公路边坡数值模型几何尺寸的影响分析

公路边坡设计中,需对各种设计方案进行数值仿真以验证其合理性。为了提高计算效率,数值模型构建过程中需在解算速率及解算结果准确性之间达到平衡。为准确评估数值模型对边界尺寸的敏感性,并取得较为合理的计算结果,常采用FLAC3D软件与强度折减法分别对二维和三维模型进行分析,并通过调整边界尺寸取值、边坡角度和三维模型的宽度,对计算结果进行统计分析,以研究模型几何参数对安全系数的影响,从而确定仿真模型的最优边界尺寸。研究结果表明:1)二维模型边界尺寸对安全系数的影响与坡角有关,且当坡角为45°时,计算结果对模型几何尺寸的取值变化最敏感;当坡体顶端与坡脚分别距数模边界的距离为坡高H时,计算所得坡体的安全系数偏小;当坡体顶端与坡脚分别距数模边界的距离不小于1. 5H时,计算结果较为可靠; 2)对于三维模型,若坡角小于45°,可取模型左右侧边界及宽度不小于H,下边界不小于1. 5H;若坡角大于45°,则模型宽度应不小于1. 5H。     

锚碇深基坑开挖过程边坡动态变形及稳定性演化规律研究

结合白洋长江公路大桥北岸锚碇深基坑边坡工程实际,利用理论分析和FLAC3D有限差分法基本原理,建立了有限差分程序FLAC3D数值计算模型,并通过实测数据对数值模型进行验证;通过数值计算应力场及变形场分析,得到了深基坑边坡工程岩体动态变形及稳定性演化规律;结合相关设计规范要求,对锚碇基坑边坡的稳定性进行评价。研究结果表明:锚碇基坑的放坡开挖方式以及支护措施有效地抑制了边坡的变形,且边坡的竖向位移主要集中在边坡坡顶和边坡的坡脚处,水平位移主要集中在边坡中下部的坡脚处;受基坑左右岸边坡放坡角度不同的影响,基坑开挖后不同方向的位移场变形并不对称,同时基坑两侧边坡坡脚处的变形值均较大,因此应加强坡脚处的稳定措施,同时应尽快回填边坡,完成锚碇的浇筑;结合极限平衡理论和强度折减法,研究了基坑边坡在有无支护两种工况下稳定性系数的变化规律,得到了支护后边坡安全稳定性有明显的提高,确定了边坡支护措施的合理性。     

基坑开挖对既有桥梁岸坡稳定性影响研究

公路既有桥梁附近基坑开挖可能对桥梁岸坡稳定性产生影响。结合工程实例,查明场区的工程地质条件;建立稳定性计算模型,采用刚体极限平衡法计算基坑开挖前后岸坡的稳定性;基于快速拉格朗日有限差分法(FLAC3D),建立数值模拟模型,模拟各种情况下边坡的应力场、位移及塑性区分布情况。根据上述方法计算分析结果,综合分析基坑开挖对既有桥梁岸坡稳定性的影响。结果表明,基坑开挖后,最不稳定部位均扩展至基坑脚,各断面的稳定性系数均有所降低,但在基坑开挖前后稳定性系数均大于1.3,边坡稳定;基坑开挖仅对桥墩边坡基坑外20m左右范围(2-4号桩8m位置)存在一定的影响,表现为应力重新调整、位移量较小;调节池基坑开挖对边坡整体稳定性及桥梁基础无影响,可不进行特殊处治。     

高边坡对邻近基坑稳定性的影响研究

深圳地铁5号线上水径车站倚靠城市山地,山地边坡形成的偏压作用对基坑的稳定性存在着不可忽视的影响。为认识这种影响,并考察基坑与边坡之间合理的设计间距,运用FLAC3D软件,对基坑与边坡不同距离下基坑的桩变形、桩弯矩、边坡沉降以及地表沉降等进行了计算分析。研究结果表明：1）高边坡下基坑施工过程中,近坡桩的最大位移与基坑距边坡距离呈指数衰减关系;远坡桩最大位移与距离呈指数递增关系;当距离为24 m以上时,两侧桩的最大位移将趋于稳定。2）当距边坡距离大于2 m时,远坡侧地表最大沉降值y与基坑距边坡距离d大致成指数递增关系,当距离为24 m以上时,地表沉降最大值将保持不变。3）边坡最大沉降值y与d呈指数衰减关系,当距离达到16 m以上时,基坑开挖对边坡的影响可忽略不计。4）基坑整体稳定性系数y与距边坡距离d大致成指数增长关系,当基坑距边坡距离为0 m,基坑的整体稳定安全系数最小,为1.80。     

高速公路边坡稳定性FLAC3D分析案例

文章通过建立FLAC3D数值计算模型实例,阐述了运用数值计算模型的剪切应变增量图及速度矢量图计算边坡稳定最薄弱面,分析了高速公路边坡破坏形态,据此处治的高速公路边坡其稳定性得到了很大的加强,表明基于FLAC3D计算的评价方法具有可靠性,能为边坡病害处治设计与施工提供理论依据。     

深圳市坂澜大道挖方高边坡稳定性分析与支护对策

选取深圳市坂澜大道与樟坑径基地、机荷高速公路联络道处一段挖方高边坡,采用EMU程序计算边坡典型剖面支护前后有无地震工况下的稳定性,并用FLAC3D软件对边坡支护进行数值模拟,计算稳定性系数并分析支护前后塑性区与剪应变特征,得出结论:该边坡支护前不稳定,支护后符合规范要求,支护方案合理可行.     

