软弱地基参数对隧道施工稳定性的影响研究

为探明软弱地基参数对隧道施工稳定性的影响程度,以青海某高速公路隧道洞口段为研究对象,采用FLAC3D建立多组数值模型,进行隧道施工数值模拟。详细讨论了软弱地基厚度、弹性模量、粘聚力和内内摩擦角对隧道稳定性的影响。结果表明:软弱地基厚度和弹性模量对围岩变形、塑性区和支护结构应力影响最大,是影响隧道施工稳定性的主要因素;粘聚力和内内摩擦角对围岩变形和支护结构应力影响不大,对围岩塑性区有一定的影响,且内摩擦角影响程度大于粘聚力。研究结论可为软弱地基隧道设计和施工提供参考。     

软弱土层对边坡稳定的影响

含软弱土层的地基容易造成边坡的失稳,对人类财产生命带来严重威胁。结合工程实例,利用Geo-Slope软件中的刚体极限平衡计算模块Slope/w分析研究软弱土层与边坡稳定之间的关系,得出了在Bishop法,且考虑地下水情况下的最小安全系数与软弱土层中心埋深、厚度及土体参数的变化规律。分析结果表明边坡稳定的最小安全系数随着软弱土层中心埋深的增加而增加,随着软弱土层厚度的增加而减小;但同时也受软弱土层土体参数即黏聚力c及内摩擦角φ不同程度的影响。     

桩间土绕桩滑动破坏模式下路堤稳定性分析

针对刚性桩加固软弱地基上路堤稳定性现有计算方法存在的不足,提出了考虑路堤桩间土绕桩滑动破坏模式.基于Tomio土拱效应理论和Bishop圆弧滑动法推导出了该破坏模式下路堤稳定性计算方法,并将该方法与传统复合抗剪强度法对路堤稳定性进行对比.结果表明:传统复合抗剪强度法不能反映桩间土绕桩滑动破坏机理,高估了软弱地基上路堤的稳定性;通过对不同桩体抗剪承载力工况下路堤稳定性分析得到桩体临界抗剪承载力,当桩体抗剪承载力大于临界值时应考虑桩间土绕桩滑动破坏模式对路堤稳定性的影响.     

边坡JRC-JCS极限平衡安全系数的计算

为了采用极限平衡法计算节理粗糙度系数JRC与节理压缩强度为JCS的岩质边坡安全系数,建立JRC-JCS准则下简化Bishop极限平衡计算公式,并分析JRC-JCS参数对于边坡安全系数的影响.研究结果表明:随着JRC的增大,黏结力c和内摩擦角φ呈非线性增大,并且黏结力受影响的敏感度增大,而内摩擦角受影响的敏感度降低;黏结力c和内摩擦角φ均随JCS的增大呈非线性增大;随着JRC和JCS的增大,边坡的安全系数F逐渐增大,JRC 越大,节理面越粗糙,岩体的稳定性越高;JCS越大,岩石颗粒排列得越紧密,岩体的压缩强度越大,岩体的稳定性越高,边坡整体安全系数也越大;F与JRC和JCS的关系呈现非线性特征,可通过指数方程进行拟合.     

均质边坡稳定状况快速辨识及参数反演的一种实用方法

基于塑性极限分析的运动单元法(kinematical element method)提出一种边坡稳定状况快速辨识方法.研究岩土体参数组合(坡高H、黏聚力c、内摩擦角φ和重度γ)与安全系数F和滑动面位置间的内在联系.在此基础上,绘制边坡稳定分析图,求解不需要任何迭代,可快速求解安全系数和滑动面位置.根据边坡稳定分析图,提出一种新的参数反演方法.结果表明,无量纲参数λ=c/(γH tanφ)控制着滑动面位置和F/tanφ.λ不变,则滑动面位置和F/tanφ保持不变;λ越大,边坡失稳模式由浅层破坏变为深层破坏,滑动面坡顶滑出点离坡肩越来越远.当λ＞0.2时,λ与F/tanφ符合线性关系,可用拟合公式快速计算安全系数.根据原始边坡形态和滑动面坡顶滑出点离坡肩的距离,即可快速反算滑带岩土体的黏聚力和内摩擦角.     

考虑地震修正角的重力式挡土墙可靠性分析

强震区挡土墙结构的稳定问题备受关注,从重力式挡土墙抗倾覆和抗滑移可靠性分析角度出发,将地震作用视为计算墙后主动土压力时对土体重度和内摩擦角进行修正的参数——地震修正角θ.将θ与墙后土体的黏聚力c和内摩擦角φ作为随机变量,以此建立了考虑地震作用的挡土墙抗倾覆和抗滑移功能函数.通过蒙特卡罗法分别计算了考虑变量呈不同统计特性的挡土墙失效概率,研究变量统计特性对挡土墙抗倾覆和抗滑移可靠性的影响.结果表明:墙后土体c与φ的相关系数ρ_(cφ)逐渐增大时,挡土墙抗倾覆和抗滑移的失效概率相应增加,尤其是c与φ负相关时,挡土墙失效概率对ρ_(cφ)的变化更为敏感;将θ视为常数或忽略θ与c和φ的相关性时得出的失效概率偏小,会导致对挡土墙稳定性做出偏安全的估计;θ与c、φ的相关系数ρ_(θc)和ρ_(θφ)增大时,挡土墙的抗倾覆及抗滑移失效概率整体呈减小趋势;变量参数间相关性对挡土墙可靠性均有影响,其中ρ_(cφ)影响最敏感,ρ_(θc)次之,ρ_(θφ)影响最小.     

