季冻区公路土质路堑边坡浅层稳定性分析

考虑季节性冻融循环作用的影响,并结合边坡冻融滑塌的现场观测数据,对边坡进行浅层稳定性分析。边坡稳定性安全系数主要与以下因素有关:坡面荷载、坡度、融化深度以及融化土体的抗剪强度。对季冻区高等级公路边坡防护设计提出了合理化的建议。     

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。     

黄土地区陡崖坡段桩基合理临坡距研究

标准装配化的中小跨径山区公路梁式桥周期短、地形适应性强、经济效应显著,在我国山区应用广泛,但由于路线的固定、上部结构的装配标准化和山区地形的沟壑纵横,导致诸多桥梁桩址不可避免立于陡崖等不良地形之上,桩-土作用复杂、边坡稳定性问题敏感,合理的桩身临坡距离能够保证边坡稳定性和桩基施工工程中的安全性.针对陡崖坡段边坡稳定性问题,笔者利用ABAQUS建立非线性有限元模型,采用强度折减法以桩身至桩前临坡距离为参数进行了不同临坡距对边坡稳定性、土体位移和桩土接触状态的影响特征分析.研究结果表明:高陡边坡属于天然不利地段,边坡安全系数小于1,潜在滑动面形状较陡且位置在坡脚之上;随着桩基临坡距的增大,极限状态下边坡土体的整体位移和桩前土体的脱开范围先变小后趋于不变,考虑临坡距对边坡稳定性、位移和桩土接触状态的影响,建议陡坡坡顶桩基临坡距离应不小于10 m.     

桥梁桩基对黄土边坡稳定性影响研究

黄土沟壑地区桥梁桩基施工对边坡稳定性影响较大,采用数值仿真软件研究土体强度、临坡距以及坡度对阶梯状边坡稳定性的影响。研究结果表明:当土体强度较小,临坡距和坡度较大时,临界滑移面主要出现在阶梯状边坡的下边坡,此时边坡安全系数较小;随土体强度增大,临坡距以及坡度的减小,临界滑移逐渐由浅层滑移转化为深层滑移,最终贯通整个边坡。     

降雨作用下基覆型边坡失稳特征及承载力试验研究

为了研究降雨诱导基覆型边坡失稳特性，采用室内模型试验方法对基覆型边坡在暴雨作用下的失稳过程及机制进行了系统研究. 通过探讨降雨前后边坡内土体含水率和孔隙水压力在时间、空间上的变化特性，揭示降雨诱导的边坡失稳机制. 同时通过坡顶加载方法研究了雨后边坡承载力变化规律. 研究结果表明:随着降雨的发展，在坡脚处首先出现土体液化流动现象，随后出现土体局部脱落；随着降雨的持续进行，土体脱落破坏的范围逐渐增大，进而导致上方土体临空面加大，土体破坏后随即被雨水饱和软化而向下滑动，后方土体进一步被侵蚀，最终造成了一定深度和宽度的边坡破坏现象；边坡内土体含水率升高与孔隙水压力的增大是导致边坡失稳破坏的主要因素；降雨停止后，边坡可以承受的极限荷载先增大后减小，最后趋于稳定，而基覆型边坡在顶部静荷载作用下破坏模式呈现出整体和局部滑移模式.      

岩质边坡地震加速度放大效应研究

建立一个高70 m的二维数值计算模型,对岩质边坡坡面的加速度放大系数进行计算,并将数值计算结果与大型振动台试验和地震台站实测数据进行对比,对比发现三者得到的岩质边坡坡面加速度放大系数十分接近,再将本文得到的加速度放大系数与《建筑抗震设计规范》中的规定值进行对比。研究表明:高度和坡角对岩质边坡坡面的加速度放大系数具有较大的影响,随着相对高度的增加,岩质边坡坡面的加速度放大系数逐渐增大,水平向的加速度放大系数大于垂直向,岩质边坡坡面的加速度放大系数随边坡坡角的增大而增大,且坡脚对放大系数的影响程度随坡角增大而减小;《建筑抗震设计规范》规范的加速度放大系数规定值过于保守,尤其是对于垂直方向。研究成果对认识岩质边坡坡面加速度放大系数具有一定的指导意义。     

康定Ms5.8级地震冷竹关坡体内地震动响应特征

为了揭示坡体内不同水平深度峰值加速度变化特征及地震触发大型滑坡形成机理,在冷竹关沟两岸安置强震监测台阵,对斜坡内部不同深度地震动响应进行监测研究.2014年11月25日康定Ms5.8级地震触发了位于坡体内部不同深度的五台强震监测仪,数据揭示:自坡体表面水平向内,各监测点水平向峰值加速度逐渐减小,且0~45 m的表层向内峰值加速度下降幅度较大,在坡体内部的下降幅度变小,洞深99 m处的水平向峰值加速度约为洞口监测仪的60%;水平向加速度反应谱也表明自坡面向内各监测点加速度幅值逐渐减小,标准反应谱的动力放大系数都小于3.5;傅里叶频谱也表明自坡面向内各监测点幅值逐渐减小,且越靠近洞口傅氏谱频率成分越复杂.      

