公路生态护坡根系加筋土强度试验研究

公路生态护坡工程中,植物根系在提高土体强度上起到了重要作用。根系加筋土抗剪强度一直是关注的重点,通过不同龄期、不同草灌比植物根系加筋土与原状土直剪试验,研究原状根系加筋土强度影响因素。研究表明:草灌混合加筋效果优于单独草本或灌木加筋;根系的存在增加了土体黏聚力,90d草灌混合根系加筋土黏聚力达到99.8kPa,为无根原状土3倍以上;加筋土早期(90d前)内摩擦角大于无根原状土,90d后内摩擦角变化不大,与无根原状土内摩擦角相当。     

非均质各向异性加筋土边坡的抗震稳定性分析

加筋土因其良好的加固效果而被广泛应用于边坡工程。用极限分析上限方法,对非均质各向异性加筋土边坡的抗震稳定性进行研究,获得了均匀、上疏下密及上密下疏3种布筋方式下边坡临界高度的解析表达式。并用数值优化算法分析了土体非均质性、各项异性、边坡坡角、内摩擦角及地震荷载等因素对加筋土边坡稳定性的影响。结果表明:土体非均质系数、各向异性系数、内摩擦角及加筋强度的增加对边坡稳定性的提高具有积极作用,而坡角与地震荷载系数的增大则不利于边坡的稳定;3种布筋方式中,上疏下密对边坡加固的效果最佳,其次为均匀布筋方式,上密下疏的布筋方式效率较低。     

基于正交法的边坡安全系数敏感性分析

为研究影响边坡稳定因素,运用有限元软件ANSYS,并结合强度折减法建立合理模型,选择失稳判据为计算不收敛,将影响边坡稳定的主要因素重度、内摩擦角、黏聚力、变形模量、坡顶荷载采用正交分析法水平组合,进行各因素敏感性和显著性分析。结果表明:各因素敏感性依次为:内摩擦角 黏聚力 重度 坡顶荷载 变形模量,显著性为:内摩擦角、黏聚力,重度对边坡稳定性影响高度显著,变形模量与坡顶荷载对边坡稳定性影响不显著;黏聚力和重度之间有交互作用,因此,边坡稳定除考虑土抗剪强度影响,还应注意重度影响,使强度储备发挥到最大,同时还要考虑黏聚力和重度的交互作用。     

加筋高填方路堤滑动面特性数值分析

基于强度折减法分析理论,采用有限差分软件FLAC3D对某高速公路典型高填方路堤进行建模分析,研究了高填方路堤加筋前后路堤边坡滑动面变化规律及其影响因素。分析结果表明:在高填方路堤中加入土工格栅可有效提高路堤边坡安全系数,并且边坡安全系数随着土工格栅界面参数、填土粘聚力及内摩擦角的增加而非线性增加,滑动面也随之由边坡浅层逐渐向深层发展,但随着填土粘聚力和内摩擦角的增大,土工格栅加筋效果呈逐渐减小趋势。     

考虑地震荷载的边坡矢量和法研究及应用

针对边坡在地震荷载作用下的动力稳定性问题,将边坡矢量和分析方法与动力有限元法相结合,对边坡进行动力稳定性分析,并依据边坡的安全系数时程曲线,评估边坡在地震荷载作用下的稳定状态。采用均质边坡进行了算例验证,检验了方法的合理性,最终用其对一个高陡边坡进行了动力稳定分析,计算结果表明:动力矢量和法可合理地评估边坡的动力稳定性状态。     

灰色关联理论在边坡稳定性分析中的应用

影响边坡工程稳定性的因素众多而复杂,影响程度各不同,问题具有不完全性、非确定性的特点。基于灰色系统理论的灰色关联分析原理,选取影响边坡稳定性的主要因素,如重度、粘聚力、内摩擦角、边坡角、边坡高度、孔隙水压力比等,建立了应用于边坡稳定性分析的灰色关联度法。给出的应用实例,其评价结果与实际情况一致,说明边坡稳定性灰色关联度分析法的有效性。     