路基填料对路基边坡稳定性的影响分析

边坡稳定问题是最常见的工程地质问题之一,影响边坡稳定性的因素也很多,其中路基填料的粘聚力c和内摩擦角φ是影响边坡稳定的主要因素;结合具体算例阐述了φ对边坡稳定的影响比c显著,填筑路基时优先采用φ值较大的材料作为路基填料。     

考虑填料与土地基差异性的填方边坡稳定性上限分析

考虑到填方边坡中填方部分填料与地基土体力学特性存在差异性,表现出明显的"两层土结构"特征,基于上限法推导适用于填方边坡稳定性计算式,并通过与已有的研究成果进行对比分析。同时,分析土体黏聚力比、内摩擦角以及边坡坡度对填方边坡稳定性及其滑动面参数的影响。研究结果表明:本文计算式所得稳定性系数N_(cr)更小,验证了所推导的即计算式的可靠性;随着黏聚力比增大,滑动面出口角度β′、临界高度H_(cr)与比黏聚力比为1时的临界高度H_(cr0)之比(即H_(cr)/H_(cr0))均呈非线性增大,β′最后稳定在边坡坡度;内摩擦角、边坡坡角对H_(cr)/H_(cr0)的影响与黏聚力比有关,即地基土与填方填料的差异性明显影响填方边坡稳定性及其滑动面形状;地基土强度提高可使地基所需加固深度降低。研究成果可为填方边坡填料选取、地基加固设计提供参考。     

基于正交试验的柏堡滑坡变形敏感性分析

针对三峡库区柏堡滑坡,选取滑带土的粘聚力c和内摩擦角φ、滑坡体重度γ等作为影响因素进行正交试验,并对试验结果进行极差分析以及显著性试验.从分析结果可知,滑带土内摩擦角、降雨量是滑坡稳定性最为敏感因素;结合敏感性分析对滑坡发生滑动的诱发因素进行推断:降雨是引起滑坡的主要原因,持续多日的降雨以及日降雨量的突然涨幅加快了滑坡体上的雨水入渗,降低了滑带土的抗剪强度,从而引起滑坡的稳定性降低;滑坡的稳定性对库水位不敏感,库水位的变动对滑坡的稳定性有一定的影响但有限.     

剪胀角对粗糙条形基础地基极限承载力的影响

基于平移滑动模式多块体上限方法求解地基极限承载力问题的特点,分析了非关联流动法则条件下多块体上限方法在地基承载力计算中的应用。研究了剪胀角对粗糙条形基础地基承载力的影响。结果表明,剪胀角对地基极限承载力的影响程度与土体内摩擦角有关。当土体内摩擦角较小时,剪胀角的影响较小。随着土体内摩擦角的增大,剪胀角的影响越来越大。     

古田溪三级大坝沿软弱夹层抗滑稳定分析

根据非线性有限元法应力计算结果 ,通过自动搜索确定最小安全系数研究古田溪三级大坝沿软弱夹层抗滑稳定性 .考虑整体坝段两侧软弱夹层以上岩体的阻滑作用 ,整体两侧岩体分配给中间坝段的阻滑力采用简化计算 .根据中间坝段的计算结果 ,评价整体坝段沿软弱夹层的抗滑稳定性 .计算结果表明 ,沿软弱夹层的整体抗滑稳定不能满足设计要求 .另外 ,提供了扬压力等效结点荷载的体积分有限元计算公式 ,探讨了坝后冲刷坑对抗滑稳定的影响 .     

基于广义各向异性强度模型的层理边坡稳定性分析

以穆利亚希露天矿为工程背景,根据现场节理及结构面测绘结果,在广义各向异性强度模型的基础上建立了边坡极限平衡分析模型。分析过程中,使用圆弧和折线两种方式搜索边坡潜在滑动面,采用简化Bishop等多种方法求解边坡安全系数来评价边坡稳定性。在此基础上,考虑节理岩体强度参数的不确定性和变异性,进一步采用概率分析方法从破坏概率角度评价了边坡的稳定性状态。选取安全系数判定值为1.0时,圆弧和折线下边坡破坏概率分别为30.4%和60.7%,边坡破坏概率较大。最后通过对比分析可知,在评价层理面控制的边坡稳定性时,采用各向异性强度模型计算得到的边坡安全系数更加合理、可靠。     

基于有效固结应力法的加筋垫层路堤稳定性计算方法

针对填方路基分期填筑的施工特点,采用了有效固结应力法进行软基加筋垫层路堤的稳定性分析.根据加筋垫层作用原理,通过筋材受力分析和加筋垫层路堤整体稳定的极限平衡分析,阐述了加筋垫层对路堤稳定性贡献的两种途径:潜在滑动面上筋材拉力切向分量直接产生的抗滑作用及其法向分量对土体抗剪强度提高的促进作用.综合考虑加筋垫层的加筋作用及软基在路堤施工过程中固结作用的影响,提出了加筋垫层路堤稳定性分析的改进有效固结应力法公式,并通过编程算例分析讨论了该公式的特点及适用性.     

