考虑岩土应变软化特性的开挖扰动诱发路堑边坡渐进性破坏机理分析

在考虑岩土质边坡长期稳定性时,岩土体材料在施工扰动等复杂因素共同作用下表现出应变软化特性。该文以某路堑边坡由于坡脚开挖诱发的失稳破坏为工程背景,考虑坡体应变软化的特性,基于FLAC3D软件平台,确定滑裂面材料强度分区演化规律,揭示了由于坡脚开挖诱发的路堑边坡渐进性破坏过程。并基于强度折减有限元法,得到边坡不同开挖时步的安全系数。结果表明:边坡的失稳是局部变形累积、延伸直至贯通的整体动态破坏渐进过程;滑裂面上强度参数的折减速率与剪应变增量有关,且边坡的破坏实质上是滑裂面力学强度参数的劣变过程。研究结果可为边坡治理方案设计提供一定参考。     

地下水位变化条件下的边坡稳定性突变模型

针对地下水位升降引起的边坡岩石性质损伤,基于强度折减法位移突变临界判据及尖点突变理论,建立地下水位升降条件下边坡失稳判据。结果表明:根据岩质边坡稳定性强度折减原理,建立边坡测点位移与折减系数的函数,并推导求得边坡状态判别式Δ。地下水位升降导致边坡状态由稳定向失稳方向演化,随着岩体强度弱化,边坡不稳定性加剧。     

降雨诱发残积土坡失稳的模型试验

为了研究降雨条件对残积土坡坡体内部变形特征及边坡失稳机理的影响,结合自制监测系统、人工降雨试验及数字照相量测技术,开展不同位置、不同坡度、不同密实度边坡的地质力学模型试验,分析雨水入渗对坡体变形、吸力的影响。指出失稳预警因子应从降雨诱发滑坡失稳机理出发,着重考虑边坡关键位置的力学物理量变化。基于坡体变形和吸力时变规律,提出边坡变形发展的3个阶段;基于不同条件下边坡的失稳破坏过程,揭示降雨诱发残积土坡的失稳模式。试验结果表明：边坡上部土体吸力和变形变化幅度较大,速度较快,而下部土体变化幅度较小,速度较慢;陡坡和高密实度边坡抵抗降雨入渗引起的变形能力强于缓坡和低密实度边坡,由于小孔隙结构发生破坏所需的能量远大于大孔隙结构,导致低密实度、缓坡坡体中部产生的变形大于坡体上部;边坡变形发展阶段为初始蠕变阶段、加速发展阶段、滑动破坏阶段;无支护的边坡,失稳预警因子可选择边坡关键位置处的基质吸力;有支护的边坡,应根据支护结构受力（变形）和边坡关键位置处吸力变化特征来选择预警因子;土坡的失稳模式为坡表冲刷→冲沟、切沟侵蚀→坡脚局部坍塌→破坏范围纵横发展→整体失稳,滑动面深度为1～3 m,该类滑坡应注重坡脚防护,尽可能降低边坡渐进累积破坏的可能性。研究结果可为构建东南沿海地区降雨诱发滑坡预测模型提供重要依据。     

边坡渐进破坏理论在陈家岭滑坡治理中的应用

边坡稳定性分析长期以来采用的是极限状态理论,近来一种新的稳定性分析方法 (边坡渐进破坏稳定性分析法)被提出,以陈家岭公路边坡治理为实例,研究了边坡渐进破坏稳定性分析法中的综合下滑力抗滑力法、主推力法、综合位移法和富余位移法在治理中的应用,研究结果表明:主推力法、综合位移法和富余位移法能够应用于工程实践,其中,主推力法、综合位移法和富余位移法分别能对边坡力和变形行为进行描述,综合位移法是对边坡特征的描述,而主推力法与富余位移法是对边坡富余程度的描述,三种稳定系数均随边坡变形的演化而变化,可以描述边坡的渐进演化破坏特征。     

降雨对黄土路堑边坡稳定性的影响分析

我国的西部高速公路建设中存在广泛的黄土区,黄土边坡一旦发生失稳破坏,就会对生活和生产会产生严重的后果,而降雨是引发边坡失稳的重要因素。由于黄土属于非饱和土,本文在剖析非饱和土力学理论的基础上,利用非饱和土边坡的降雨入渗,水分运移理论,得出了渗流方向与坡面斜交时安全系数的计算公式,并且分析了降雨强度、降雨量对边坡稳定性的影响。研究表明:土中入渗过程或含水量的改变造成土的强度或有效应力发生改变。当斜坡的应力状态达到了其极限强度时,斜坡土体发生破坏,就可能导致滑坡。     

