的变化要更加敏感一些;(3)若坡体内部存在外倾的结构面,边坡破坏时将在覆盖层内拉张产生圆弧形滑面,并沿接触面产生复合式滑动,此时边坡的稳定性将主要受接触面的性质所控制,如结构面倾角、强度参数等。(4)阶梯形边坡比一坡到顶的直线形边坡稳定性好,但大平台阶梯形边坡各级边坡自身的稳定性不容忽视。微凹形、直线形、微凸形3种坡面形态下边坡稳定性依次变差,工程中建议合理利用凹形边坡,而对于凸形边坡应该慎重利用。     

斜坡桩基动力响应的离心机模型试验及数值模拟

为研究地震作用下斜坡桩基的动力响应及桩-土相互作用机理,在土工离心机上进行模型试验,分析了斜坡土体的加速度放大效应、斜坡土体位移情况和桩身变形特性,并通过数值模拟予以论证。结果表明,地震作用下斜坡坡肩位置最容易失稳;桩基所处位置和连接形式是造成桩基变形差异的重要因素;斜坡土体对桩基挤压作用明显,在抗震设计时应考虑斜坡上部土体的加固措施。     

地震下斜坡桩场地及桩基动力响应的数值分析

结合离心机振动台试验与开源有限元软件OpenSees研究了斜坡场地上桥梁桩基动力响应问题。首先基于多屈服面模型和桩土动力弹簧模型,对离心机振动台模型试验结果进行了验证分析。计算与实测结果的对比表明:数值模型可较好反映实测规律;桩身最大残余水平位移随El-Centro波地震动加速度幅值的增大呈非线性增加;桩身最终弯矩最大值出现在基岩与土层的交界面处;斜坡场地坡肩较坡顶在地震作用下更容易发生剪切变形,且软硬岩土层倾斜交界面将削弱其抗震耗能的能力。在此基础上,分析斜坡坡角、砂土重度和桩身直径3个主要因素对桩身和斜坡坡肩处土体动力响应规律变化的影响。结果表明:减小斜坡坡角或增大桩身直径均可降低地震荷载对桩基的影响,而砂土重度影响较小;3个因素对斜坡坡肩各深度处土体的动力响应均会产生影响,但其影响程度各有不同;较大的斜坡坡角会显著增加斜坡坡肩各深度处土体的剪切变形;增大桩身直径会大幅度减少斜坡坡肩处中层和深层土体的剪切变形,但对浅层土体影响较小。这些结论可为今后的工程设计提供参考。     

某高原铁路桥隧过渡段穿越不稳定斜坡体整治技术研究

对某高原铁路桥隧相连工程穿越不稳定斜坡体进行研究,分析了斜坡体失稳的原因,基于传递系数法分别计算其天然工况下和地震工况下的坡体稳定系数以判定坡体的稳定性,并求得坡体推力。结合计算结果,对该斜坡体采取抗滑桩、桩间土钉墙和桩顶锚索等综合整治措施,有效提高了斜坡体的稳定性,保证了工程安全可靠,为工程设计和施工提供了经验。     

锚杆支护边坡动力响应规律及锚固参数影响

现场调查表明,锚杆支护能有效提高边坡在地震作用下的动力稳定性.通过采用拟静力法对汶川震区内锚杆支护边坡的地震稳定性进行验算后得知,边坡的动力安全系数随锚杆长度的增加而增大.利用FLAC3D分析了地震作用下锚杆支护边坡的动力响应规律以及锚固参数对边坡动力特性的影响.结果表明,锚固措施能有效抑制坡表加速度的放大作用,地震后...     

降雨作用下高路堑边坡渗透稳定性分析

为了探讨边坡在强降雨作用下的渗流情况和稳定性,采用Geostudio中的SEEP/W模块对边坡在降雨作用下渗流情况进行数值计算分析,再与SEEP/W模块进行耦合分析,采用Morgenstern-Price法计算边坡在强降雨作用下的安全系数,并分析其稳定性。     

高等级公路中央分隔带排水设计

阐述了在高等级公路中凸形、凹形和封闭形中央分隔带的排水设计。     

基于FLAC~(3D)的地震作用下高陡边坡的动力响应分析

地震荷载是触发边坡失稳的重要原因之一。基于有限差分软件FLAC~(3D)对某高陡边坡进行了动力分析,结果表明:在地震作用下,高陡边坡将发生较大的永久位移,最大永久位移主要集中在坡面和坡顶附近;剪应力集中在坡角,沿坡角向坡体内呈弧线形发展,与静力作用下的破坏模式相仿;随着高程的增加,位移时程和加速度时程都呈现出"放大"效应。     

