非线性破坏准则下考虑剪胀性影响的土质边坡稳定性极限分析

在非线性破坏准则下,考虑土体的剪胀性,采用极限分析法研究边坡的稳定性问题。根据土体的剪胀特性,采用广义切线技术对抗剪强度指标进行修正。将土体的剪胀特性以及非线性破坏准则引入到极限分析中,根据虚功率原理,推导了边坡的临界高度公式。在不考虑土体剪胀性的情况下,将计算结果与已有研究成果进行对比,验证了文中方法的正确性。引入剪胀特性的计算结果表明:边坡的临界高度随剪胀系数以及初始粘聚力的增大而增大,随非线性系数的增大而减小。此外,随着坡角的增大,土体剪胀性对边坡稳定性的敏感性提高。考虑土体的剪胀性和非线性破坏准则,对不良地质条件下边坡设计具有重要意义。     

多元边坡抗剪强度参数协同反分析研究

针对由多种土层构成的复杂边坡抗剪强度参数的反分析取值问题,基于协同优化的层次性和并行性思想,建立了具有多元结构的复杂边坡抗剪强度参数的协同反分析模型,提出了边坡抗剪强度参数的协同反分析方法和具体步骤。以某实际工程边坡为例,采用边坡安全系数的敏感性分析手段,结合边坡反分析状态指标,获取各计算剖面土体抗剪强度参数备选值。将不同剖面反分析得到的抗剪强度参数进行交叉组合,利用协同优化方法,获得了合理可行的实例边坡土体抗剪强度参数。     

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。     

剪胀角对含软弱土层非关联塑性土质边坡稳定性数值分析

为了分析剪胀角对含软弱土层非关联塑性土质边坡稳定性影响分析,本文基于在折减的过程中满足剪胀角小于内摩擦角的条件下,利用强度折减法,通过改变除软弱土层土以外的边坡土质的剪胀角,其中剪胀角分为0°、3°、6°、9°、12°,以此分析软弱土层厚度H为0m、1m、2m时的边坡安全系数。结果显示:固定各软弱土层厚度,随着边坡土质剪胀角的增大,边坡失稳时滑动面逐渐减小;固定各边坡土质剪胀角的变化,随着软弱土层厚度的增大,边坡失稳时滑动面逐渐增大。通过边坡安全系数分析发现,固定各软弱土层厚度,随着边坡土质剪胀角的增大,边坡安全系数逐渐增大;固定各边坡土质剪胀角的变化,随着软弱土层厚度的增大,边坡安全系数逐渐减小。其中,软弱土层厚度H=0、1、2m时,边坡安全系数随着边坡土质剪胀角从0°到12°变化分别提升了0.088%、1.006%、0.091%,虽然软弱土层厚度H=1m时边坡安全系数提升最多,但软弱土层厚度H=1、2m时边坡安全系数均小于1,还是存在危险状况,在现实工程中,可通过控制剪胀角小于内摩擦角的条件下提高边坡土质剪胀角来提高边坡安全系数。     

考虑坡顶倾角的土质裂隙边坡稳定性分析

自然界或人工填土边坡常因裂隙的出现而导致其稳定性降低.裂隙的发育不仅与岩土体的材料性质相关,还取决于边坡的几何形态.为了研究边坡的坡顶倾角对裂隙边坡稳定性的影响,基于极限分析上限定理,以坡顶存在一定倾角的裂隙边坡为研究对象,利用平面应变的对数螺旋旋转 机构对其进行计算和分析.考虑静力作用和地震力作用的影响,构建了在这2...     

不同降雨强度对土质高路堑边坡稳定性影响分析

以兴赣(兴国—赣县)高速公路K33+400—740段土质高路堑边坡为工程背景,运用GeoStudio软件对不同降雨强度下土质高路堑边坡的渗流特性进行分析,研究路堑边坡安全系数及沉降变形变化规律。结果表明,边坡内部土体的基质吸力与体积含水率均随降雨时间的增加逐渐增大,降雨强度越大两者的上升速度越快;降雨停止后,路堑边坡内部土体的基质吸力先短暂保持不变,随后慢慢减小;降雨强度越大,雨水入渗深度越大,边坡产生的沉降变形也越大;降雨停止后,边坡内部的雨水一部分向外出渗,另一部分在自重应力场作用下继续向边坡内部渗流,致使边坡坡顶位移沉降继续增大,但增大速率缓慢,并最终趋于稳定;降雨入渗条件下,边坡安全系数随着降雨时间的增加逐渐减小,降雨停止后,边坡安全系数的回升速率较慢,具有一定的滞后性。     