基于强度折减法的公路边坡稳定性分析

为研究太行山高速公路邯郸段公路边坡稳定性及其典型路段的滑坡位移阈值,采用有限差分强度折减法,综合研究典型坡高、坡角、岩体黏聚力和内摩擦角对其稳定性影响,确定极限平衡状态下对应的岩体抗剪强度指标,通过与边坡岩体弹性模量的合理组合,确定边坡自重作用下临界位移阈值,研究结果表明：相同坡高和坡角时,边坡稳定系数随黏聚力增加呈近似线性增加,随岩体内摩擦角的增加,近似呈指数增加;保持坡角相同,黏聚力对坡高较低的边坡稳定性变化越敏感,内摩擦角对边坡稳定性相对不敏感;保持相同坡高,坡角越小或坡度越缓,则黏聚力对边坡的稳定性相对越不敏感;公路典型断面边坡二级平台和三级平台地表位移阈值分别为112 mm和103 mm。     

桩承式加筋路堤等沉面高度影响因素分析

以台缙高速公路桩承式加筋路堤工程为依托,利用有限差分软件FLAC3D建立了桩承式加筋路堤三维数值模型,研究了桩帽净间距、路堤填土内摩擦角、路堤填土粘聚力、水平加筋体拉伸强度对等沉面高度的影响。计算结果表明:等沉面高度与桩帽净间距的比值为3.0~3.7;路堤填土内摩擦角越大,等沉面高度越小;路堤填土粘聚力、水平加筋体拉伸强度的大小对等沉面高度没有影响。     

Rosenblueth方法在加筋格宾挡墙内部稳定可靠度分析中的应用

介绍了Rosenblueth矩估计方法的基本原理及其在加筋格宾挡墙内部稳定性分析中的应用。提出了加筋格宾挡墙内部稳定性可靠度分析方法,基于Rosenblueth方法开发了相应计算程序,研究了填料粘聚力c、内摩擦角φ、网面拉力、地震力、填土重度、车辆荷载以及加筋间距等重要参数对可靠度指标的影响,结合我国第一座高速公路加筋格宾挡土墙(湖南省湘潭至衡阳西线高速公路第十二合同段k124+300~k124+89段加筋土工程)运用可靠度理论分析其内部稳定性,得到了该挡墙内部稳定可靠性指标和破坏概率。结果表明:该分析方法简单、科学、合理,体现了Rosenblueth方法在复杂功能函数中进行可靠指标计算的优越性,可以应用于具体工程设计。     

基于临界滑动场的加筋土边坡稳定性分析

传统的极限平衡法分析加筋土边坡稳定性只能依靠假定的滑裂面,未考虑筋材对滑裂面的影响。文中将边坡临界滑动场数值模拟方法进行推广,建立了基于准粘聚力原理的加筋土边坡临界滑动场计算方法。该法可确定任意形状的临界滑动面及最小安全系数。通过算例比较了加筋土边坡的临界滑动面与无筋边坡滑动面的变化,并探讨了填土的重度、粘聚力、内摩擦角、筋材抗拉强度等因素对加筋土边坡稳定性的影响。证实利用极限平衡法先求无筋边坡滑动面,再加上筋材的抗滑力矩来计算加筋土边坡安全系数的方法是不正确的。     