非均布轮载下钢桥面铺装力学响应分析

为了对非均布轮栽作用于不同钢桥面系的效应进行预估,在构造理想传力垫层建立三维有限元接触分析模型的基础上,计算了均匀分布、凸形分布、凹形分布3种荷栽分布下铺装层的力学响应。计算分析表明,构造传力垫层加栽的接触分析方法是分析正交异性桥面系作用复杂荷栽模式的一种有效方法,特别是当要考虑多种复杂荷栽模式、多个作用位置时。不同荷栽下铺装层力学响应的对比显示：3种荷栽模式下横向拉应变沿横断面的分布规律相当一致,但凸形分布的计算结果最大、均匀分布次之、凹形分布的计算结果最小;轴载一定时,高胎压轮胎服从凸形分布,所以高压轮胎对铺装层有更大的破坏作用。     

基于合流视距的公路主线入口路段竖曲线最小半径研究

针对目前关于入口路段主线竖曲线半径研究较少的现状,且在研究过程中不注重区分入、出口路段之间差别的问题,该文首先明确合流视距是入口路段主线竖曲线半径的主要影响因素,以合流视距为控制条件对入口路段的竖曲线半径展开研究。通过分析入口路段主线车辆的交通行为特征,结合驾驶员心、生理特点建立主线入口路段安全合流视距计算模型。视距模型中考虑了反应距离、车辆换道距离、减速距离3项指标,并以变道和减速行驶二者中的较小值作为控制依据计算满足减速需要的合流视距推荐值。分别考虑主线凸形竖曲线和凹形竖曲线两种不同的情况,分析凸形竖曲线变坡点顶部,以及凹形竖曲线夜间车前灯射距及主线上方跨线构造物对驾驶员视线的遮挡。根据立面几何关系分别建立满足合流视距的主线入口路段凸形、凹形竖曲线半径计算模型。将合流视距推荐值代入竖曲线半径计算模型中,得到满足合流视距的主线入口路段凸形、凹形竖曲线最小半径推荐值。结果表明：入口路段的要求低于出口路段,通过识别视距计算得到的竖曲线半径推荐值低于现行规范值。     

顺层岩质斜坡溃曲破坏机理的力学分析

分析顺层岩质斜坡的溃曲破坏模式,建立力学模型,运用梁板理论分析斜坡滑移弯曲变形破坏的机理。计算挠曲曲线的理论解,得出岩质斜坡发生溃曲破坏的临界坡长。以某桥基斜坡为工程实例,计算斜坡在天然、暴雨、暴雨+地震3种工况下的临界坡长,发现雨水和地震对斜坡临界长度有较大的影响。研究对深入理解该类斜坡的变形破坏具有参考价值。     

陕西秦巴山区公路斜坡灾害发育规律的研究

秦巴山区是我国著名的山地灾害多发区.为了研究该区域公路斜坡的成灾机制和发育规律,通过对陕南G316国道早阳～蜀河段斜坡灾害的实地调查,总结了斜坡灾害点的基本情况,指出研究区的地形地貌、地质构造、气象水文等地质环境条件有利于斜坡灾害的孕育.在此基础上,进一步研究了坡度、坡高、坡向及坡形等基础因子对斜坡稳定性的影响,并提出了各影响因子的优势度.     

考虑拉剪耦合作用地震边坡稳定性分析

基于拉剪耦合作用,对Mohr-Coulomb强度准则进行修正。在不同坡高、不同高宽比的边坡底部入射3条经典地震波,对边坡进行动力稳定性分析。首先采用显式迭代子增量法编写考虑拉剪耦合作用的Mohr-Coulomb强度准则子程序,并在边坡模型的截断边界添加黏弹性人工边界、输入等效地震荷载,模拟边坡受到的地震作用;然后以单元分别受到压缩和拉伸作用为例验证子程序的正确性;通过与已有地震边坡的研究结果对比,表明在地震边坡分析中若不考虑材料的拉剪耦合作用,得出的结论偏危险;最后在边坡底部垂直入射3条地震波,分析不同坡高、不同高宽比的边坡在2种强度准则下安全系数的区别。研究结果表明：不同边坡（坡高、高宽比不同）在不同地震波（El-Centro,Kobe,Northridge）作用下的安全系数各不相同,但安全系数都随坡高增加和坡角增大而降低;考虑拉剪耦合作用边坡的安全系数小于不考虑拉剪耦合作用边坡的安全系数,并且其安全系数的变化各有特点;坡高和高宽比的变化影响边坡对地震波频段的响应;分析地震边坡的稳定性,应综合考虑材料的拉剪耦合作用以及边坡高度和高宽比的变化规律。     

排水措施对地震作用下滑坡稳定性的影响

采用GEO—SLOPE软件中的渗流模块模拟-高烈度地震区公路滑坡的渗流场,分析了设置仰斜排水孔后的水位变化,再用边坡稳定性分析模块和地震动态分析模块,用多种方法计算、比较排水前后的滑坡稳定性,这为研究排水措施对滑坡在动力作用下稳定性的影响,提供了一种可行的方法,可为其它相似工程的研究提供参考。     