考虑渗流作用的土坡稳定性上限有限元分析

根据上限有限元的基本原理,基于MATLAB平台编制了有限元上限分析程序,将Mohr-Coulomb屈服准则嵌入有限元计算程序中,利用计算机自动搜索得到边坡的破坏面。采用强度折减法对渗流作用下边坡的安全系数的上限解进行计算,并得到边坡的极限破坏模式,计算结果表明:稳定系数随边坡高度、边坡角度、水位位置h/H的增大而减小;随着坡高的增大,边坡破坏范围逐渐增大;当β=30°时,土坡的极限破坏面不经过坡趾,随着坡角的逐渐增大,边坡的极限破坏面通过坡趾;不同水位位置条件下边坡的破坏模式形态基本相同。通过与前人研究成果的对比,验证了本文方法的有效性,并将本文成果应用到实际工程中,取得了良好的效果,可为同类工程提供参考。     

降雨作用下土质边坡水分迁移特征研究

针对降雨诱发边坡失稳的特点,从水分迁移的角度出发,结合非饱和土力学,采用有限元法分析了不同降雨强度作用下边坡内部水分迁移的特征;通过数值模拟得到:降雨作用下,边坡内部孔隙水压力呈层状分布,坡脚处孔隙水压力最大,坡顶次之,坡中最小;边坡中的水分主要沿垂直和倾斜方向迁移,迁移速度由表层向深部逐渐减小,迁移方向也随深度和时间而改变;体积含水率呈非线性分布,且非饱和区非线性化程度较饱和区的高;土体渗透系数随降雨强度的增大而增大,当土体饱和时其渗透系数为饱和渗透系数。     

极端降雨条件下红黏土边坡灾变机理及处治对策

以湖南省某高速公路红黏土路堑边坡为依托,借助室内路堤模型试验结果,采用GeoStudio有限元软件,对降雨前、中、后期边坡土体含水率及安全系数变化进行了分析,描述了降雨中和降雨后边坡内部水力矢量分布规律,研究了极端降雨条件下红黏土边坡的稳定性时变规律,并结合失稳机理提出了红黏土边坡滑塌应急处治对策。研究结果表明：降雨条件下,红黏土边坡坡脚处孔隙水压力变化最大,表现为基质吸力对受力平衡的影响;水力矢量呈现倒V型,随着雨水入渗,V型区域逐渐扩大,水流存在沿交界面贯通的可能;其中土体的变形、强度及渗透力度是边坡滑塌的主要原因,且降雨对边坡的稳定性影响具有滞后性,安全系数变化演变规律为短暂上升阶段、急速下降阶段、缓慢下降阶段;仰斜排水孔和支挡结构可有效处治边坡滑塌。     

麦冬草根系对边坡稳定性的影响分析

麦冬草作为一种优良的护坡植物，前人对此研究较少，研究麦冬草在不同龄期的根系固土能力及在坡率不同时对边坡稳定性的影响可为工程护坡及绿化提供参考。选取不同龄期的麦冬草根系进行直剪实验探究对土体抗剪强度的影响，及用有限元软件建立边坡模型模拟麦冬草根系在不同坡率情况下对边坡稳定性影响。得出麦冬草根系随龄期的增长，含根土体抗剪强度会逐步提高，土体粘聚力提高较明显，对摩擦角影响不大；在不同坡率情况下，当坡率陡于1∶1.75时，加入麦冬草根系后边坡的安全系数均大于裸土边坡，坡率为1∶0.5时安全系数提高了0.006,相比其他坡率提高最为明显，但随着坡率由陡变缓，坡率达到1∶1.75或更缓时，加入麦冬草根系后安全系数基本无提高。     

季冻区路基冻胀融沉控制指标研究项目简介

正我国冻土面积约占国土面积的75%,冬季冻结、春夏季融化的季节性冻土遍及长江流域以北的广大疆域,占国土面积的53.5%。季节性冰冻气候对公路工程质量的影响十分显著,伴随着土体中水的冻结和融化,发生着一系列特有的现象。尤其是在挖方路段地下水位较高或地表排水不良、路基填土冻胀性强的路段,随着大气温度的下降,土体温度降到土中孔隙水结晶点时,土体便发生冻结,出     

