基于极限理论的抗滑桩-加筋土组合加固高填筑边坡稳定性分析

采用加筋土挡墙单一结构加固高填筑边坡,其加固效果不理想且稳定性难以满足工程要求,因此抗滑桩-加筋土组合加固高填筑边坡稳定性分析方法亟待深入研究。基于虚功原理和小应变假设,建立了抗滑桩-加筋土联合加固高填筑边坡受力变形的极限分析上限理论模型。通过能量平衡原理以及强度折减法,推导了组合加固高填筑边坡的安全系数计算表达式,并编制了计算程序将安全系数隐函数转化为数学优化问题进行求解。通过该方法求解了实际工程案例中加筋土、抗滑桩以及抗滑桩-加筋土组合支护边坡的安全系数,据此对比分析验证了基于极限理论方法求解边坡安全系数的合理性,进一步通过数值模拟,探讨了筋材长度对加筋土边坡、抗滑桩-加筋土组合加固边坡安全系数的影响,并对不同工况下边坡破坏模式展开分析。研究结果表明：坡体稳定性主要是由贯穿式滑动带控制,增加土工格栅长度能提高边坡安全系数,改变边坡的滑移形式;对于抗滑桩-加筋土联合加固边坡,在土工格栅长度相同工况下,增设抗滑桩可大幅度提高边坡的安全系数,使得边坡原有的滑裂面由浅层滑移向坡体深部下移,边坡破坏形式由开始2条贯穿滑裂面转变为单一未贯穿滑裂面;抗滑桩最大弯矩值随着土工格栅长度增加而增大,桩...     

深基坑开挖滑动面与支护锚杆内力的计算

以银川地区某商业综合体的深基坑开挖支护为对象,研究深基坑开挖过程中使用中空注浆锚杆护坡的机理。首先对深基坑分步开挖没有锚杆支护产生的塑性应变及水平位移进行了计算,确定了边坡滑动面的位置,计算出的无支护分层开挖深基坑所形成的塑性贯通区域和瑞典法计算的滑动面相似。其次根据滑动面的位置选择锚杆的支护方式和长度,对设计采用的锚杆的内力进行了计算,锚杆的受力随着开挖而动态变化。计算结果说明,中空注浆锚杆护坡是一种经济可行的加固措施。     

隧道掌子面锚杆加固参数确定方法

依托新意法的基本概念,提出锚杆加固密度、加固长度、加固范围的确定方法;基于摩尔库伦屈服准则对两种超前措施的力学原理进行解释,提出两种措施的适用条件;采取理论分析和数值模拟相结合的方法,根据掌子面上土体的约束力和锚杆锚固力的平衡以及单根锚杆的局部锚固力确定锚杆的加固密度,根据掌子面失稳机理与破裂面的深度确定锚杆的加固长度。最后通过不稳定状态下隧道掌子面的稳定过程,阐述核心土保护措施和核心土加固措施的适用条件。研究结果对隧道施工支护参数的确定具有一定参考价值。     

路堑边坡锚杆(索)框架梁设计存在的不足及对策

研究目的:通过阐述锚杆(索)框架梁加固路堑边坡的现状,对以往设计中存在的不足进行分析,根据加固边坡理论,分析锚杆(索)框架梁的耐久性,提出切实可行的锚杆(索)的防腐措施.研究结论:通过对以往设计中存在的不足分析后提出:锚杆(索)长度应根据边坡坡率、地层参数合理选定,并根据稳定性计算首先确定边坡潜在滑动面的位置,以确保锚杆(索)锚固段位于稳定地层内.锚杆(索)分别涂刷环氧树脂、氯磺化聚乙烯涂料、直接铁丝网物理隔离、或多种组合防腐措施后,由于这些措施有效隔离了腐蚀介质与钢筋(绞线)的接触,特别是物理隔离措施隔断了在其受拉时可能产生的裂缝的贯通,能起到很好的防护作用,从而有效保证其使用寿命.     

