考虑土性参数空间变异性对堤防安全性的影响

采用基于谱表示法的蒙特卡洛模拟,建立了不排水抗剪强度的随机场模型,并与二维平面应变模型结合探讨了考虑土体参数空间变异性对堤防安全性的影响.结果表明,堤防边坡的安全系数受土体参数(不排水抗剪强度)的空间变异性影响,若不考虑堤防土体参数空间变异性时,会高估堤防边坡的安全性.堤防滑动面位置与土体参数的空间分布有关,滑动面的位置具有不确定性,但滑动面往往会经过土体不排水抗剪强度较薄弱的区域,导致堤防的破坏.     

青海地区水利工程深基坑边坡稳定性计算方法的研究与应用

为了研究适用于青海地区水利工程深基坑边坡稳定性的计算方法，本文将瑞典条分法中的圆弧滑动曲面改为抛物线滑动曲面，通过调整抛物线系数计算各滑动曲面的安全系数，确定最危险滑动曲面，利用增加土体的条分数量进行多次迭代计算，以工程实际案例验证该计算方法的适用性。结果表明：最危险滑动曲面与土体条分数量无关，随着条分数量的增加，安全系数精确度提高。本研究计算方法更加符合高原黄土基坑工程实际情况。     

考虑参数空间变异性的边坡系统可靠度分析

在考虑土体参数空间变异性基础上,提出了基于多重随机响应面法的边坡系统可靠度分析方法,同时建议了一种新的代表性滑动面搜索方法.采用Karhunen-Loève展开方法离散二维相关非高斯随机场,通过Hermite随机多项式展开近似代表性滑动面安全系数与土体参数间的非线性隐式函数关系,在此基础上采用直接蒙特卡洛模拟计算边坡系统失效概率.研究了所提方法在考虑参数空间变异性的边坡系统可靠度分析中的应用.结果表明,提出的基于多重随机响应面法的系统可靠度分析方法为考虑参数空间变异性的边坡系统可靠度问题提供了一条有效的分析途径.提出的代表性滑动面确定方法具有较高的计算精度和效率,无需单独计算滑动面安全系数间的相关性,而且能够有效地计算低概率水平的边坡系统可靠度.边坡系统失效概率随着抗剪强度参数变异性和垂直相关距离的增大而增加、随着抗剪强度参数间负相关性的增加而减小.此外,忽略土体参数空间变异性会明显高估边坡系统失效概率.     

荆江段二元结构河岸崩塌机理试验研究

为揭示二元结构河岸的崩塌机理,本文采用荆江河岸原型土体为试验材料,开展了上、下荆江二元结构河岸崩塌过程的概化水槽试验,分析了河岸的崩塌过程、机理及崩塌后土体的堆积、分解和输移特点等.试验结果表明:平面滑动破坏在上荆江概化试验中发生频率最高,其崩塌过程包括岸顶竖向拉伸裂隙的出现以及崩塌土体(滑崩体)沿滑裂面的滑动两部分;下荆江概化试验河岸崩塌类型主要为悬臂破坏,发生机理为悬空土块宽度超过其临界值,自身产生的重力矩大于黏土层的抵抗力矩,从而绕中性轴旋转发生崩塌;从试验结果还可看出,上部黏性土层崩塌后大部分土体会暂时堆积在河岸坡脚处,不会被水流立即冲走,在一定时间内对覆盖的近岸河床起到一定保护作用;崩塌后土体在坡脚处呈三角形堆积,其坡度近似等于河岸水下稳定坡比或泥沙水下休止角;堆积土体的体积主要与崩塌土体体积有关,一般占后者的比例在0.38~0.74之间,实际计算中可以按照此比例进行估算.     

黑河下游河岸侵蚀触发颈口裁弯的数值模拟概化研究

为复演黄河源黑河下游河岸侵蚀触发颈口裁弯的极端地貌过程，基于2018年7月实测洪峰流量过程，采用断面尺度的崩岸模型(BSTEM),以1d为时间尺度概化模拟在3种不同侵蚀方式(上游单侧、下游单侧和上下游两侧共同作用)下的颈口缩窄过程与裁弯时间.采用上下游两侧共同作用的河岸侵蚀模拟的结果表明，颈口贯通的时间为2018年7月15日，这与崩岸贯穿颈口的实际时间是一致的.颈口双侧崩岸比上游或下游单侧崩岸触发颈口裁弯的时间分别提前2d或6d.可知，极端洪水作用下的加速河岸侵蚀是黑河下游弯道提前发生颈口裁弯的直接触发原因.     