膨胀土路基边坡雨季失稳破坏机理的应力应变分析

应用基于邓肯——张模型的有限元法，对膨胀土路基边坡雨季大量失稳破坏进行了分析。通过路基边坡降雨前后应力应变分布的差异对照，发现边坡表层土体大量吸水，产生较大膨胀力，是膨胀土路基边坡出现表层滑坍的主要原因。     

基于强度折减弹塑性有限元方法的路堤稳定性分析

以大型通用有限元分析软件ABAQUS作为平台,通过二次开发建立了能够自动搜索安全系数与相应失稳机理的边坡稳定弹塑性有限元分析模型.以数值计算迭代不收敛作为失稳判据,对路堤边坡的稳定性进行了变动参数计算与对比分析;进而针对车辆荷载作用下的路堤边坡及多级路堤边坡的稳定性进行了数值分析.结果表明:车辆荷载作用下的路堤边坡稳定性明显降低,但其破坏模式仍为典型的对称式滑移破坏;有限元数值计算迭代不收敛判据适用于车辆荷载下的路堤及多级路堤的稳定性分析.     

江罗高速公路K24+100高边坡失稳分析与治理

利用边坡监测结果,结合工程地质构造因素,对江罗高速K24+100高边坡的失稳机理进行了全面的研究和分析。研究结果表明,土体开挖成坡后,边坡中出现了因应力重分布引起的附加位移,在不利地质构造的作用下,上部土体失去下部的支撑,呈软塑~流塑状沿坡脚向下蠕动。上述过程的重复,使边坡始终处于失稳状态。     

地震对边坡稳定性影响分析

从库伦强度理论和土体应力状态两个方面,分析超静孔隙水压力、水平地震力和竖向地震力三个因素对土坡稳定性的影响。分析表明:水平地震力和竖向地震力都会降低土坡的稳定性,土坡的失稳破坏首先从坡顶和坡面开始;地震引起孔隙水压力上升,降低土体强度;在地震边坡稳定性分析时应计入竖向地震力的影响。     

砂土地层盾构隧道开挖面土体应力状态分析

结合南京某越江隧道工程,建立了模拟盾构隧道开挖面失稳过程的数值模型,研究了越江盾构隧道开挖面失稳过程中土体应力变化以及由土体应力重分布引发的土拱效应。研究表明： 沿埋深由下至上,土体竖向应力随开挖面位移的增大先减小后保持不变,水平应力先减小后略微增大; 土体侧压力系数沿埋深由下至上先增大后减小; 随开挖面位移增大,开挖面前方局部土体竖向应力和水平应力同时减小,形成失稳破坏区; 失稳破坏区上部土体竖向应力减小,水平应力增大,形成拱顶区; 失稳破坏区四周土体竖向应力增大,水平应力减小,形成拱脚区,土拱效应逐渐发挥。     

高原冻融环境公路边坡稳定性分析

针对高原地区边坡冻融灾害,运用有限差分法对高原地区公路边坡进行数值建模,对冻融情况下边坡的破坏形态与失稳机理进行了模拟和解析,利用强度折减法计算分析了不同冻融影响深度及土体抗剪强度变化对冻融边坡安全系数的影响。研究发现:冻融边坡的失稳属于浅层坍塌式的滑坡;随着冻融影响区域加深,边坡坡体受冻融循环的破坏作用范围越大,从而会导致边坡安全系数明显的下降;而冻融造成土体强度参数粘聚力的降低也会影响边坡安全系数。最后,根据冻融边坡的失稳破坏形态与机理,提出了针对性的工程防范措施。     

某高路堑岩石边坡失稳机制及加固措施研究

针对110国道某段路堑边坡开挖引起失稳的具体情况,在对现场边坡进行详细地质勘察的基础上,对边坡出现滑塌和变形破坏的失稳问题进行了研究.采用大型数值计算软件FLAC3D,对含有地质结构弱面高路堑边坡的变形破坏进行了数值模拟分析,揭示了边坡的失稳状态及变形破坏特征,并提出了以预应力锚索为主,辅以框架锚杆、排水、减缓坡率等工...     