某高速公路黄土边坡稳定性研究

随着我国西部大开发和一带一路的建设,广泛分布有黄土的西北地区基础设施得到迅速发展。为了研究高速公路黄土高边坡的稳定性,采用矢量和法,借助于ANASUS有限元软件,对A高速公路某高路堑边坡的稳定性从静力和动力两个方面进行数值模拟研究。成果表明,边坡各级台阶的边坡坡脚位置出现应力集中现象,在边坡整体的坡脚位置出现非常明显的应力集中现象,这些在坡脚形成的剪应力增高带正是引起边坡剪切破坏的主要原因;加速度为0. 1 g的地震作用下,坡顶加速度响应峰值可达0. 16 g,可见,动力作用下边坡坡顶位置的稳定性最差;同时,数值模拟结果表明,在动力和静力条件下该边坡均处于稳定状态,对其坡顶、坡面和坡脚3个位置处的累积位移值研究表明,加速度为0. 1 g的地震作用下,坡顶位置会累计产生高达的沿坡面向下12 cm的位移。     

毛尔盖电站塔基边坡地震动力响应研究

介绍运用Midas/GTS进行地震动力分析的理论依据、边界输入、加速度时程合成以及阻尼的确定,利用Midas/GTS岩土工程有限元软件对毛尔盖电站进水口边坡在塔基荷载作用下的稳定性进行了地震动力响应分析,并提出了相应的加固建议。     

考虑地面径流动水作用的浅层斜坡稳定性分析

在研究降雨与浅层边坡稳定性时,多考虑降雨入渗造成岩土体基质吸力的减小、孔隙水压力的变化、地下水位的上升以及水对岩土体的软化、劣化效应,却忽略了地面径流动水作用。基于此,引入Navier-Stokes方程描述坡面径流,引入Brinkman-extended Darcy方程描述土体渗流,建立非线性数学模型,推导出坡面径流及土体渗流流速分布,求解出流固界面拖曳力。然后利用刚体极限平衡理论对径流状态下浅层边坡的稳定性进行分析,最后通过实例讨论坡面径流高度、土层厚度、土体强度及边坡倾角对稳定系数的影响,量化地表径流拖曳力效应对浅层边坡稳定性的贡献。结果表明:拖曳力作为一种不利因素,将随着径流高度的增加而增大,当边坡处于临界稳定状态时,较小拖曳力将对边坡稳定产生决定性的影响;斜坡稳定系数对斜坡土层厚度较为敏感,当土层厚度较薄(h=1m)时,坡面径流对斜坡稳定性具有较强的控制作用,坡面径流对斜坡稳定系数的影响达到11.3%;当土层厚度增加到5m时,坡面径流对斜坡稳定系数的影响降到3.3%。     

降雨和地震耦合作用下老南瓜塘边坡稳定性分析

以大永高速公路老南瓜塘边坡为研究对象,采用数值方法分析该边坡的失稳破坏机制,并确定雨水入渗导致坡体强度软化是诱发滑坡的主要因素。分析计算老南瓜塘边坡在降雨、地震、降雨+地震等工况下的工程稳定性,根据边坡的变形破坏机制和稳定状态选取了抗滑桩支护方式进行加固,并复核加固坡的工程稳定性。研究结果表明:①边坡稳定性随降雨持续而降低存在一定滞后,边坡最不稳定状态在降雨结束后一段时间,并非对应降雨结束时。②地震荷载对边坡稳定性破坏显著,地震工况下老南瓜塘边坡处于极度不稳定状态。③前期降雨会加剧地震对边坡稳定性的破坏,降雨强度越大,持续时间越久,影响越明显。     

基于修正拟动力法的抗滑桩加固边坡三维地震稳定性分析

为了给抗滑桩加固边坡的抗震设计提供参考,对其在地震作用下的三维稳定性进行研究。基于极限分析上限定理,采用修正的拟动力法(MPDM)对水平地震作用下的三维抗滑桩加固边坡的稳定性进行了分析,并推导出边坡安全系数(F_S)的表达式。为了提高计算效率,采用遗传算法(GA)计算出安全系数的最小值。将所得研究结果与已有文献成果进行对比,验证了所用方法的有效性。此外,通过参数分析研究了归一化频率(?H/V_S)、宽高比(B/H)、水平地震系数(k_h)、阻尼比D、桩位、桩距等因素对桩加固边坡稳定性的影响。研究结果表明：?H/V_S对桩加固边坡稳定性的影响显著,并决定着D对桩加固边坡稳定性的影响;当桩加固边坡受到与土体固有频率接近的地震波作用时,D对桩加固边坡的稳定性影响非常显著,并且拟动力法会极大地高估桩加固边坡的稳定性;对于远离土体固有频率的地震波,D对桩加固边坡的稳定性影响较小;在一个地震波周期内,地震作用下边坡的F_S随地震峰值加速度的增加而减小;水平地震加速度系数a_hs的...