加筋土挡墙水平位移解析计算与参数分析

加筋土挡墙因具有造价低廉、施工简便等优点而在公路、铁路等交通基础设施中被广泛应用。作为一种轻型柔性支挡结构，加筋土挡墙易产生较大的水平位移。目前已有的加筋土挡墙水平位移计算公式大多忽略了加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移，有必要提出一种准确计算加筋土挡墙总水平位移的解析式。将加筋土挡墙总水平位移分为加筋区内部筋材伸长产生的水平位移和加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移两部分。假定加筋区内部破裂面由0.3H法确定，根据胡克定律建立计算加筋区内部由于筋材伸长产生的水平位移解析式；假定加筋区为一复合弹性体，根据虚功原理建立加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移解析式，两部分共同构成了加筋土挡墙的总水平位移。结果表明：随着填土模量、填土内摩擦角、填土黏聚力、筋材抗拉刚度和筋材长度的增大，加筋土挡墙的最大水平位移逐渐减小；筋材伸长产生的位移占总位移的比值随填土模量、填土内摩擦角、筋材长度的增大而增大，随填土黏聚力和筋材抗拉刚度的增大而减小；与原型试验测试值和数值模拟值相比，该解析计算结果可反映加筋土挡墙墙体位移沿墙高的分布规律，同时与既有经验公式相比，该方法计算结果更接近实际值。     

地震荷载下高填方边坡破坏机理与稳定性分析

主要针对地震荷载作用下高填方边坡的破坏机理和稳定性进行分析评价。采用数值分析方法,就高填方边坡在地震中的破坏机理、破坏模式以及影响因素进行分析,对边坡稳定性的评价方法、控制指标等关键技术进行研究,以揭示地震荷载中高填方边坡破坏机理,建立地震中边坡稳定性评价的静力分析法和动力分析法,并对雅安地震中成雅高速公路填土高度达到25m的K43＋450～K43＋720段路基进行稳定性分析和验证。     

一种评价稳定边坡的加筋材料的理论方法

加筋土工程常用于稳定边坡，这些工程通过把加筋材料插入边坡来改善边坡的稳定性。该文作者提出了一种新的理论方法用于评价加筋钢筋对改善边坡稳定性的影响。沿边坡破坏面抗力的增加与土和钢筋间的表面摩擦力及钢筋的刚度有密切关系，通过改变钢筋盾径、表面摩擦力和弹性模量，对几个边坡进行的分析表明了钢筋以边坡稳定性的影响。     

基于强度折减技术的加筋土二级边坡参数敏感性分析

针对加筋土加固的二级边坡,该文基于极限分析理论,提出了一种计算该类型边坡稳定性的方法。在已有研究成果的基础上,构建了二级边坡破坏模型,该破坏模型能够考虑不同台阶高度和平台宽度的计算问题。将筋材所提供的加固力引入到破坏模型中,并推导了分析二级边坡稳定性的功能平衡方程。借助强度折减思想,建立了计算安全系数的方法。通过与现有研究成果进行对比,验证了该文提出方法的有效性,并采用正交试验方法研究了不同参数的敏感性。分析结果表明:土体内摩擦角对安全系数的敏感性最大,而边坡高度系数最小;土体黏聚力、下边坡坡角和边坡高度对安全系数敏感性较大,而平均布筋强度及上边坡坡角较小。     

格室土表观黏聚力节点强度计算方法

土工格室作为一种新型三维立体加筋材料,对于填料能够提供较大的侧限约束作用,侧限效应引起的约束围压可等效为土工格室加筋土复合材料的表观黏聚力,但在计算土工格室加筋土表观黏聚力时,现有的计算方法仅考虑格室条带刚度而未考虑节点强度对表观黏聚力的影响,在Bathurst表观黏聚力计算公式的基础上,推导了同时考虑土工格室的条带刚...     

加筋土挡土墙边坡加固的有限元计算研究

为更好地利用加筋土挡土墙处理公路滑塌边坡,从有限元数值计算角度利用特征点对加筋土挡土墙处理滑坡的稳定性进行研究,结果表明,加筋土挡土墙可从加筋材料、坡脚矮脚墙、边坡排水等方面进行设计;以加筋土挡土墙处理广佛肇(广州—佛山—肇庆)高速公路路堑边坡K30+240—330滑塌为例,运用有限元强度折减法分析边坡稳定性,计算结果显示加筋后边坡稳定性安全系数比加筋前提高21.3%,边坡滑动面后移约10m,边坡稳定性得到提高,加筋土挡土墙能有效加固边坡。     