延崇高速松山隧道进口边坡滑塌分析及治理

针对边坡冻融病害,该文结合延崇高速公路松山隧道进口边坡滑塌实例,在构建滑塌力学计算模型的基础上,对冻融边坡滑塌机理和稳定性进行了分析,并运用数值分析的手段,对冻融次数和冻融深度两个因素进行了研究,揭示了冻融作用对边坡土体的劣化过程。最后根据冻融边坡的失稳破坏形态与机理,提出了边坡永久治理措施。     

毕威高速公路某边坡变形机制及数值模拟

以贵州毕威高速公路某边坡为例,通过对现有变形特征及路堑边坡开挖形成的临空条件分析,得到坡体的变形机制为:蠕滑-局部拉裂,并已进入匀速蠕滑阶段。运用ANSYS软件建模,运用FLAC3D数值软件计算其主剖面开挖边坡在暴雨工况下的应力-应变分布情况。结果表明:基覆界限附近已形成软弱带,部分土体发生剪切破坏;需尽快放坡并对边坡进行抗滑支挡及设置排水措施,否则软弱带会进一步发展成滑面,导致坡体失稳破坏。     

京藏高速拉萨段高边坡稳定性分析

针对京藏高速拉萨段高边坡加固前后稳定性问题，概化高边坡典型数值计算模型，基于不同失稳判据的有限元强度折减分析方法对该高边坡稳定性进行数值模拟。结果表明:不同失稳判据下，经锚杆、锚索加固后的高边坡安全系数提高约30%；锚杆、锚索所承受的轴力沿其长度方向不均匀分布，未达到屈服状态；加固前后高边坡失稳破坏时的塑性区扩展路径具有一致性，锚固作用很好地抑制了边坡内部塑性区的扩展延伸。     

黄土路堑边坡最佳综合坡率的研究

黄土路堑边坡的综合坡率是黄土边坡设计的一个重要参数。根据开挖卸载后坡体应力重分布的特征,建立土体应力松弛函数,将边坡问题简化为平面应变问题;采用泛函理论,结合热力学定律及负指数概念,考虑土体的破坏条件,得到黄土边坡的综合坡率理论公式。实例应用结果表明:该理论公式计算得到的综合坡率和采用工程地质类比法得到的结果基本一致。     

剪胀角对路基边坡稳定性的影响分析

将强度折减法基本理论与弹塑性有限元相结合,以有限元计算收敛条件作为边坡失稳评判指标,分析某高速公路的边坡土体剪胀角对边坡稳定性的影响。计算结果表明：随着剪胀角的增长,边坡稳定安全系数逐渐增长,当土体剪胀角从0°增长到15°时,边坡的稳定安全系数增长了11%;边坡最终破坏的塑性区域随着土体剪胀角的增长而逐渐较小,这表明土体剪胀角对边坡稳定性有着显著的影响。     

中倾侧向坡中一种岩体破坏过程的模拟研究

基于G318国道雅安市飞仙关隧道出口东侧约1 km处公路内侧失稳边坡岩体野外详细调查，运用三维离散元程序，对已失稳边坡还原地质体并进行数值计算分析，阐明岩质边坡在失稳破坏过程中速度和位移的变化规律。分析结果表明:边坡岩体失稳首先是关键块体受挤压发生剪切破坏，然后导致后缘岩体失去平衡而发生滑移；在失稳破坏过程中，整体位移演化大致分为5个阶段，速度演化大致分为4个阶段，关键块体的位移和速度较失稳岩体要小，随着计算时步增加，他们之间的差值增大。     

基于强度折减法的土质边坡安全系数计算

利用有限元强度折减法并结合FLAC3D程序,对二维均质土坡、二维非均质土坡和三维均质土坡3个经典算例进行分析。采用3类失稳判据分别判定边坡的安全系数,并将其与极限平衡法的计算结果进行对比。结果表明:有限元强度折减法与极限平衡法的计算结果接近相等,能够较精确地计算土质边坡安全系数;3类失稳判据判定的安全系数不完全相等,但差别甚微,表明3类失稳判据都能用于判定边坡临界失稳状态。     

马巢高速公路沿线滑坡变形破坏特征分析

北沿江高速公路马巢段沿线路基开挖后,形成了大量路堑边坡,自2012年4月开始,部分边坡陆续出现滑动失稳现象。为确保后期施工和运营安全,对沿线33个边坡开展了全面调查,对部分边坡取样后进行了膨胀性判别试验。分析表明,沿线边坡变形破坏主要表现为土质边坡浅层滑移、深层滑移以及岩质边坡顺层滑移。土质边坡主要为松散堆积体,土体中夹杂多具有膨胀性的土团块,这些膨胀性粘土受干湿循环作用下反复胀缩,使得土体更加的松散,吸水后强度衰减十分严重,易形成浅层坍塌或深层滑移。岩质边坡多存在泥化夹层,大部分具有弱~中膨胀潜势,吸水膨胀后抗剪强度降低,易形成潜在滑动面,一旦开挖造成结构面临空,在自重应力作用下易发生顺层滑移变形破坏。