层状岩体顺层滑动边坡破坏机制及锚固机制的研究

通过对层状岩体顺层滑动边坡破坏机制、破坏模式的研究,提出实际工程治理中最适宜采用的治理方法是使用锚杆进行加固,并提出最优锚固角及锚杆加固的受力分析,希望能为该类型边坡的防治工作提供有意义的理论依据及实际指导作用.     

预应力锚杆柔性支护体系中锚杆的变形

锚杆的总变形主要由锚杆自由段的弹性变形、锚固体的弹性变形、锚固体与土体间的切向位移、锚杆钢筋与锚固体之间的切向位移组成。引入锚杆预应力损失剩余系数的概念,推导出锚杆变形的计算公式;进一步依据基坑或边坡坡面水平位移与锚杆变形协调的原则,给出锚杆预应力的确定方法。工程算例分析表明:在锚杆变形中,锚杆自由段的弹性变形量最大;从上至下锚杆的预应力逐渐变大,锚杆允许变形越小所需的预应力越大;锚杆变形随着锚杆预应力、锚杆锚固段长度、土体界面摩阻力的增加而减小,随着锚杆自由段长度的增加而增加,但不受锚固体直径的影响。建议在实际工程中:根据不同的土质情况,通过调整预应力的大小控制锚杆变形;综合考虑承载力、稳定性和变形控制的要求,合理确定锚杆自由段和锚固段的长度;锚杆锚固体的直径取130~150mm。     

淤泥质软土基坑边坡稳定性分析及其加固方案研究

明挖隧道施工的淤泥质软土基坑在开挖过程中,其部分断面处的基坑边坡易出现较大的地表累积沉降和边坡水平位移,会严重影响到工程建设的安全性。采用有限元强度折减法对案例工程上述断面处的基坑边坡进行了稳定性分析,得出该边坡的安全系数仅为0.63,并找到潜在的滑动面及其破坏模式。在上述研究的基础上,提出了2种加固方案。经分析,在坡脚注浆、设置钢板桩和堆土反压加固方案的加固效果不理想,在坡脚注浆并设置抗滑桩加固方案能显著提高边坡稳定安全系数,能有效控制地表沉降和边坡面位移。     

丘陵地区凝灰质砂岩边坡崩塌灾害分析与治理

结合江西省上犹县县城东缘边坡工程实例,根据崩塌边坡的地质特征,分析了边坡的崩塌机理。采用极限平衡法优化出合理的锚杆锚固力,提出了“锚杆+格构梁+挂网喷混凝土+排水沟”的综合加固治理方案。该方案实施后减少了地表水对坡面的冲刷及下渗,增强了边坡的稳定性,加固效果良好。可为同类边坡加固设计提供借鉴。     

黄土地区高陡斜坡溜坍下滑治理研究

根据黄土高陡斜坡溜坍下滑的现状、特点、地质情况等,应用预应力锚索锚固桩预加固坡脚,通过检算各级边坡的最不利圆弧滑动面,设置锚索格梁、十字形锚杆格梁加固防护各级边坡,可有效治理高陡斜坡的溜坍下滑。研究阐明本项目的边坡设计参数、设计检算与工程设置情况,为类似工程设计提供参考。     

预应力锚索加固边坡的有限元模拟和稳定性评价

对金温铁路预应力锚索加固的一个典型边坡工点进行边坡非线性有限元分析 ,探讨边坡加固前后变形的大小和分布、塑性区的扩展形态、滑移面的形成 ,以确定合理的滑移面位置 ;同时 ,采用极限平衡法计算边坡的安全系数 ,对边坡开挖的稳定性进行评价     

