考虑剪胀系数影响的土质边坡强度反分析

普通边坡土体强度参数的反演一般只需考虑粘聚力c与内摩擦角φ的影响,但当边坡土体不满足相关联流动法则时,则需考虑剪胀系数η的影响。文中在明确滑动面方程与边坡强度参数之间关系的基础上,基于塑性力学的机动方法,在对数螺旋线的破坏机构下,建立了安全系数Fs的隐函数表达式,并由此建立了η与边坡滑动面深度D的关系;通过选取滑坡体的不同断面进行分析,建立了关于c、φ及η的三组方程表达式,采用序列二次规划方法进行优化后,对边坡的粘聚力、内摩擦角及剪胀系数进行求解。     

基于剩余推力法与BP神经网络的玄武岩残坡积土公路边坡稳定性预测

采用剩余推力法与BP神经网络,以贵州省毕节地区宋阴公路K5+170~K5+220段玄武岩残坡积土边坡作为工程研究对象,对该边坡稳定性展开了计算和预测。选取现场实测剖面作为计算剖面,设置4个计算工况,由剩余推力法得到边坡天然状态(工况1)稳定性系数为1.085 1,当边坡处于16m地下水位+暴雨(工况2)、16m→8m地下变化水位(工况3)和16m→8m地下变化水位+暴雨(工况4)时,边坡稳定性系数均小于1。边坡稳定性敏感因素分析显示,滑带土黏聚力敏感系数平均值为15.9%,内摩擦角为48.3%,地下水位为34.0%,表明滑带土内摩擦角对边坡稳定影响最大,其次是地下水位。选择同一路段其他玄武岩残坡积土滑坡作为训练样本,通过Matlab神经网络ANN工具箱分步骤设计了BP网络,选择加动量学习速率自适应traingdx函数作为训练函数,采用多次预测求均值的方法获取预测结果。BP神经网络预测结果表明,边坡工况1的稳定性系数平均值为1.095~1.139,工况3为0.988~1.021,考虑到暴雨对边坡坡稳定性的影响,工况4时边坡可能发生滑动破坏。神经网络各次预测结果之间误差较大,最大达到45.87%,但求均值后的BP神经网络预测结果与剩余推力计算结果的相对误差大大降低,仅为0.4%~5.2%。将BP网络的输入参数减少为5个后,预测精度反而较高,表明黏聚力、内摩擦角、坡高、坡角、湿重度等因素对边坡稳定性有着实质性的影响,其他因素影响权重则较低。     

基于离散元的某公路典型顺层边坡稳定性影响因素敏感性分析

顺层边坡是一类包含层面和其他类型结构面影响的复杂边坡,其安全系数计算一直是个难题。笔者结合离散单元法与强度折减法对顺层边坡安全系数的计算过程和计算效果进行了探讨。用Fish语言编写了能在UDEC下执行的强度折减程序。在此基础上,探讨了刚度系数、层厚、层面倾角、层面内摩擦角、层面粘聚力、开挖坡角等因素对某高速公路典型顺层边坡稳定性的影响机制。计算结果表明:刚度仅对塑性区影响较大,对安全系数影响不大;层厚的增加对安全系数影响较小,但是随着厚度的增加变形破坏模式由楔形变为沿层面屈曲破坏;层面倾角接近破裂角时,安全系数降低(楔形滑动),反之则增加(屈曲破坏),直立时为倾倒破坏;强度参数增加,安全系数近于线性增加,破坏模式不变;开挖坡角增加,安全系数降低,破坏模式与层面倾角增加工况类似,安全开挖坡率不能大于1∶1.15。     

昆明地区土质高边坡稳定性分析

结合昆明国道东连接线支线工程的土质边坡设计,通过工程沿线的工程地质调查,对土质边坡稳定坡高与坡角的相关关系进行了回归分析。采用基于传统的简化毕肖普圆弧滑动面法,根据地质勘察资料确定了计算参数,对典型的一级、二级和三级边坡的稳定系数进行了计算。采用FLAC数值模拟技术,根据现场勘察及直剪试验的结果,确定了各土层的计算参数,采用平面应变力学模型,对工程中高路堑边坡实际断面的整个边坡区域进行了数值模拟计算。计算分析结果表明,FLAC数值模拟与简化毕肖普法的计算结果相吻合,对于土质边坡,坡率对边坡稳定性的影响远大于坡高对边坡稳定性的影响。     

