黄土公路边坡稳定性数值模拟研究

以某高速公路边坡为工程背景,针对开挖后的高堑边坡,运用抗剪强度折减法,结合FLAC3D进行三维数值模拟分析,研究坡体变形破坏的演化规律。研究结果表明：土坡破坏前临界时刻发生最大应变增量处位于土坡最后发生剪切破坏的滑裂面上,且应变增量的等值线即为最危险滑裂面;剪切破坏带是沿实际滑裂面基本对称的带状区域,其应变增量由带状中心向两侧逐渐减小,而且剪切破坏带中心位置自坡脚处向上应变增量值逐渐减小,土体剪切破坏是从坡脚处向上逐渐发展并最终贯通为整个滑裂面。     

通青公路边坡失稳成因分析及治理研究

在分析通青公路地质环境条件的基础上,对该路段边坡失稳的形态、变形特征以及气象水文、地形地貌和工程活动等主要因素对边坡稳定的影响进行了研究,并对该线路中边坡失稳的形成过程和机理进行了分析。研究结果表明,由于开挖使得边坡植被遭破坏,表层岩土体风化严重及降雨入渗导致边坡岩土体浸水软化,其抗剪强度降低或丧失,形成坡面开裂和坡脚剪切破坏,滑面贯通造成边坡失稳的产生。结合工程实际对该处边坡失稳进行了处治设计,提出削坡卸荷＋地表地下排水＋坡脚支挡防护的综合治理措施,同时采用渗流有限元与普遍极限平衡法相耦合的方法,对通青公路k4＋330段边坡不同工况下稳定性进行分析。计算结果表明：处治前边坡在持续降雨情况下处于不稳定状态;处治后边坡在边坡天然状态和饱和状态抗剪强度降低的情况下,其安全系数都得到了提高。     

复杂空间形态边坡的稳定性分析

为合理评价复杂空间形态边坡的稳定性,基于边坡的三维点安全系数,利用三维数值模拟,提出了边坡稳定性的三步点安全系数计算方法.首先,采用强度折减法降低边坡体的抗剪强度指标,使边坡处于临界状态或者大变形状态,计算边坡临界状态的位移场;其次,设置实际的边坡岩土体物理力学参数,计算当前状态应力场;最后,综合临界状态位移场和当前状态应力场,计算边坡的点安全系数.将此方法应用于贵州贞丰煤电厂运煤道路高边坡工程,计算结果表明:未加固边坡的整体安全系数虽大于设计值1.35,但坡脚局部稳定性系数小于设计值;按照点安全系数分布规律对该高边坡的下部两级边坡采用锚杆加固,确定坡脚锚杆加固的范围为下部两级边坡,锚杆加固深度为坡面以下8 m,锚杆间距为2.0 m,锚杆直径为25 mm,锚杆加固后,边坡的局部稳定性得到显著改善,坡体点安全系数均大于1.35.      

某偏压隧道边坡开挖稳定分析与加固处理

针对存在偏压隧道的某在建公路边坡因切坡施工的影响问题,采用FLAC3D分析其稳定性。首先通过对存在隧道的原状边坡进行开挖数值模拟计算,根据计算所得水平位移和剪应力、应变张量分布特征,分析其潜在滑动面和隧道围岩受拉影响区,确定其加固范围。并进一步分析了锚索加固处理措施的效用,计算结果表明:采用锚索加固设计,边坡坡脚和坡面的受力变形均可得到明显改善,隧道围岩拉应力区域显著减小,稳定性大为提高。     

等厚顺层岩质边坡稳定性的模型试验研究及数值验证

以相似理论为依据,根据模型试验的要求,设计制作了室内旋转边坡模型装置。通过4组模型试验,研究了层状岩质边坡在未扰动开挖状态下的稳定性影响因素,并利用非连续变形方法 DDA软件进行了数值模拟验证分析。分析认为,顺层岩质坡体发生破坏主要受岩层倾角和节理裂隙两大因素影响,节理裂隙密度越小,边坡越稳定;节理裂隙的贯通性越好,边坡越容易发生破坏;顺层岩质边坡破坏以滑动变形为主,在滑动变形的过程中伴有倾倒变形,破坏模式为滑移-拉裂破坏;坡体发生破坏时,滑动过程为分级滑动,临近坡面的坡体先产生滑动,上部变形速度大于下部变形速度。DDA数值模拟结果能够较好地与物理模型试验结论相吻合,验证了非连续变形理论分析方法的正确性和DDA软件的实用性。     