锚索抗滑桩边坡的抗震稳定性分析研究

采用有限元软件对某锚索抗滑桩加固的边坡进行了模拟,分别对地震前后边坡的稳定性、坡面位移以及抗滑桩的弯矩进行了分析,明确了锚索抗滑桩有利于提高边坡的稳定性;地震作用下边坡的稳定系数在0～3 s内下降最快,之后渐缓趋于稳定,且边坡的稳定性最低点并非地震加速度峰值点,存在一定的滞后性;锚索抗滑桩的坡面水平位移会在抗滑桩顶部出现拐点,抗滑桩桩身弯矩位于桩身6～11 m处。     

考虑水力效应的裂缝边坡稳定性非线性能耗分析

现有考虑水力效应的裂缝边坡稳定性分析大多基于线性破坏准则,而岩土体破坏往往呈现非线性特征,因此开展水力效应影响下的裂缝边坡稳定性非线性极限上限分析具有重要意义。基于极限分析上限定理及强度折减技术,结合“外切线法”非线性破坏准则,构建坡顶含竖直裂缝的边坡对数螺旋线破坏模式,根据虚功原理推导出裂缝边坡安全系数解析式,通过MATLAB优化计算,结合边坡工程实例探讨了典型因素对裂缝边坡稳定性、临界裂缝及滑动面位置的影响规律。研究结果表明：随着地下水位h的持续上升,边坡安全系数不断降低,临界裂缝深度逐渐增大且临界裂缝位置逐渐向坡顶缘偏移;非线性系数m明显影响边坡的稳定性,边坡安全系数随着非线性系数的增大显著减小,采用线性破坏准则会高估地下水位变化对边坡稳定性的影响;随着非线性系数的增大,临界裂缝深度随之增大,临界裂缝位置距离坡顶缘越来越远,滑坡体体积逐渐增大;裂缝与坡顶缘距离l_m随着非线性系数m的增大而增大(当m增大0.2时,l_m增大约1 m),且随着裂缝与坡顶缘距离的增大,边坡安全系数无明显变化,临界裂缝深度先逐渐减小后趋于稳定。     

佛顶宫矿坑边坡三维静动力有限元模拟分析研究

对国内首个既有矿坑地下空间开发项目的佛顶宫边坡进行了三维有限元研究,分别对静力和地震这两种工况进行了模拟。结果表明:削坡或锚索(杆)加固后,最大位移均发生在坡顶、坡面填土、残积土和强风化岩处;最大应力均发生在坡内,最大剪应力发生在各坡脚和岩土交界面处;加速度响应随着边坡高度方向呈放大趋势,表层土体加速度响应明显放大;极限状态下,广义塑性应变区集中在坡顶、坡面处。静力工况下,锚索(杆)加固工况相对于无支护工况,边坡最大位移减小11.9%~28.4%,最大应力减小5.6%~67.1%,安全系数提高了34.5%,说明锚索(杆)加固效果显著。地震相对静力支护工况,最大位移增大3.03~19.73倍,主应力增大6.5%~146.7%,最大剪应力增大168.4%~474.6%,安全系数减小0.6%~23.1%。大震相对于小震支护工况下,坡面加速度峰值及放大倍数分别增大15.04~27.00倍、1.44~1.93倍。对矿坑南北、东西方向施加地震计算的结果显示:前者动位移、动应力均较后者大,安全系数较后者小,说明矿坑长轴方向施加地震较短轴方向不利。     

青藏高原机场跑道多年冻土地基温度场特征

对比了青藏高原多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场, 分析了其地基温度分布、温度沿深度的变化以及地基最大融化深度, 研究了宽幅沥青混凝土道面机场跑道地基温度场特征, 对比了不同道面宽度条件下其地基温度分布、不同时间地基温度沿深度的变化以及跑道中部及道肩的最大融化深度, 并基于道面宽度、时间建立了沥青混凝土道面机场跑道道中地基融化深度的表达式。研究结果表明: 多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场存在明显差异, 机场跑道地基融土核位置更低, 且全部位于天然地面以下, 而公路路基融土核位置相对较高, 可以通过抬高路堤使融土核全部位于路堤内, 便于通风管等温控措施的施工, 可见由于机场跑道无路堤、道面幅度宽等特点, 使得多年冻土地区公路与铁路建设的现有研究成果不能完全应用于机场跑道建设中; 对于沥青混凝土道面的机场跑道多年冻土地基, 随着道面宽度的增加, 跑道地基稳定性降低, 道面宽度每增加1%, 地基0℃等温线约下降0.17%, 地基融土核最高温约上升0.46%, 道中地基融化深度约加深0.19%, 但当道面宽度超过35 m时, 道中地基融化深度趋于平稳; 相对于道中地基温度场, 道肩受道面宽度的影响较小, 当道面宽度超过25 m时, 其地基融化深度趋于平稳; 道中地基融化深度表达式相关系数为0.988 6, 相对误差在1%以内。      

