改扩建高速公路桩锚支护边坡稳定性数值分析

通过对广西某高速公路改扩建边坡工程施工过程稳定性进行数值分析,得到了边坡二次开挖过程中的安全系数及应力应变、位移场的变化规律.结果表明:该工程中采用的桩锚支护结构体系起到了明显的加固效果,有效避免了土体大量开挖破坏公路周边自然环境;二次开挖过程中边坡安全系数符合相关规范要求,应力应变都在合理范围内,边坡处于稳定状态.边坡稳定性分析结果表明该边坡加固设计方案合理可靠.     

不同因素对桩锚支护边坡稳定性影响研究

以某公路桩锚支护边坡工程为背景,运用PLAXIS建立边坡桩锚支护结构截面有限元数值模型,并模拟分析了不同自然参数和人工设计参数对桩锚支护边坡稳定安全系数的影响。研究结果表明:自然参数中土体内摩擦角和界面粘结强度对桩锚支护边坡的稳定安全系数影响较为显著,而土体重度和黏聚力的影响相对较小;人工设计参数中锚杆锚固端长度、锚杆的入射角及排桩嵌固深度是决定桩锚支护边坡的稳定安全系数的三个重要因素,而锚杆道数、锚杆竖向间距、锚杆预应力、锚固端直径及支护桩桩径的影响相对较小;研究结果可为桩锚支护边坡工程的设计和施工提供参考。     

锚杆支护方式对边坡稳定性的影响研究

基于极限平衡法验算锚固边坡的安全系数,考虑了锚杆锚固角、锚杆长度、锚固位置、锚杆布设形式这些影响因素,利用GEO-SLOPE商业软件计算了边坡的安全系数,并得到了一些规律：①锚固边坡存在最优锚固角,不同长度锚杆的最优锚固角一致,大致在20°左右;②锚杆在坡面的位置对边坡安全系数也有很大影响,随着锚杆由坡顶向下移动过程中,安全系数呈现先增大后减小的趋势,在坡面中下部时的安全系数最大;③从锚杆的布设形式可以看出,中下部锚杆对边坡的安全系数影响最大。     

锚杆支护对边坡稳定性影响分析

以某地铁车站交通疏解道路路基边坡工程为依托,运用FLAC3D建立模型,研究锚杆对边坡稳定性的影响.结果表明:锚杆可有效增加边坡安全系数;锚杆长度不变时,安全系数随锚杆倾角增大先增加后线性关系减小;锚杆间距不变时,安全系数随长度增加先增加后近似线性关系减小;锚杆长度不超过7m时,安全系数随锚杆间距增加近似线性关系减小,大...     

路堑边坡桩锚支护施工过程数值分析

对长沙市某桩锚支护路堑边坡的施工过程进行数值模拟,分析研究边坡开挖对周围土体变形、支护结构变形及受力的影响。结果表明:桩顶的位移先向边坡土体变形,再向坡前临空面变形;边坡开挖后坡顶的小土坡在其坡面中点高度处产生的y向位移最大;边坡开挖对坡顶的6层建筑物无太大影响;边坡土体开挖后在开挖面的中部和边缘处会出现较大的地表隆起;开挖面以上桩后各点的土压力随着开挖高度的增加出现先增大后减小的现象;第1～3排预应力锚索自由段的轴力是随开挖高度增加先减小后增大,而第4～6排预应力锚索自由段的轴力仅有增长的趋势,最终锚索的最大轴力均小于初始预应力值。     

开挖与支护方法对边坡稳定性影响的数值模拟

以某高速公路一高边坡为例,介绍应用FLAC3D软件对其采用不同的支护方式进行数值模拟分析。结果表明,边坡采取一次开挖完成后再支护,边坡变形较大,可能发生坍塌。而从上往下,开挖一级、支护一级的施工,则可控制边坡变形,有利于边坡稳定。     

工程建设对边坡稳定性影响的数值分析

采用基于有限差分法的FLAC软件,对喇嘛溪沟大桥处岸坡应力位移特征进行了数值模拟,考虑了自然边坡和建桥后工程荷载通过桥台作用于边坡上2种情况,绘制了岩体边坡在设计荷载作用下的应力等值线图、水平位移等值线图和垂直位移等值线图,分析了其应力位移变化特征,对其稳定性进行了综合评价.     