公路路基边坡的生态防护

边坡的破坏形式路基挖方边坡在降雨、融雪、风化及其他形式的综合作用下易产生破坏,主要破坏形式为冲刷破坏,一般发生于较缓的土质边坡,如砂性土边坡、亚粘土边坡等,在大气降水的作用下,沿坡面径流方向形成许多小冲沟,如不采取任何防护措施,有逐年扩大的趋势;在边坡坡脚,冬季往往发生积雪,造成坡脚湿软,强度降低上部土体失去支撑,发生破坏;同时高速行驶的汽车溅起的雨雪水,也冲刷坡脚.路堤边坡的破坏,主要表现为边坡坡面及坡脚的冲刷.坡面冲刷主要来自大气降水对边坡的直接冲刷和坡面径流的冲刷,石路基边坡的眼坡面流水方向形成冲沟,冲沟不断发展导致路基发生破坏;沿河路堤及修筑在河滩上、滞洪区内的路堤,还要说到洪水的威胁,这种的威胁表现为冲毁路堤坡脚导致边坡破坏.山区公路的边坡破坏主要表现为滑坡、崩塌和剥落.滑坡就是公路斜坡的部分土体、石块由于受自然灾害的侵袭,在自然状态下沿边坡下滑.     

大型干坞边坡变形及其神经网络预测模型

分析了影响干坞边坡变形的因素，包括土体强度、无护坡时间、放坡坡率、分层开挖数、分层开挖深度、开挖步长、降水深度和坡顶荷载，在此基础上并结合典型实测数据，建立了干坞边坡变形的神经网络预测模型，预测结果与实测结果一致。此外，还提出了放坡开挖边坡变形的警戒值、边坡变形判断模式及相应的控制措施。     

公路高切坡分类及其破坏模式

目前,公路高切坡缺乏一个统一的分类,从而造成其破坏模式分析混乱,降低了公路高切坡治理的针对性和有效性.因此,根据岩体结构面的控制性及现场易识性原则,将公路高切坡分成3大类9小类.依据岩性及其组合、岩体结构、岩体强度、结构面间距、走向与边坡走向的关系、结构面倾角与坡角的关系等各种不同组合情况具体分析了公路高切坡可能破坏的具体模式.在此基础上,提出了楔形体-平面滑动破坏模式、崩塌-滑动破坏模式、滑动-拉裂型破坏模式及滑动-压裂型破坏模式等4种复合破坏模式,对高切坡的稳定性分析及潜在破坏面的识别具有指导意义.     

公路高切坡分类及其破坏模式

目前,公路高切坡缺乏一个统一的分类,从而造成其破坏模式分析混乱,降低了公路高切坡治理的针对性和有效性.因此,根据岩体结构面的控制性及现场易识性原则,将公路高切坡分成3大类9小类.依据岩性及其组合、岩体结构、岩体强度、结构面间距、走向与边坡走向的关系、结构面倾角与坡角的关系等各种不同组合情况具体分析了公路高切坡可能破坏的具体模式.在此基础上,提出了楔形体-平面滑动破坏模式、崩塌-滑动破坏模式、滑动-拉裂型破坏模式及滑动-压裂型破坏模式等4种复合破坏模式,对高切坡的稳定性分析及潜在破坏面的识别具有指导意义.     

桩板墙结构加固边坡的稳定性分析

为探讨桩板墙加固边坡的稳定性,根据多块体滑移理论,采用极限分析上限定理,导出了为保证边坡稳定桩板墙结构中抗滑桩应提供的抗力的计算公式,提出了桩板墙结构加固边坡稳定性的一种新的分析方法.用该方法对算例进行了分析,并与旋转破坏模型获得的结果进行了比较.研究结果表明:桩板墙结构中,抗滑桩应提供的抗力随边坡坡角增大而增大,随坡体材料抗剪强度增大而减小;边坡潜在滑移面埋深随坡体抗剪强度增大变浅;按新方法得到的潜在滑移面比基于旋转破坏模型获得的潜在滑移面更危险.      