“桩承-加筋垫层”路堤设计方法讨论

桩承-加筋垫层法路基工作性状与设计方法,涉及软土地基承载力与路基变形控制、路基稳定性、新建与改造道路的使用寿命等.从分析土拱效应理论方法、路基变形控制、稳定性控制等方面入手,初步研究提出了桩承-垫层加筋法的简化计算方法,讨论了考虑变形控制与滑移稳定性控制条件下的加筋体应力、桩帽尺寸、变形控制设计方法.     

弹性滑键变速器中弹性滑键的设计研究

介绍新型弹性滑键式变速器的特点，以及该变速器的换档原理，并对弹性滑键变速换要机构进行理论分析，重点论述了弹性滑键的受力分析、伯稳计算、强度校核，建立了弹性滑键失稳分析的简化模型，推导出弹性滑键顺利滑移的条件和换稳时临界压力计算公式，为合理设计生滑键提供了理论依据。     

飞艇森林巡防轨迹跟踪的滑模控制

为实现无人飞艇在森林巡防时的轨迹跟踪控制, 针对飞艇飞行运动的非线性、 耦合等特点, 提出一种滑模控制方法。基于牛顿第二定律等定理推导飞艇巡防飞行的精确数学模型, 并通过选取状态向量和控制向量, 将其数学模型描述为非线性控制系统。通过泰勒级数展开将非线性系统简化为线性系统, 并设计滑模控制律, 同时采用饱和函数的方法抑制了滑模控制中的抖振问题。基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计控制系统的稳定性。仿真结果表明, 该方法的轨迹跟踪效果较为理想, 可实现无人飞艇对期望轨迹的精确跟踪。     

类土质边坡的稳定性分析

根据类土质边坡的基本特性,从有限元计算方法、边界条件、滑动面处理、本构模型和计算参数等方面对其稳定性进行了研究;针对滑坡变形的破坏机理,结合具体工程实例,对有软弱结构面和无软弱结构面的两种滑坡模式进行了数值分析.通过对比得出,类土质边坡考虑软弱结构面时,安全系数和稳定性明显降低,最大塑性剪应变集中在结构面处,水平位移的突变和潜在滑动也都发生在软弱结构面处,与不考虑软弱结构面的情况相比更符合类土质边坡的特性和破坏机理.     

基于滑坡破坏渐进特征的新不平衡推力法及其应用

为了克服不平衡推力法不能体现滑坡破坏渐进性的缺点,在其基本计算方法的基础上,考虑到岩土体的软化特征,提出了一种关于滑坡稳定性的简明计算方法。此方法主要从以下三点对传统不平衡推力法进行了革新：第一,考虑滑体变形;第二,引入节理本构模型,考虑滑体强度衰减及应力应变之间关系的转化;第三,考虑部分失稳对于整体稳定性的作用,基于条分法提出条块稳定系数与条块破坏概率的定义,进而定义滑坡整体稳定系数与整体破坏概率。给出了所提方法的计算公式,并阐述了计算的基本原理。改进方法与原方法共同应用于推移式滑坡实例的分析,分析结果表明：改进的不平衡推力法比改进前具有更低的稳定系数,并且在工程应用中更安全。同时,新方法可以体现部分失稳对于整体失稳的推动作用,能够计算出滑坡发生整体破坏的概率,从而较直观地评价滑坡的整体稳定性。     

基于干扰观测器的AUV深度自适应终端滑模控制

针对欠驱动自治水下机器人（autonomous underwater vehicle,AUV）在外部干扰和系统内部扰动下深度难以控制的问题,提出基于非线性干扰观测器（nonlinear disturbance observer,NDO）的自适应终端滑模控制方法。首先建立欠驱动AUV在垂直面上的状态方程并对其简化,其次根据简化后的系统状态方程构建NDO对外部干扰进行观测,再结合反步法设计出自适应终端滑模控制器;最后通过李雅普诺夫稳定性理论证明控制系统的稳定性。结果表明：欠驱动AUV最大跟踪误差为0.137 5 m,峰值时间为2.1 s,证明了所设计的控制器能够实现深度控制,降低抖振,具有较强的鲁棒性。     

分布时滞系统的自适应滑模控制

 针对一类分布时滞系统,研究了自适应滑模控制问题。根据分布时滞的特点,构造了适当的Lyapunov泛函,采用线性矩阵不等式方法给出了闭环系统渐近稳定的充分条件。构造了自适应滑模控制器,使系统满足滑模到达条件。设计了时滞独立的积分滑模面并简化了滑模控制器的设计。仿真算例验证了方法的有效性。