桩锚支护深基坑变形及稳定性数值分析

运用有限元计算软件 Plaxis,对珠海十字门商务区一期工程的深基坑变形及整体稳定性进行数值计算。研究结果表明:围护结构水平位移的计算值与实测值吻合较好,采用Plaxis软件进行的数值计算结果是可靠的;随着开挖深度的逐渐增大,基坑整体稳定性安全系数逐渐减小,且第二次开挖对基坑稳定性安全系数影响较大;根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）整体稳定性安全系数不小于1.35,坑内土体开挖到设计标高后,深基坑整体处于安全状态。     

偏压隧道边坡桩锚支护加固效果的数值分析

为分析锚拉桩与抗滑桩组成的桩锚支护对偏压隧道边坡的加固效果,以某软弱围岩隧道为背景,建立三维弹塑性有限元模型进行分析,重点分析了桩锚加固与无加固状态下的边坡剪应变,水平与竖直位移,坡底抗滑桩轴力。结果表明,坡体剪应变在岩层交界面上最大,桩锚加固使得边坡的剪应变减小了42.8%;右线隧道拱脚的水平位移最大,桩锚加固使得边坡U形区范围明显缩小;竖直位移随着岩层深度的增加逐渐减小,桩锚加固使得坡底到坡中心的竖直位移减小了63%;桩锚加固状态下,坡底靠近临空面的抗滑桩轴力最小,其余抗滑桩轴力大小接近。     

隧道开挖对边坡稳定性影响的数值分析

为研究隧道开挖对边坡稳定的影响,结合某隧道工程实例,采用有限元方法分析隧道开挖不同深度对边坡稳定的影响。结果表明:距坡顶5~15 m范围内,隧道开挖对边坡扰动不大;15~25 m范围内,边坡的最大位移呈线性递增规律,位移变化量在工程可控制范围内,可认为此范围是隧道埋深的合理位置;靠近坡脚25~30 m范围内,边坡位移量急剧增长,对边坡的稳定性产生了严重的影响;在隧道开挖卸载过程中,受到影响的主要范围是隧道周边和边坡中上部。     

支护时机选择对边坡稳定性的影响

为探讨支护时机对边坡稳定性的影响,以郑西(郑州至西峡)高速公路EK1+640断面深路堑边坡为背景,通过有限差分软件FLAC3D建立多锚加固边坡1∶1分析模型,分析了未支护、边开挖边支护、一次性开挖后支护三种工况下深路堑边坡的稳定性。研究表明:未支护工况下,三级开挖后边坡的稳定性系数均较低,在对深路堑边坡进行开挖施工时,应及时进行支护;对三种工况进行对比分析可知,边开挖边支护时的支护效果最好,如果采用一次开挖后支护的方式进行施工,一次开挖边坡的级数不应超过三级。     

荷载参数对路基边坡稳定性影响数值分析

为研究荷载参数对边坡稳定性的影响,基于有限元强度折减法,运用FLAC3D软件建立边坡数值模型,分别对不同荷载大小、长度、宽度及位置作用下的边坡进行稳定性分析,得出以下结论:(1)随着荷载作用的大小、长度或宽度的增大,路基边坡的安全系数均呈不同程度减小;(2)荷载越大,边坡安全系数的减幅越明显;(3)随着荷载中心距坡顶位置越远,荷载大小与荷载长度对边坡安全系数的影响逐渐减小。     