基于强度折减法的土质边坡稳定性影响因素分析

为探讨不同因素对土质边坡稳定性的影响,根据北京地区典型地层的物理、力学参数,使用强度折减法对其进行研究,并采用灰色关联度理论对各个影响因素的敏感性进行分析,研究的影响因素包括边坡角度、边坡高度、土体黏聚力、内摩擦角、容重、弹性模量、泊松比和坡后荷载等。主要研究结论如下： 在各种影响因素中,土体的强度参数黏聚力和内摩擦角对边坡稳定性影响显著,其次是边坡的几何参数坡高和坡角,再次是土体的容重和坡后荷载,而弹性模量和泊松比对边坡稳定性无影响。     

强度折减法在土质边坡有限元分析中的应用

基于ANSYS的有限元分析程序,采用一系列的DP屈服准则求解安全系数的上下限值。通过土质边坡分析与传统极限平衡法相比,其分析结果显示,土质边坡均为不稳定。有限元分析方法利用平面应变摩尔-库仑匹配DP准则在求解平面应变问题时,精度较高,而且直接获得带状塑性区的位置和边坡滑移的方向。基于DP准则的有限元强度折减方法获得的安全系数的上下限值,更能为复杂边坡的分析提供参考依据。     

考虑拉剪耦合作用地震边坡稳定性分析

基于拉剪耦合作用,对Mohr-Coulomb强度准则进行修正。在不同坡高、不同高宽比的边坡底部入射3条经典地震波,对边坡进行动力稳定性分析。首先采用显式迭代子增量法编写考虑拉剪耦合作用的Mohr-Coulomb强度准则子程序,并在边坡模型的截断边界添加黏弹性人工边界、输入等效地震荷载,模拟边坡受到的地震作用;然后以单元分别受到压缩和拉伸作用为例验证子程序的正确性;通过与已有地震边坡的研究结果对比,表明在地震边坡分析中若不考虑材料的拉剪耦合作用,得出的结论偏危险;最后在边坡底部垂直入射3条地震波,分析不同坡高、不同高宽比的边坡在2种强度准则下安全系数的区别。研究结果表明：不同边坡（坡高、高宽比不同）在不同地震波（El-Centro,Kobe,Northridge）作用下的安全系数各不相同,但安全系数都随坡高增加和坡角增大而降低;考虑拉剪耦合作用边坡的安全系数小于不考虑拉剪耦合作用边坡的安全系数,并且其安全系数的变化各有特点;坡高和高宽比的变化影响边坡对地震波频段的响应;分析地震边坡的稳定性,应综合考虑材料的拉剪耦合作用以及边坡高度和高宽比的变化规律。     

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。     

考虑坡顶裂隙特性的土质路堑边坡稳定性研究

以湖南省永龙(永顺—龙山)高速公路某土质路堑边坡为背景,以GLE法为基础提出考虑坡顶裂隙的边坡稳定性计算方法,对裂隙长度、充水比例对边坡安全系数的影响进行计算分析。结果表明,土质路堑边坡安全系数与边坡坡顶裂隙深度和裂隙充水比例均呈指数函数关系,裂隙深度较小时对边坡稳定性的影响较小,但随着裂隙深度的增加边坡稳定性迅速下降,施工中应着重考虑对边坡坡顶裂隙的防排水。     

圆弧滑动边坡强度参数瑞典法反分析

基于运用工程边坡的实测资料反算强度参数的目的,改变了瑞典法安全系数的表达公式．使其适用于较均质的土质或类土质边坡的参数反算。通过反算粤赣高速公路一个不稳定边坡的实测资料,得到了不稳定体的强度参数,通过分析反算过程的误差传递规律,给出了计算结果的误差范围。计算结果表明．反算需要的条件不高,得到的强度参数符合工程实际,对于校核勘察结果和试验数据,修订边坡设计具有实际意义。     

含TG土质固化剂水泥土抗剪强度试验研究

通过水泥土的直接剪切试验,研究了含TG土质固化剂水泥土的抗剪强度与龄期、土质固化剂含量的关系,探究了一次冻融前后其抗剪强度的变化情况.试验结果表明:含TG土质固化剂水泥土的抗剪强度平均值随龄期的增加而增大;其粘聚力和内摩擦角随TG土质固化剂含量的增加而增大;TG土质固化剂能有效地提高水泥土的抗冻性.     