一种新型加筋土整体式桥台试验研究

加筋土整体式桥台是一种结合加筋土技术和整体式结构的新型桥台,振动台试验对比研究重力式桥台、加筋土挡墙桥台、整体式桥台、整体式加筋土桥台4种不同的桥台形式的抗震性能,试验结果表明加筋土整体式桥台的动力稳定性最好,产生振动变形破坏的临界加速度值相比加筋土桥台提高幅度超过1倍。填土下部的加筋层承受的拉应力最大,如果在台背填土中设置多层加筋材料,并且加筋层与面墙牢固联结,台背土压力可以减小近50%,台背填土未观测到沉降,能有效防止桥台结构物在动力作用下产生倾斜破坏。     

锚杆—土工格室复合结构边坡防护有限元数值分析

锚杆-土工格室复合结构边坡是一种新型的边坡防护形式,在对不稳定裸露边坡进行加固处理的同时,还可以对边坡坡面进行绿化。利用Midas GTS NX有限元软件建立锚杆-土工格室复合结构防护边坡三维有限元模型,采用强度折减理论法分别对未加筋、加锚杆、加土工格室、加锚杆和土工格室的边坡进行敏感性分析,研究了加固措施、填料参数、格室高度和边坡加筋宽度对边坡稳定性的影响。结果表明:采用锚杆-土工格室复合结构防护能很好地提高边坡的稳定性;填土内摩擦角对边坡稳定性影响比黏聚力更敏感;随着边坡加筋宽度的增加,安全系数先增大后减小。研究成果对不稳定裸露边坡加固设计和施工具有一定指导意义。     

不均匀软土路基稳定性与变形曲线特性分析

为进一步研究不均匀软土地基性能,基于武汉鄂咸高速公路软土路基施工项目,根据现场各类土体参数及位置沿路线变化较大的现象,建立二维不对称路基简化模型。研究在不对称土体参数变化作用下的边坡稳定及变形规律。结果表明,(1)不均匀弹性模量对安全系数的影响极小,边坡两侧填土水平位移最大值变化趋势整体呈相反态势,当左侧弹性模量小于对照组时,沉降增幅明显,当左侧弹性模量大于对照组时,沉降有一定程度缩减;(2)随着左侧黏聚力和内摩擦角的增加,各断面填土两侧水平位移均相应减小,安全系数增加,黏聚力与内摩擦角的最危险滑移面取决于边坡土体最弱处,两者在沉降曲线中有显著差异,在不均匀内摩擦角的作用下,断面两侧沉降趋势相反,同侧随内摩擦角缩小而沉降增加,异侧有小幅回升。     

软层对土质边坡破坏模式及稳定性影响的数值分析

为了研究软层对土质边坡破坏模式及其稳定性的影响,运用FLAC~(3D)建立多分层(坡体分4层,坡基分2层)土质边坡模型。将软层分为由内摩擦角φ控制的软层(内摩擦角φ较小的软层),以由黏聚力c控制的软层(黏聚力c较小的软层)。考虑工程实际选取4种常见的软层分布方式:①软层在边坡顶部、②软层在边坡底部、③软层在边坡顶部和底部、④软层在边坡中部,采用强度折减法分析了不同软层分布和不同软层性质边坡的滑动面和安全系数。结果表明:(1)内摩擦角φ控制的软层分布不同时,分布②边坡表现为圆弧+直线型破坏,其余分布则表现为圆弧型破坏;(2)黏聚力c控制的软层在不同分布时,分布②呈明显的圆弧型破坏,其余分布表现为一定程度的圆弧+直线型破坏;(3)位于边坡中部的软层显著降低其稳定性,其中以黏聚力c控制的软层不利影响最为显著;(4)随层间参数差异值的增大,不同的软层黏聚力c与内摩擦角φ对于滑动面上边缘距坡顶距离作用效果相反,而对于安全系数的影响表现一致;(5)针对软层位于边坡中部的情况,软层自身性质相较于其周围土层的性质对边坡稳定性影响更为显著。在相关施工中应主要对软层进行加固,并适当对其周围土层进行补强,可实现经济合理的支护方案。