基于有限元强度折减法的土岩二元坡的稳定性分析

利用有限元强度折减法,对岩土混合型边坡进行稳定性分析,对坡体的上覆土体进行开挖卸荷,分析不同的开挖形式下上覆土体开挖卸荷后的坡体稳定性。对上覆土体分别进行坡率开挖和平行开挖,计算结果显示,按坡率开挖时,随着坡率的增加,坡体安全系数增加,按平行开挖时,开挖到一定方量后,上覆土体的开挖对坡体的稳定性没有影响。根据坡率开挖和平行开挖的两种开挖形式,从开挖量分析,对坡体上覆土体进行综合开挖卸荷,计算结果显示坡率为0.9∶1的综合开挖形式对坡体的安全系数影响最大。对于岩土质边坡,土体的开挖卸荷形式对坡体的影响很大,可根据实际工程灵活运用。     

红层泥岩边坡快速风化规律

为向红层泥岩边坡治理提供依据，选择典型工点，对红层泥岩边坡快速风化进行了原位监测试验，并对泥岩试样温度变化进行了实验室试验和有限元分析．结果表明：红层泥岩边坡的快速风化集中在表层10cm深度内；气温变化和中雨以上降雨次数对快速风化有重要影响——气温高、温差大时，风化速率增大；降雨次数增多，风化量也增大．高温季节，降雨使红层泥岩表层和内部出现大的温差是其快速风化剥落的主要外因．     

莫斯科-喀山高速铁路沿线季节性冻土冻融特征

在莫喀高铁沿线770余公里的季节性冻土区内, 依据地貌单元、微地貌、地层岩性与水文地质条件等特征设置了14个监测场, 对季节性冻土的岩性、密度、含水率、地下水位、地温、近地面气温及雪盖的厚度和密度进行了频率为10天1次, 持续时间为7个月(2016年10月1日~2017年4月26日) 的监测, 依据监测数据分析了莫喀高铁沿线季节性冻土的冻结融化特征。分析结果表明: 莫喀高铁沿线季节性冻土区的雪盖主要存在于10月下旬至翌年4月, 雪盖厚度为20.2~38.2cm, 平均值为27.3cm, 最大积雪厚度为25~60cm, 平均值为44.4cm, 出现在2月上、中旬; 莫喀高铁沿线季节性冻土的起始冻结时间为11月中、下旬, 全部消融时间在翌年3月上旬~4月中旬之间, 存活时间为100~165d, 平均时间为122d;季节性冻土的冻结速率为0.27~1.20cm·d-1, 平均为0.50cm·d-1, 融化速率为0.27~2.52cm·d-1, 平均为1.14cm·d-1; 在土体的冻结期间, 雪盖减小了地层的冻结速率, 在土体的融化期间, 雪盖推迟了季节性冻土自上而下融化的起始时间与融化量, 并且会使季节性冻土在无雪条件下的双向融化变为自下而上的单向融化; 莫喀高铁沿线土体在自然状态(积雪覆盖) 下的季节最大冻深为0.19~0.90m, 平均为0.45m, 出现在2月上、中旬; 雪盖会减小土体的最大冻深, 在雪盖平均厚度为26.1~28.6cm时, 雪盖可以使季节最大冻深减小22.2%~32.6%;在莫喀高铁沿线的季节性冻土区, 雪盖在形成初期和消融末期保温与降温效果并存, 但主要以降温效果为主, 而在积雪稳定期, 主要以保温效果为主; 雪盖对季节性冻土热状况的影响深度和程度取决于土体含水率, 土体含水率越大, 雪盖的影响深度和程度就越小, 反之则亦然。      

开挖边坡的三维有限元稳定分析

用强度折减有限元方法对开挖边坡进行了三维稳定性分析．计算结果表明：对于约束效应不明显的开挖边坡,边坡的初始破坏面在边坡的中部,随着折减系数的增大,边坡的破坏由边坡中部向两侧扩展,最终边坡在空间上形成匙状或贝壳状的立体土体破坏;当边坡的纵向长度与开挖深度的比值大于4时,边界约束条件对边坡稳定安全系数影响不大,可以近似地按平面应变问题进行分析;对于角部约束效应明显的开挖边坡,当边坡中部剖面发生破坏,边坡角部剖面几乎也同时达到破坏,其稳定安全系数是按平面问题分析结果的1．3倍多,类似的实际问题如果按二维平面应变方法进行分析,其计算结果应用于工程设计中是偏于保守的．