基于双剪强度理论基坑边坡土压力分布分析

基坑边坡土压力和位移存在空间效应,传统的分析方法基于Mohr-Coulomb强度理论,分析具有一定的不合理性.该文通过对无粘性土基坑边坡三维滑楔模型的受力分析,得出双剪统一强度理论下的土压力分布规律,并与Mohr-Coulomb强度理论的计算结果进行比较,得到双剪理论更接近实测的变化规律.     

考虑长期强度衰减的软岩路堤边坡稳定性分析

以某炭质页岩高路堤为例,考虑填料强度衰减特性,分析了不同降雨工况下易风化软岩路堤边坡稳定性。结果显示:降雨影响深度小于5 m的软岩常规高路堤,采用有限深度饱水参数计算的边坡稳定性系数比全断面饱水工况的高11.5%～17.4%;边坡稳定性系数随软岩强度衰减系数基本呈等比例线性递减,常规坡高坡率条件下设计的软岩高路堤边坡,考虑填料强度衰减后,安全系数很可能不满足要求,当炭质页岩强度衰减系数低于0.7时,应慎重采用20 m以上高路堤边坡方案,综合坡率不宜陡于1∶1.75。     

结构面抗剪强度对顺层路堑边坡稳定性影响

顺层岩质路堑边坡开挖后,可能产生顺层滑移破坏。除倾角与边坡陡度相互关系外,结构面抗剪强度是决定边坡稳定性的关键。现利用有限元软件,采用接触单元模拟岩层面的方法,分析结构面抗剪强度对顺层岩质路堑边坡稳定性的影响,为此类边坡的设计和施工提供参考。     

土质路基边坡合理坡度优选分析

目前在我国公路与铁路设计中,填方路基边坡坡度,基本上都是大致按填土的种类,直接套用规范数值。但同种性质的土壤,其c、φ值等指标存在差异,采用单一数值,就会导致某些地区的边坡坡度过于平缓,从而浪费土地并增加工程量。文章采用Geo-SLOPE软件,对所选择的边坡进行分析,得出最佳边坡坡度,使路堤边坡达到安全、经济的效果。     

边坡坡形对公路土质边坡稳定性影响分析

影响公路土质边坡稳定性的坡形要素主要为坡度、坡高和断面几何形状,文章根据国内外理论研究和公路路基设计规范将每个坡形要素分为若干个水平标准,基于Flac3D建立三维公路边坡模型,讨论三维模型建模尺寸等问题,采用强度折减法计算边坡安全系数,并通过观察塑性区贯通以及边坡整体位移情况分析不同坡形要素与边坡稳定性的变化关系。结果表明:土质边坡稳定性随着坡度的增大、坡高的增大而逐渐减小;当边坡坡高大于8m后需要对其进行分级处理,稳定性随着分级台阶宽度的增大、分级坡率的放缓呈现不同程度的增大。     

堆积体边坡碎石土抗剪强度试验研究

基于大型室内直剪试验结果,对含石量及含水量分别与堆积体边坡碎石土黏聚力及内摩擦角的关系进行了深入研究。结果表明：碎石土黏聚力的大小随着含石量的增加,表现出先逐渐增大后减小的趋势,内摩擦角随着含石量的增大表现出逐渐增大的趋势;黏聚力随含水量的增大有一定程度的增大,超过碎石土中细粒土塑限含水量后逐渐减小。基于试验结果,将碎石土的黏聚力表示为含水量与含石量的二元函数,并提出了考虑饱和度与基质吸力影响的碎石土的抗剪强度公式,将有助于准确评估降雨作用下碎石土边坡的稳定性。     

抗剪强度指标反算的数值分析方法

将FLAC3D软件应用于边坡抗剪强度指标的反算,结合室内试验结果和工程经验确定边坡抗剪强度参数的取值区间,然后在该区间调整c、φ值,得到边坡安全系数Fs=1时的c-φ曲线.根据现场试验资料综合分析取得符合边坡实际的抗剪强度指标.为了便于比较,文中同时采用了传统的传递系效法和总和平衡法进行抗剪强度参数反算,得出相应计算结果.实例计算结果表明:采用数值分析方法克服了传统极限平衡理论反算法需要人为假定最危险滑动面和条间力大小及方向的缺点,所得结果更加合理、可靠.