广义对数螺旋型滑面模型的构建与验证

临界滑动面的合理确定是边坡稳定性分析的关键问题之一。传统的边坡滑动面假设方法构造生成的潜在滑动面形式单一,且无法考虑复杂边坡中土层强度参数变化对临界滑动面形状的影响,从而降低了边坡稳定性分析结果的可靠性。基于此,提出一种新的广义对数螺旋型滑面模型,该模型可生成包含传统圆弧滑动面和对数螺旋滑动面在内的多种形式的潜在滑动面;并针对非均质边坡中各土层抗剪强度不同的特点,采用多中心分段构造策略,将该滑面模型应用于非均质边坡稳定性分析中。基于极限平衡理论计算滑动面安全系数并搜索临界滑动面,对边坡进行稳定性评估。选取多个均质边坡及多种型式的非均质边坡(水平分层、倾斜分层和斜折线分层)经典算例与现有研究成果以及数值模拟软件获得的结果进行对比分析,验证该滑面模型的合理性与优势性。研究结果表明：文中方法计算所得安全系数与其他方法相比更小,相对误差在5%以内。能够得到传统滑动面假设方法下难以搜索到的临界滑动面,并与数值模拟结果吻合度较好,稳定性分析结果更接近实际情况。由此说明,此方法用于均质边坡及非均质边坡稳定性分析是合理可行的,有望为工程实践提供更优的临界滑动面解决方案。     

预应力锚杆框架梁在边坡加固中的应用

近20年来,锚固工程在国内外被大量成功应用于边坡加固,以确保边坡稳定和结构安全。锚固工程主体为地下隐蔽工程,锚杆施工质量的好坏将直接影响锚杆的承载能力和边坡稳定安全。结合武英高速公路,介绍了预应力锚杆在路基边坡加固中的应用。     

浩吉铁路膨胀岩高边坡降雨入渗稳定性分析

浩吉铁路卢氏盆地第三系弱胶结膨胀性极软岩边坡高度大、段落长、风险高,膨胀岩高边坡稳定性便成为控制性工程技术问题.以卢氏站103 m高的膨胀岩边坡为例,结合膨胀岩微观结构、膨胀力、干湿循环强度等力学试验成果,开展降雨和干湿循环等极端条件下边坡稳定性分析.研究结果表明:膨胀岩边坡工程设计需采取分级预加固、坡面锚固、系统防排水措施相结合的设计理念;膨胀岩剪切强度随着干湿循环次数的增加而不断减小,在干湿循环达到8次后剪切强度基本稳定;降雨和干湿循环作用下,锚索受力明显持续增加,锚固桩受力变化不明显,锚固桩对膨胀岩边坡变形和稳定的控制效果更为明显和有效;随着降雨和干湿循环次数的增加,边坡安全系数逐渐降低并趋于稳定,最终边坡安全系数为1.30,长期条件下边坡处于稳定安全状态.研究成果可为工程安全施工和健康运营提供相关理论依据和技术支持.     

二维边坡滑动面及稳定性弹塑性有限元分析

通过理论推导和证明,提出了岩土潜在滑线(面)确定潜在滑移线面的理论。该理论根据弹塑性有限元的应力分析结果,用数值积分方法得出岩土潜在滑移线(面),是确定岩土潜在滑移面的通用方法。当岩土应力达到破坏状态时,确定的潜在滑移面将转为真正的滑移面。通过大量的边坡算例和实例分析得出,本文所提出潜在滑移线(面)理论是正确的,分析边坡稳定确定潜在滑面具有优越性。常规边坡稳定性分析与本文方法所得到的最危险潜在滑移线(面)形状和位置、边坡稳定安全系数均相差较大;常规法所得到的结果与实际也相差较大;岩土的变形参数变化对潜在滑移线(面)的形状影响较大,而对边坡最危险潜在滑移线(面)的形状、位置及平均稳定安全系数影响不大;填土容重变化对潜在滑移线(面)的形状及位置影响不大;对边坡稳定安全系数影响较大。     

土体参数对多级均质边坡滑动面的影响

基于极限分析上限法和强度折减技术,根据边坡极限平衡状态下内外能耗相等原理,推导多级台阶式边坡安全系数极限上限表达式。编制序列二次规划法程序,通过搜索边坡最危险滑动面及其对应最小安全系数,探讨土体参数对多级边坡滑动面形态和位置的影响。研究结果表明:多级边坡滑动面形态和位置分布受无量纲参数ηcφ=c/(γhtanφ)控制。当ηcφ为定值时,黏聚力c或内摩擦角φ任一值改变对滑动面位置均无影响,滑动面位置保持不变;当ηcφ增大时,边坡失稳模式由浅层破坏转变为深层破坏,滑动面由近坡面向边坡内部移动。同时,参数tanφ/Fs的值随着ηcφ增大而逐渐减小。ηcφ较小时,上陡下缓坡体外形不规则的边坡有可能发生局部失稳,且随着无量纲参数ηcφ的增大,边坡滑动面形态有从局部破坏逐渐变化为整体破坏的趋势。本文研究有助于工程实践中判断多级边坡潜在滑动面位置,快速确定多级边坡安全系数,对高大边坡工程实际的设计施工与防护具有实用价值。     