高边坡分级开挖卸荷方案研究

高边坡在开挖的过程中常出现坡体变形,坡体渐进的变形会造成整体失稳破坏。以宝新高速公路为例,按边坡开挖比例分别为1∶0.75、1∶1及1∶1.25三种不同情况进行开挖,同时对同一坡率下坡体进行不同开挖深度和不同分级数分析,确定边坡顶断面的开挖点。利用有限元软件,建立边坡数值计算模型,分析不同开挖坡比、开挖深度和分级数对边坡的影响,该方法可为开挖方案的选取提供参考及依据。     

不同拓宽模式下路堑边坡开挖应力特性分析

采用midas软件,针对路堑边坡的二次开挖过程进行模拟分析,探究不同拓宽形式下边坡坡体最大剪应力特征.研究结果表明:边坡开挖过程中,坡脚产生明显的剪应力集中现象,且随着不断开挖沿坡脚逐步向上延伸发展.坡脚挡墙支护时,挡墙最大剪应力出现在两侧墙脚部位;水平方向内侧墙脚承受最大压应力,外侧墙脚承受最大拉应力.     

新、老混凝土粘结抗剪强度试验

依托高速公路桥梁加固工程,以切槽深度、粘结面倾角、振动频率及植筋为参数,对102个新、老混凝土粘结试件进行了抗剪试验。试验结果表明：当倾角相同时,切槽深度对粘结面抗剪强度的影响较小;随着倾角增大,口粘结面的抗剪强度不断增大;当倾角超过30°时,试件不从粘结面破坏,此时粘结面不再是最薄弱部位。当频率低于9Hz时,振动能提高粘结面的抗剪强度;当频率大于9Hz时。振动会削弱粘结面的抗剪强度。植筋可提高粘结面的抗剪强度,且提高值与植筋率呈线性关系;当植筋方向垂直于粘结面时,能获得最好的粘结效果;在一定范围内,随着植筋深度的增加,粘结面的抗剪强度逐渐增大。     

考虑降雨因素下边坡性质对边坡稳定的影响

为了研究不同边坡性质对边坡稳定性的影响,基于Geo-Studio有限元软件,建立二维平面模型,针对不同岩体材料、坡高、坡角、地下水位面高条件下的边坡进行稳定性研究,研究表明:当边坡角度和高度越大,边坡越易发生失稳破坏;岩土材料决定边坡在降雨初始状态的安全系数值,岩体材料渗透系数越大,边坡稳定性越差;边坡的渗透系数远低于降雨强度时,地下水位面高不会对边坡稳定性造成明显影响。     

抗滑键加固渝黔高速公路顺层岩质边坡模拟研究

基于渝黔高速公路顺层岩质边坡垮塌事件,采用FLAC-3D模拟软件建立了顺层岩质边坡抗滑键加固前后的模拟模型,设立3个监控点采集了顺层岩质边坡抗滑键加固前后的位移、剪应力等参数。模拟结果与现场监测数据对比发现,边坡加固前处于非稳定状态,属于牵引式破坏模式,并具有突发性。边坡采用抗滑键加固后位移等值线图显示得出,沿结构面变形转为边坡沿临空面的圆弧型变形,结构面上的剪应力集中现象明显消失。加固后的监测位移和模拟位移对比得出,边坡变形量较小,处于稳定状态,抗滑键加固措施具有较好的支挡效果。     

雨水浸润后黄土边坡稳定性分析

为研究黄土边坡在雨水浸润下的稳定性,采用强度折减系数法对黏聚力、摩擦角进行折减,并对变形模量、泊松比做相应调整,设置了6种雨水浸润后的边坡物理模型进行数值分析.研究结果表明:雨水浸润深度在0～1.2 m时,滑动破坏面呈圆滑动,贯通到坡顶;当雨水浸润深度超过1.2 m,边坡安全系数下降较快,并沿着浸润面处呈塑性贯通发展趋势,随着浸润深度增加,滑动面从圆弧滑动逐渐过渡到沿浸润面滑动,从而引发浅层滑动破坏.     