考虑软化影响深度的土坡浅表层稳定性分析方法研究

为分析土坡浅表层稳定性，基于极限分析上限法理论，将滑面设为对数螺旋面，考虑坡体浅表层土体软化影响深度，建立了浅表层滑动破坏机构，推导了浅表层稳定系数的隐式计算公式，反映了稳定系数与坡面长度、软化影响深度、土体强度参数之间的关系。算例分析表明:边坡浅层旋转破坏机构得到的稳定系数与既有的三段式极限平衡法及数值模拟的结果均较为接近，且比数值模拟结果略微偏大。同时，随着坡面长度的增加，稳定系数逐渐减小到一稳定值；在某一软化影响深度时，稳定系数存在最小值；土体内摩擦角比黏聚力对浅表层稳定系数的影响更为显著。     

基于双折减系数的强度折减法在边坡稳定性分析中的应用研究

在传统的强度折减法中,黏结力和摩擦系数均采用相同的折减系数进行折减,边坡处于临界状态的折减系数即为边坡的安全系数。但是,传统的单参数折减法仅仅是寻找临界状态方法中的一种折减形式,并不一定就是最优的折减方式。因此,本文提出了一种新的基于双折减系数的强度折减法分别对黏结力和摩擦系数进行折减。首先,基于极限定理的上限法,建立任意边坡处于临界状态时坡高、坡角、岩体容重、黏结力和摩擦系数应满足的临界曲线方程;其次,假设岩体的黏聚力和内摩擦系数在衰减破坏的过程中应沿着距离临界曲线最短的路径折减,进而建立黏聚力和内摩擦角的配套折减原则;最后,通过两个算例比较了传统单参数强度折减法与本文方法的差异,结果表明,传统的单参数折减法和双参数强度折减法得到的边坡临界状态并不相同,后者得到的临界滑动面更合理。     

带台阶的多级边坡稳定性上限分析

基于极限分析上限法基本原理和强度折减技术,根据滑坡体处于极限状态时两功率相等(虚功率方程)条件,推导了带台阶的多级边坡整体失稳和可能出现的局部失稳安全系数计算公式.并以3级边坡为例,编制优化程序,采用序列二次规划迭代算法计算确定最危险滑动面的位置:即对多个可能的滑动面进行搜索,获得安全系数最小(也即稳定性最差)的面作为潜在最危险滑裂面.采用具体算例,对比分析了3级边坡的整体稳定性和可能出现的局部稳定性问题,并由此开展了参数分析.对比分析表明:获得的安全系数较已有方法略小,得到的最危险滑动面与已有结果颇为接近,可以验证其有效性和可行性;参数分析表明:对均质多级边坡,当某级边坡坡角过大时,边坡更易发生局部失稳;高边坡增设边坡台阶可以有效提高边坡稳定性并降低施工难度.     

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。     

大关县某降雨复活型滑坡变形破坏特征及对山区公路的影响研究

山区公路的建设往往需要对项目区地质环境进行较大的改造,改变地下水的补排路径、坡体荷载平衡等,进而影响斜坡稳定性。在施工削坡加荷的影响下,部分公路边坡虽然在自然状态下并无滑动迹象,一旦遭遇极端降雨天气将会出现裂缝的加剧扩展,滑带土的强度劣化等,进而引起潜在滑坡体的复活变形。本文基于大关县某公路边坡工程,通过现场调查以及室内土工试验获取了坡体的物理力学参数指标,采用geo-studio降雨渗流耦合数值计算分析不同降雨条件下公路边坡的稳定性变化及对公路的影响。结果表明:降雨诱发的滑坡复活变形具有一定的时间滞后性;稳定性系数随降雨时间增长而降低,且变化曲线在降雨4h处具有明显的拐点;随着渗流过程的不断进行,坡体潜在滑动面受孔隙水压力变化影响较为明显。     

含软弱夹层路堑边坡变形与稳定性分析

为研究软弱夹层对路堑边坡变形与稳定性的影响,采用SIGMA/W计算软件对软弱夹层不同倾角及不同强度条件下的边坡变形与稳定性进行计算分析。结果表明:软弱夹层强度不变时,随着软弱夹层倾角的增加,位移区域的面积逐渐减小,但位移最大值逐渐增大,位移主要由软弱夹层的剪应变所引起,软弱夹层上部的坡积土为整体位移、没有发生变形;边坡潜在滑动面与安全系数受软弱滑动面倾角的影响十分明显,随着软弱夹层倾角的增加,滑动面越趋向于软弱夹层内部,边坡安全系数越小;软弱夹层的倾角越大,相同强度折减系数对其最大位移及边坡安全系数的影响越明显。     

杭兰高速公路K22+300段边坡稳定性分析及其评价

在分析杭州至兰州高速公路K22+300段边坡特征的基础上,分别采用赤平极射图解分析法和传递系数法对边坡进行稳定性分析。根据边坡现场勘察资料确定潜在滑动面,并计算潜在滑动面在不同安全系数下由坡体到路堑的剩余下滑力。据此评价边坡的稳定性,为边坡加固设计提供依据。     

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。     

湖北十白高速公路栗石沟隧道洞口滑坡稳定性分析

以湖北十白高速公路栗石沟隧道洞口边仰坡的稳定性情况为例,就天然状况和暴雨工况2种工况,运用理正分析软件,采用圆弧滑动法确定滑裂面形状、瑞典条分法分析圆弧的稳定性,通过自动搜索最危险滑裂面来计算边坡的稳定性,定量计算了在自然工况和削坡卸载后的稳定性系数,对洞口边坡稳定性进行了定量评价.     