土质路堤高边坡填筑过程稳定性数值分析

以某省级公路土质路堤高边坡为研究背景,利用MIDAS数值分析软件对土质路堤高边坡填筑过程中路堤应力应变、滑动面位置及边坡稳定性进行分析。结果表明,边坡未填筑时水平应力在原状土坡坡脚集中,初期应着重监测原状土坡坡脚,随着边坡填筑高度的增大,填筑土体内的水平应力逐渐增大,监测重点应由原状土坡坡脚转移至填土坡脚;随着填土高度的增大,滑动面位置也在发生变化;数值分析、瑞典条分法和简化Bishop法得到的边坡稳定性系数均呈现先增大后减小的趋势,且有两种稳定性系数计算值比规范值小,该边坡初步设计方案不足以保证安全,需进一步采取加固措施。     

福州长乐滨海路堤边坡渗流稳定性数值研究

为探究不同水位路堤边坡稳定性影响机理,结合强度折减理论与COMSOL Multiphyscis有限元软件,以福州长乐滨海路堤边坡工程为例,分别对不同水位路堤边坡的水压力、滑移量及破坏机理进行研究.结果 表明:路堤边坡浸水面上,压力水头从0 m到水位高度分布不等,而渗水面上水头始终为0 m;浸水面和渗水面上水压力都沿坡顶至坡底呈增大趋势,且水压力值随水位升高逐渐增大;水位越高,坡脚滑移量越大,而安全系数FOS越低,同时边坡渗流稳定性愈差;水位高低对塑性应变影响较小;同一水位下,滑移面随折减系数SRF增大,由局部小范围不规则状逐渐演化为大范围圆弧状,同时塑性应变数值增幅巨大,可达90％以上;临界破坏状态时,渗水面上坡脚至坡顶出现贯通的圆弧带状塑性区,坡脚以下塑性区平行于地基水平面,且坡脚塑性应变最大.综上,对路堤边坡进行二维平面应变分析,可在一定程度预测边坡土体渗流的稳定性,采用拉伸数据集实现3D可视化,有效减缓了直接3D仿真不收敛的数值求解问题.     

公路边坡支挡结构设计与数值模拟分析

应用不平衡推力法分析填土路基边坡的稳定性和设计支挡结构,最后应用FLAC2D程序对边坡的稳定性进行了数值模拟分析.结果表明,在边坡稳定性问题中,可以应用数值模拟方法进行计算分析和优化设计.     

深基坑开挖对邻近边坡稳定性影响与控制

长沙地铁4号线黄土岭地铁站基坑南侧12m位置有一高8m的原状土边坡,且距坡顶11m位置有一栋7层砖混结构建筑物,为增加施工空间,将对坡脚位置进行削坡处理,削坡后边坡坡角高达75.0°,边坡削坡、基坑开挖对边坡稳定性和既有建筑物的影响不容忽视。该文以黄土岭车站基坑工程为依托,采用有限差分软件FLAC3D对削坡及基坑开挖支护进行数值模拟,分析削坡、基坑开挖对邻近边坡的影响,并提出保证边坡稳定的技术措施,通过数值模拟对控制措施可行性进行分析,最后通过实测结果分析边坡的加固效果。     

不同频率地震波作用下的土质边坡动力响应研究

运用有限差分软件FLAC2D，通过改变正弦波的频率，研究边坡的位移、加速度和速度的动力响应。结果表明:坡体对地震波加速度有放大作用，随着竖直高度的增加或距离坡面距离的减小，放大效应愈加明显，且在坡顶处放大系数最大；在坡面中部，坡体对地震波速度有削弱作用，但在坡顶和坡脚处表现为放大作用，且速度最大值位于坡脚处。边坡在地震波持续作用下位移增大，且最大位移出现在坡脚处，当其达到临界状态时边坡失稳。当地震波频率逐渐增大，加速度峰值放大系数呈增大趋势，速度放大系数呈增大趋势，坡体位移呈减小趋势。     

改扩建高速公路高边坡施工过程稳定性分析

通过FLAC 3D软件对K1431+380左侧改扩建高边坡建立过程稳定性分析模型并进行数值模拟分析,结果如下:1在无支护分级开挖时,边坡在第三步开挖结束后,处于最不稳定时段;2对于K1431+380改扩建边坡来说,二次开挖施工期支护存在一个最佳时机,即最关键的防护时步,在该最佳时机及时对边坡进行支护会使边坡在施工期的稳定性达到最佳。     