雨水浸润后黄土边坡稳定性分析

为研究黄土边坡在雨水浸润下的稳定性,采用强度折减系数法对黏聚力、摩擦角进行折减,并对变形模量、泊松比做相应调整,设置了6种雨水浸润后的边坡物理模型进行数值分析.研究结果表明:雨水浸润深度在0～1.2 m时,滑动破坏面呈圆滑动,贯通到坡顶;当雨水浸润深度超过1.2 m,边坡安全系数下降较快,并沿着浸润面处呈塑性贯通发展趋势,随着浸润深度增加,滑动面从圆弧滑动逐渐过渡到沿浸润面滑动,从而引发浅层滑动破坏.     

桩筏地基加固对紧邻既有线路基的影响

在新建线桩筏地基加固过程中,采用应力铲、水平向土应变计与测斜管对紧邻既有线路基的变形与应力进行原位监测,分析了不同施工阶段紧邻既有线路基变形规律与受力特性。为减小测试误差,建立了路基变形与稳定计算有限元模型,得到了坡脚水平位移换算系数,计算了不同开挖深度的路基最大剪应力与边坡安全系数。基于监测与计算结果,提出了施工期跳槽浇筑、更换桩型与路基坡面喷浆挂网等既有线路基防护措施。为验证防护效果,利用评分法与标准差法分析了轨检车数据。分析结果表明:施工期间紧邻既有线路基累积坡脚水平位移为24.25mm,平均每天的侧向位移小于0.59mm,路基坡脚水平位移对施工过程反应敏感,可作为监控既有线路基稳定状况的关键指标;两线之间9m深度范围地基土水平应力随不同施工阶段出现挤压回缩变化,压应力小于10kPa,但不同施工阶段水平应力变化不明显;浸泡条件下基坑开挖至2.2m时边坡安全系数由1.08减小为0.54,路基失稳破坏,因此,施工现场必须采取既有线路基坡面防护。施工期间既有线轨检的轨道质量指数(TQI)增幅达129.58%,既有线轨道几何线性波动较大,但TQI小于安全限值,即对路基防护优化后既有线路基变形得到有效控制。     

黄土地区深挖路堑边坡稳定性研究

为研究路堑边坡在开挖过程中的稳定状况,以便进行施工期边坡稳定性控制,防止事故的发生,建立路基有限元模型,采用数值仿真方法对边坡开挖过程进行模拟。分析了开挖过程中边坡变形及坡体内部应力的变化规律及边坡的稳定状态;选取最高边坡断面作为研究对象,分析了爆破振动对边坡稳定性的影响。研究结果表明:边坡开挖完成后,左侧边坡安全系数为1.19,右侧边坡安全系数为1.35,满足规范要求;边坡的坡脚水平方向安全振速为10.1 cm/s,采用设计爆破方案进行施工可以保证边坡稳定。     

西南某山区机场高填方边坡稳定性研究

以西南某机场高填方边坡为例,研究顺坡填筑砂泥岩碎块石土高填方边坡工程的稳定性。通过选取试验段场地进行大型直剪试验获得岩土体抗剪强度指标,用有限元强度折减法模拟分析高填方边坡变形失稳机制。结果表明:粉质黏土层作为高填方边坡地基的软弱夹层,若不处理将会显著降低高填方边坡的稳定性;随着砂泥岩碎块石土填料中细粒物质的逐渐下渗,在填筑体下部与稳定基岩之间会形成具有一定厚度的滞水层,其抗剪强度明显低于填筑体;通过基底开挖台阶的方法可以改变滞水层在滑面上的分布,随着开挖台阶高度的增大,边坡潜在滑面通过滞水层的范围减小,边坡稳定性系数增大;选取恰当的坡型可降低边坡整体失稳的可能性。