岩质边坡风化层的关键滑动面及其稳定性研究

为了分析具有类土特性的岩质边坡风化层的稳定性,基于极限平衡原理改进了现有的对数螺旋线法.考虑到基岩的一般稳定性,运用改进的对数螺旋线法,建立相应的风化层稳定性分析计算模型,此模型可以得到评价风化层稳定性安全系数的隐函数方程,该方程包括了风化层的几何外形参数与岩土体力学特性参数等影响因素;通过MATLAB程序的编写运行,...     

土质边坡极限稳定坡角与极限高度分析

在边坡的稳定性评价中,只计算其稳定系数是不够的,还应分析边坡的极限稳定坡角、极限坡高.论文利用岩土边坡极限平衡理论,导出极限稳定坡角与极限坡高关系式,并以雅安-泸沽高速公路文武坡喇嘛溪沟段昔格达地层的边坡为例,进行了计算分析.     

直线滑动面法分析路基边坡稳定性的探讨

直线滑动面法适用粘聚力小的土质路基边坡稳定性分析,一般通过假设几个典型滑裂面,计算最小稳定系数,确定边坡的稳定性。直线滑动面法最危险滑动面直接解法可直接确定路基边坡最小稳定性系数,简化了路基边坡稳定性分析的计算工作。文中通过算例分析了粘聚力、边坡率和摩擦角对路基边坡稳定性的影响,表明边坡率和摩擦角对路基最危险滑裂面位置影响较显著,而粘聚力对路基最危险滑裂面位置几乎没有影响;粘聚力、边坡率和摩擦角对路基稳定性系数影响均显著。     

边坡潜在滑动面抗剪强度参数反演研究

边坡潜在滑动面抗剪强度参数的合理确定是对边坡进行有效治理的前提条件.为了准确地确定边坡潜在滑动面抗剪强度参数,通过分析边坡现状的稳定性及边界条件,确定其边坡现状的安全系数.在边坡岩体c、ψ值对安全系数变化的影响进行敏感性计算的基础上,结合边坡岩体抗剪强度参数试验推荐值反演了与边坡现状条件相对应的岩体抗剪强度参数的合理值...     

公路边坡稳定性分析的二维变分方法

基于变分法的基本原理与边坡稳定性变分分析的基本方法,推导和建立了边坡稳定二维变分分析的计算公式,并编制了相应的计算程序;结合公路边坡工程稳定性分析的实践,研究变分法在公路边坡稳定性分析中的应用,并与极限平衡分析方法进行对比。研究结果表明:变分法与极限平衡分析方法的分析结果在安全系数数值上比较接近;潜在滑动面的形状为对数螺旋滑动面而非圆弧滑动面,且采用对数螺旋滑动面进行变分分析更符合公路边坡工程的实际。     

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。     

非线性准则下三维加筋边坡稳定性的上限分析

为了研究非线性摩尔-库仑破坏准则下的三维加筋边坡在均匀加筋和三角形加筋2种加筋模式下的稳定性,采用极限分析上限理论,构建加筋边坡破坏的三维破坏机构,推导不同加筋模式下的筋材内能耗散方程,并根据上限定理将三维加筋边坡的稳定性问题转化为显式优化问题,得到三维边坡稳定性指标的计算公式。采用MATLAB软件计算,将结果与已有研究成果进行比较,验证了所提出计算方法的正确性,并进一步讨论了非线性参数m、宽高比B/H、不同加筋模式以及不同加筋强度k0对三维边坡稳定性的影响。结果表明:稳定性系数Ns随着m的增加而非线性减小,在坡角较小(不大于60°)的情况下,m对边坡稳定性系数Ns的影响较大,边坡的非线性特性比较明显;稳定性系数Ns随着B/H的增加而减小,在B/H5尤其B/H2时,稳定性系数下降速率较快,B/H越接近10时稳定性系数逐渐趋于稳定;三角形加筋模式的加固效果优于均匀加筋模式,稳定系数性Ns随着加筋强度k0的增加而线性增大,但变化规律并不显著。在实际工程中,建议B/H较小时,要对加筋边坡进行三维分析以符合工程实际;坡角较小时需要考虑土体的非线性破坏特征,选取合适的非线性参数可避免不安全的设计;在工程条件允许的情况下,优先选择三角形加筋模式进行边坡加固。