某泥质顺层边坡变形机制及防治技术研究

本文根据某顺层高边坡的地质资料,探讨分析了边坡的变形影响因素,并研究分析了边坡的稳定性,FLAC3D软件构建边坡的三维计算模型,分析边坡的破坏模式与防治方案对边坡的支护效果。研究结果表明:边坡未采取治理措施进行开挖时,可能发生2种破坏模式:(1)浅层岩土体的类土质圆弧滑动;(2)受软弱夹层控制,产生中部的剪出变形或沿坡脚的整体滑移-拉裂破坏;根据分析提出了桩锚结合的治理措施,坡脚抗滑桩起到固脚与收坡作用,而预应力锚索框架梁将潜在滑动岩土体与稳定岩体连为一体,有效解决了边坡浅表层及中部的剪出变形问题。监测结果表明,目前边坡的稳定性良好。     

基于FLAC~(3D)的类土质边坡开挖方式研究

采用FLAC~(3D)建立类土质边坡数值计算模型,研究不同放坡坡率、不同开挖平台宽度下边坡位移场的分布特征。结果表明,当开挖坡率从1∶0.5降低到1∶0.75时,坡面监测点的水平位移发生跳跃,边坡整体变形显著减小;当开挖平台宽度为1m时,对整个边坡的变形控制效果不显著;一级边坡的水平位移最大值出现在距坡脚1/3~2/5坡高处,两级边坡的水平位移最大值出现在距坡脚1/5~1/3坡高处。     

基于正交设计的多级边坡开挖方式优化

以湖南省武冈至靖州高速公路工程为依托,针对高速公路路堑边坡开挖方案的边坡开挖参数进行数值模拟,分析各个参数对边坡稳定性影响的规律,并运用正交法得到最优边坡开挖设计方案。结果表明:在一定范围内适当降低平台高度对边坡的安全系数的影响存在3个不同阶段;适当增加边坡平台个数和坡脚处平台宽度能提高边坡的稳定性;并通过正交法解决了实际边坡的边坡开挖优化设计问题。     

软弱夹层岩质边坡长期稳定性研究

为了研究软弱夹层对岩质边坡长期稳定性的影响,以炭质泥岩软弱夹层为例,基于Cvisc蠕变本构模型,采用强度折减法对所研究的岩质边坡的长期稳定性进行了FLAC3D分析,并与相同条件下弹塑性模型FLAC3D计算结果进行了对比。结果表明:考虑软弱夹层的蠕变特性与否,对边坡的长期稳定性影响很大,当考虑其蠕变特性时,软弱夹层中监测点最终位移量是不考虑蠕变特性时的2~2.5倍;考虑蠕变特性时的边坡安全系数为1.26,不考虑蠕变特性时的边坡安全系数则为1.43,相比之下,前者比后者的边坡安全系数降低了15%,充分表明了炭质泥岩软弱夹层的蠕变特性对边坡稳定性的影响。     

降雨工况下渗透力对粗粒土高路堤边坡稳定性的影响

为分析降雨工况下,渗透力对粗粒土高路堤边坡塑性区分布以及安全系数变化规律的影响,依托现场工程实例,以粗粒土骨架为研究对象,采用geo-studio软件中的seep模块计算边坡降雨过程中及降雨停止后水位线、基质吸力、渗流梯度的变化规律;利用FLAC3D内置的fish语言将渗流计算结果导入到FLAC3D中;综合考虑水位线、基质吸力变化,分析了渗透力变化对粗粒土高路堤边坡安全系数以及塑性区分布规律的影响。数值计算结果表明:降雨影响水位线、基质吸力、渗流梯度在边坡空间上的分布;降雨过程中水位线逐渐由坡脚抬升并向粗粒土高路堤边坡内部扩展,降雨停止后坡脚处水位线下降较快且路堤中心水位线高于初始状态水位线高度;水位线抬升过程中基质吸力逐渐消散,降雨停止后基质吸力恢复较缓慢;降雨初期坡脚处x方向渗流梯度逐渐由正值转为负值且负值分布的区域逐渐扩大;随降雨历时增加边坡塑性区由坡脚不断向边坡内部逐渐延伸,降雨停止后边坡塑性区主要发生在坡脚处;降雨0~24 h内边坡安全系数呈逐渐增大的趋势,降雨24~72 h内安全系数下降较快并达到最小值,降雨停止后安全系数逐渐恢复,但安全系数恢复过程具有一定滞后性并且恢复后的数值小于初始值。     

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。     

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。     

基于Geoslope和FLAC3D的边坡稳定性分析及支挡设计

运用Geoslope对某高速公路边坡进行稳定性分析,评价边坡在开挖垮塌后的稳定性。根据稳定性计算结果提出抗滑桩治理措施,并采用FLAC3D数值模拟方法对治理效果进行了评价。由于典型断面桩顶位移量超过规范要求,进一步进行桩前土体注浆措施,处治效果良好,桩顶位移量满足规范要求。结果表明,治理后边坡稳定性显著增强,治理效果显著。