基于极限分析法分析含夹层边坡的地震稳定性

本文综合运用了极限分析法中的上限分析法结合波动理论,以一正弦SV波代替地震波,求出地震波透过夹层产生的透射波对滑体的做功功率,然后进一步求地震荷载下边坡的能量系数,并提出了以最小平均能量系数作为边坡稳定性的判据。研究表明:极限分析上限法可以考虑地震因素用于边坡在地震荷载下的稳定性分析,最小平均能量系数作为稳定性判据也是合理的。     

公路岩质边坡稳定性评价的能量法研究

针对公路岩质边坡稳定性分析评价问题,根据能量法原理和塑性极限分析上限定理,建立了岩质边坡平面滑动的屈服机构.在刚塑性假定条件下,视岩质边坡的滑体为刚体,没有内能耗散,视滑面为塑性区,能量耗散主要集中在滑面上,根据能量法可以得到简化后的虚功率方程.综合考虑作用在岩质边坡上的后缘裂缝静水压力、沿滑面扬压力、重力、水平地震惯性力、锚固力等外力,按照强度折减法,推导得出了公路岩质边坡稳定性评价的能量法上限解.通过典型算例,将能量法上限解和刚体极限平衡法稳定系数计算结果进行了对比分析.     

地震作用下的层状岩质边坡块状-弯曲倾倒解析分析

为了进行地震作用下块状-弯曲倾倒破坏边坡的稳定性评价,基于极限平衡理论,运用逐步分析方法,建立了地震荷载作用下块状-弯曲倾倒破坏的地质力学模型,并推导出了地震荷载作用下块状-弯曲倾倒破坏的解析公式,分析了地震荷载对岩质反倾边坡稳定性和破坏模式的影响。采用边坡几何力学参数、潜在破坏岩块编号及地震影响系数作为稳定分析中的变量,运用MATLAB编写了求解不同变量下的边坡安全系数和破坏模式的计算程序,此外,还将该方法与传递系数法、数值模拟结果进行了对比分析。研究结果表明：随着地震惯性力的增大,边坡稳定性逐渐下降;部分相邻块体的潜在破坏模式不同,滑移破坏和倾倒破坏交叉出现,但随着地震影响系数的增大,整体破坏模式逐渐由倾倒破坏转变为滑移破坏;随切坡角度增加,边坡的稳定性下降,较易发生倾倒破坏;不同地震影响系数下岩层厚度对边坡的影响不同。     

地下连续墙局部与整体稳定性分析

连续墙的稳定性问题在实际工程中是比较重要的工程问题.在分析了连续墙可能的破坏形式后,提出连续墙的局部与整体破坏模式.利用极限分析上限定理,构建摩尔-库伦土体中两种破坏模式的速度机动场,并求得了相应的外力功率与内部能量耗散,利用内外功率相等,将稳定性问题转化为非线性规划问题,并提出了相应的约束条件.利用优化算法,求得了局部破坏的稳定系数与整体破坏的安全系数,并分析了连续墙的稳定性随强度参数的变化规律.     

缓倾顺层岩质边坡变形破坏及处治技术研究

在查明边坡结构特征以及地层岩性特征的前提下,对宜巴高速公路第四合同段黄花互通D匝道的工程地质条件进行分析,并对软弱结构面进行研究,在此基础上运用FLAC软件对边坡变形破坏进行数值模拟,对边坡变形破坏机理进行深入探讨。研究结果表明:顺层岩质边坡中软弱结构面对边坡稳定性起到主控作用,存在夹层物质的黏性土具有遇水膨胀性质,对边坡失稳有推动作用。上覆岩体沿着软弱结构面发生滑动,前缘率先发生滑动,拉动后缘岩体发生滑动,破坏模式属于顺层滑移拉裂型破坏。通过预应力锚杆对边坡进行加固后,边坡稳定性得到改善,可保持其稳定状态。     

节理岩质边坡稳定性数值模拟分析

将通用有限差分法与强度折减法结合,对含结构面的岩质边坡稳定性进行了分析。通过对节理岩质边坡的块体单元和接触面单元的强度参数进行折减,当模型失稳时,其折减系数就是边坡的安全系数。由对应的边坡块体的速度矢量可以确定滑动面和边坡的破坏形态。通过与传统的极限平衡法的结果比较,表明基于有限差分的强度折减法是一种可靠、有效的方法,为节理岩质边坡的滑动面确定与安全系数计算开辟了新途径。     

基于FLAC3D强度折减理论的边坡稳定性分析

将强度折减理论与FLAC3D软件相结合,分析土质边坡的稳定性,以静力平衡计算收敛、边坡塑性区的贯通性及边坡坡脚位移的突变性作为边坡失稳判断依据,求得边坡的安全系数,并搜索到土坡的临界滑动破坏面,进而评价边坡的稳定状态。     

基于滑动面深度的地震作用下边坡强度参数反分析

边坡参数反演是获取边坡强度参数的重要手段.与传统的安全系数及位移反分析不同,提出了基于滑动面深度的边坡参数反演方法.基于极限分析上限定理,利用拟静力方法,计算了地震力作用下边坡的外力功率与内能耗散表达式,并结合强度折减法,推导了简单边坡在地震力作用下的安全系数公式.利用优化算法得到边坡的最小安全系数后,可以求出边坡在地震力作用下临界滑动面的方程,得到边坡不同位置的滑动面深度.并利用滑动面深度对强度参数进行反演.计算结果表明,随着地震加速度的增大,边坡的滑动面深度逐渐增大.通过数值计算与工程实例的对比,证明新方法是有效可靠的.     