节理岩体边坡稳定性的锚杆支护影响分析

采用数值计算方法,建立了节理边坡的计算模型,探讨了结构面厚度对于节理边坡稳定性的影响,以及锚杆长度、倾角、间距与边坡安全系数的关系,得到:(1)随着结构面厚度的增大,安全系数先减小后增大。(2)锚杆长度的增加会引起边坡安全系数的增大;当锚杆长度增加到一定程度后,继续增加将无法提高安全系数。(3)随着锚杆长度的增加,边坡的破坏区域逐渐增大;继续增加锚杆长度,使锚杆整体长度超过结构面,边坡整体从沿结构面滑动转化为沿内部岩体发生滑动。(4)边坡安全系数随锚杆倾角的增大呈现先增大后减小的趋势;锚杆长度越长边坡整体安全系数对于锚杆倾角的灵敏度越大。(5)锚杆间距越大,边坡安全系数越小,二者呈现显著的非线性特征。     

基于强度折减法与可靠度方法的锚框支护边坡稳定性分析

以漳州招银高速公路典型锚框支护边坡工程为背景,在FLAC3D数值平台上,基于有限元强度折减法求得其稳定性安全系数为1.514,满足相关规范要求。进一步地考虑岩土体参数的变异性,根据多个类似工程的地质勘察资料,统计了相关岩土体抗剪强度参数的均值和变异系数。同时定义了该锚框支护边坡的极限状态和功能函数,并利用响应面法将其拟合为具有显式表达的非完全二次多项式。最后利用JC法,经过若干次迭代求得该锚框支护边坡的可靠指标为2.035 9,其失效概率为2.09%。将有限元强度折减法与可靠度方法相结合,可较全面地反映岩土体参数变异性对边坡稳定性的影响。     

考虑降雨入渗影响的边坡稳定性数值分析

根据云南祥临公路地质特点、气象条件与工程设计,用有限差分法软件建立了二维边坡非饱和渗流稳定性分析模型,运用水气两相流-应力耦合计算方法进行了考虑降雨入渗影响的边坡稳定性计算.并用强度折减法确定了边坡滑移面以及安全系数.结果表明:边坡土体内孔隙水影响区域随着降雨强度和持时的增加而逐渐增大;降雨入渗浸润过程中气相向边坡内非饱和区域流动;随着降雨入渗持时和强度的增加,边坡滑动破坏面有向浅层移动的趋势,且安全系数逐渐减小.     

格栅长度对加筋膨胀土边坡稳定性影响数值分析

针对膨胀土路堑边坡在增湿条件下的破坏,探究土工格栅加筋长度对膨胀土边坡稳定性的影响,其中包括对边坡安全系数以及边坡坡面位移的影响。首先通过膨胀土膨胀变形试验与抗剪强度试验研究得到膨胀土土性随边坡含水率变化的规律,再应用FLAC3D软件的温度场来模拟膨胀土边坡中的湿度场,以此来满足土性参数适应边坡内含水率变化的要求;最后通过强度折减法得到土工格栅长度对边坡安全系数的影响规律,并对格栅的受力特性进行了分析。分析发现,格栅长度以及边坡风化层对土工格栅加固边坡的效果有不同程度的影响。     

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。     

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。     

群锚效应对边坡变形影响分析

以黔中枢纽总干渠某渡槽进口岸为计算模型,通过研究区工程地质情况、建立三维数值模型,采用快速拉格朗日差分法计算,研究拉拔荷载下全粘结锚索对边坡应力和变形的影响。其结果表明:全粘结锚索受力范围大部分在地表强风化岩体内,使得岩体应力主要集中在这一区域,传递至中风化基岩的应力并不明显;虽然进口岸锚索受力岩体岩性为三叠系下统夜郎组第二段(T1y2)中厚至厚层灰岩,但是中、小型溶洞分布较多,且多位于锚索锚固段,这种情况对锚索受力有较大影响,建议采用混凝土回填和高压注浆固结,增强岩体完整性;在进口岸附加荷载引起的变形计算结果中,拉拔作用下的边坡变形位移影响范围很小,其最大值为7.56mm。     

雨水对边坡稳定性影响的分析

运用土力学原理分析雨水作用下土体物理性质的变化,并建立模型,定量分析了雨水对边坡稳定性参数的影响。结合在建高速公路的实例分析,得到雨水与边坡稳定系数的关系,提出了对边坡防水的重要性、边坡表面处理和加固的方法,并验证其有效性和经济性。