锚杆框架梁-双排抗滑桩支护膨胀土边坡工作特性分析

以某膨胀土路堑边坡支护结构为工程背景,对埋设于锚杆、框架梁和抗滑桩中的测试元件进行现场监测,通过对实测结果与数值模拟结果的综合分析,探讨锚杆框架梁-双排抗滑桩结构支护膨胀土边坡的工作特性结果表明:上排埋入式桩的桩前、桩后土压力均为三角形分布,下排悬臂式桩的桩前土压力接近矩形分布,桩后为三角形分布。本试验工程的最优锚固角为25°,但锚固角变化对边坡稳定性影响不大;当桩排距较小时,边坡安全系数随桩排距的增加而逐渐增大,最优桩排距为8倍抗滑桩截面宽度。     

锚索框格梁支护某二级公路边坡的数值模拟

利用有限差分强度折减法,讨论自然状态下的边坡稳定性情况,对锚索框格梁支护结构受力及其对边坡稳定性影响进行分析,并将各开挖步下的边坡稳定性情况进行了对比,计算结果表明：经锚索框格梁加固支护后,边坡稳定性显著提高,锚索对土体起到明显的反向锚固作用,同时,边坡滑动面首次出现在开挖支护面之上,表现为潜在的滑体将越过支护面滑出,为满足边坡的使用功能,需作长远考虑。     

基于结构安全性的偏压隧道初期支护参数优化

基于剪切滑移理论确定的初期支护安全性评价方法,对典型偏压隧道初期支护参数进行了优化。结果表明:锚杆的设置能有效控制围岩的变形,同时,在一定范围内增加锚杆长度可以提高其支护效果,但当锚杆达到一定长度后,加固改善逐步趋于不明显;各偏压角度下,拱顶和拱脚的安全系数均大于5,拱腰和墙脚在部分支护参数条件下的安全系数小于1,拱腰和墙脚是支护结构的薄弱部位。     

降雨入渗条件下矿坑边坡稳定性分析

结合现场工程实际,根据渗透张量计算程序得到灰岩渗透张量,针对不同降雨工况,对比分析边坡在加固前后位移和安全系数变化规律,以及坡体加固结构在降雨作用下轴力变化规律。通过降雨后边坡位移分析,边坡在没有进行加固时,最大位移发生在边坡下部,中部次之,上部位移最小。在降雨强度为200 mm/d降雨4 d后,边坡坡脚处位移迅速增加,对应的安全系数也降低到最小值;采用预应力锚索加固措施后,边坡稳定性大幅提升,边坡加固后,边坡位移非常小,安全系数最小值较未加固时边坡最小安全系数有大幅提高;预应力轴力随着降雨的持续逐渐增大,最大轴力出现在边坡下部位移最大位置,随着降雨持续时间增加,位移边坡中上部分锚索轴力变化平稳,位于坡脚处锚索轴力增大幅度较大。     

塑性极限分析上限法在边坡安全系数求解中的应用

基于塑性极限分析上限法在边坡中建立一个合理的速度场,取滑动面为对数螺旋曲面,分别求得边坡滑动体、外荷载所做外功率和滑动面上内能消散率的计算表达式.然后定义材料强度储备安全系数为边坡的稳定安全系数,即边坡中岩土体的c和φ按同一比例折减后边坡达到极限平衡状态,由此可求得边坡处于极限状态时的外功率与内能消散率.再结合虚功率方程得出边坡安全系数的表达式,进而求得其最小上限解,便能确定边坡最不利滑动面的位置以及其最小安全系数.最后,以一个边坡安全系数求解为算例,把本文的计算结果与多种传统方法的计算结果比较,证明本文所提出的方法合理可行.