基于非线性Barton-Bandis准则的岩质边坡可靠度研究

岩质边坡稳定性分析是岩土工程研究领域的热点问题之一,采用线性Mohr-Coulomb破坏准则和确定性分析方法研究岩质边坡稳定性存在一定的局限性。基于Hoek和Bray提出的典型平面岩质边坡破坏模式,采用Barton-Bandis非线性破坏准则,考虑岩质边坡滑动过程静力平衡条件,推导出岩质边坡安全系数表达式,并结合可靠度理论,通过MATLAB编程优化计算得到岩质边坡可靠度指标。算例分析结果表明:可靠度理论与数值模拟的计算结果吻合良好,证明本研究方法的可行性和有效性;Barton-Bandis非线性破坏准则中摩擦角φ_b、结构面粗糙系数JRC和结构面有效抗压系数JCS对岩质边坡稳定性有着显著影响,且岩质边坡稳定性随着φ_b,JRC和JCS的增加而提升;随机变量参数φ_b,JRC和JCS对岩质边坡稳定性影响程度不一,其中φ_b和JRC对岩质边坡稳定性的影响较为显著,而JCS对岩质边坡稳定性的影响相对较小;岩质边坡稳定性随着φ_b,JRC和JCS变异系数的增加而降低;后缘裂缝地下水位上升,岩质边坡的失效概率显著增大,坡体内部应该设置完善的排水系统。     

岩质边坡稳定性数值模拟及动力响应分析

采用快速拉格朗日方法,以差分技术引入时问因素实现了从连续介质小变形到大变形的分析模拟,对湖南省对121援建项目一四川理县至小金公路工程中豹子嘴边坡建立了三维模型,并采用2008年5．12汶川M8．0级地震中木卡站实测的地震波,在对地震波进行校正的基础上,进行动力数值模拟,分析了地震荷载作用下岩质边坡的位移、加速度和速度的动力响应过程和规律。岩质边坡动力响应分析表明地震荷载下岩质边坡最小水平永久位移、最小水平加速度反应峰值及最小水平速度反应峰值均发生在坡脚处,且在竖向方向均存在较明显的放大效应,其位移、加速度和速度的放大效应存在一定差异,放大倍数分别为18,1．3和6．35。     

基于上限定理的三维边坡稳定性分析探讨

利用上限定理,对纯黏性长大边坡的三维稳定性进行了研究。以边坡外某点为圆心,构建了球形破坏机构。利用三重积分,计算了该破坏机构下边坡的外力功率与内部能量耗散。基于功能相等定理,得到了边的三维稳定系数表达式。结合强度折减法,进一步研究了边坡的三维安全系数。通过与已有结果的对比,证明了该方法的正确性。分析了安全系数的变化规律,结果表明随着边坡宽度的增大,三维安全系数逐渐减小。为分析普通黏土边坡的三维稳定性奠定了基础。     

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...     

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。     

非关联流动法则下加筋土边坡稳定性研究

利用极限分析上限定理,在非关联流动法则下研究了加筋土边坡的稳定性问题。对非关联流动法则下的土体强度参数进行了修正,基于边坡旋转的破坏机构,计算了土体重力功率以及内部能量耗散,并推导了筋材的内能耗散方程。根据功率相等的基本原理,得到了加筋台阶边坡的上限解答。最后分析了不同加筋参数对边坡安全系数的影响规律。     

考虑孔隙水压力的加筋土边坡稳定性分析

该文通过极限分析理论对考虑孔隙水压力作用的加筋土边坡的稳定性进行分析.对边坡的自重做功功率、内部能量耗散功率、加筋筋材的耗散功率以及孔隙水压力做功功率进行了推导计算,并给出边坡高度的表达式,将所研究的边坡稳定性问题转化为简单的非线性规划的数学问题;将考虑孔隙水压力的计算结果与前人的研究结果相比较,证明了该方法的有效性及正确性.     

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。     

二级岩质边坡稳定性的非线性上限解

岩土体强度具有明显的非线性特性,采用非线性的岩体强度准则对岩质边坡的稳定性评价具有重要的应用价值。以Hoek-Brown破坏准则描述岩体的强度特性,采用等效切线法获得该破坏准则的等效粘聚力和等效内摩擦角,以用于岩质边坡稳定性计算。此外,采用地震作用系数考虑水平地震力的影响,推导出二级岩质边坡的稳定性系数表达式和安全系数方程。在此基础上,运用数值优化方法,计算最优的临界解。通过对比分析,第一级边坡坡角越小,地震作用系数增大使边坡稳定性降低的程度越明显。综合考虑边坡安全性和工程量,优化了台阶边坡的设计方案,取得良好的应用效果。     

三级边坡稳定性分析的机动方法

三级边坡与普通边坡相比,可以在保证坡度的条件下提高边坡的稳定性,可以减少工程占地面积,具有广泛的环境效益和经济效益,在实际工程中有着广泛的应用.基于极限分析上限法建立了三级边坡的破坏机构,推导了三级边坡的外部做功功率及内部耗损率平衡方程,求出三级边坡临界高度的表达式.采用序列二次规划算法对其临界高度进行优化,求出三级边坡的一个上限解.将本文的计算结果与前人研究成果进行对比,验证了该方法的有效性.     

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.     

基于FLAC3D错落体稳定性分析及治理效果评价

以山区公路左侧错落体受路基开挖直接影响沿软弱夹层发生滑动变形为例,通过宏观上分析错落体变形特征、地层岩性、结构面特性,建立切合实际的计算模型,合理选取模型参数,采用有限差分软件FLAC3D计算错落体稳定性,并与传统的极限平衡理论计算结果对比。通过FLAC3D计算分析治理前、后边坡位移、稳定系数及软弱夹层剪切强度,说明预应力锚索框架加固方案是安全可靠的。数值分析方法及设计经验可为含软弱夹层岩质边坡稳定性分析和治理方案提供借鉴。