基于广义SMP准则的线性软化柱形孔扩张分析

针对非脆性软化剪胀土中柱形孔扩张问题,将摩擦黏性土体损伤后的软化特性用材料的力学性能参数下降来描述,引入了损伤软化参数.同时考虑土体的剪胀与内摩擦角、黏聚力以及平均应力的相关性和软化特性对应力-剪胀关系的影响,采用了引进损伤软化参数的Rowe流动法则,并结合利用反映中间主应力效应的广义空间准滑动面理论和平面应变轴对称问题柱形孔扩张基本方程,推导并给出摩擦黏性土中大应变柱形孔扩张曲线的数值求解步骤.通过算例分析,将所得解与Mohr-Coulomb破坏准则的解答进行了比较,研究了中主应力效应的特性,并且探讨了损伤软化参数、内摩擦角及黏聚力对极限扩孔压力、塑性区半径、塑性区应力场、平均剪胀等的影响.     

渗流条件下具有张裂缝边坡的稳定性分析

针对渗流条件下具有张裂缝边坡的稳定性,将流网合理简化,采用以土体(总应力法)或土骨架(有效应力法)为研究对象的2种方法,基于直线、圆弧和任意曲线3种滑动面型式,推导出折线型和台阶型边坡的安全系数计算公式.通过算例分析比较这些方法的异同,并研究张裂缝位置与张裂缝水位对边坡稳定性的影响.研究结果表明:从计算所得的安全系数来看,直线滑动面最大,任意曲线滑动面与圆弧滑动面相接近,但比之较小,说明任意曲线滑动面所得结果更偏于安全;当采用同种类型滑动面时,以土体和土骨架为研究对象的2种计算方法所得的安全系数和临界滑动面均接近,但以土骨架为研究对象的计算方法所得结果偏小一些,因而,以该种计算方法分析所得边坡状态更偏于安全;曲线滑动面(包括圆弧和任意曲线)计算认为张裂缝位置离坡顶距离越近,边坡稳定性越小,而直线滑动面计算认为张裂缝对边坡稳定性影响最大的位置存在特定值;当张裂缝水位升高时,各方法计算所得的安全系数均减小,说明张裂缝水位越高,边坡状态越不稳定.     

锚杆+微型桩复合土钉支护基坑稳定的可靠性

考虑预应力锚杆、微型桩与土钉的共同作用,应用边坡极限平衡理论与圆弧滑动条分法建立了预应力锚杆+微型桩复合土钉支护基坑内部整体稳定性分析的功能函数与最危险滑动面的计算模型。将土体的力学参数作为随机变量,推导了功能函数对各随机变量的偏导数。利用改进的一次二阶矩法计算了预应力锚杆+微型桩复合土钉支护基坑内部整体稳定的可靠性指标,并分析了土体力学参数的变异系数对可靠性指标的影响。     

基于Morris法滑动磨损与接触疲劳耦合损伤寿命分析

针对线接触滑动磨损与接触疲劳耦合损伤荷载摩擦副系统，结合改进Archard磨损模型、临界平面法和虚拟裂纹扩展法，建立了一种滑动磨损与接触疲劳耦合损伤分析模型.基于Morris灵敏度分析方法，提出了耦合损伤接触疲劳灵敏度贡献比，建立了一种基于灵敏度贡献比滑动磨损与接触疲劳耦合损伤寿命预测方法.结果表明：耦合损伤寿命明显小于单一损伤寿命；接触压力、接触宽度和曲率半径对耦合灵敏度具有显著影响，接触疲劳损伤贡献比与显著影响参数基本呈线性关系；耦合损伤寿命预测结果与计算结果基本一致，验证了耦合寿命预测模型的可用性.     

倾斜管道颗粒完全滑移的摩阻损失

为预测倾斜管道颗粒完全滑移的摩阻损失,在已有水平管道滑动床研究的基础上,以滑动床在管道中的受力为出发点,采用力的平衡方法,推导出了倾斜管道颗粒完全滑移摩阻损失计算模型.该模型在考虑倾斜管道滑动床的受力情况的同时,对滑动床的压力分布、平均浓度作了一定程度近似估计,并且忽略了滑动床颗粒间隙中的水与管壁之间的剪切力.经验证,采用该计算模型得到的摩阻损失与D.T.Y.Kao和L.Y.Hwang实验的实测摩阻损失相差不大,相对误差小于16%,具有一定的应用价值.     

凹陷露天矿内排土护坡体破坏模式及关键参数

根据瑞典圆弧法积分求解原理,结合护坡体结构特征,判断护坡体破坏模式并推导其安全系数表达式,分析台阶高度h、平台宽度d以及台阶坡面角β等对护坡体安全系数F_s的影响规律及影响程度.通过护坡体数值模拟结果,分析护坡体的位移变化规律以及潜在滑移面特征,并判断其破坏特征.研究结果表明：护坡体的破坏模式是以土体-块石交界面为底界面,以土体圆弧为侧界面的顺层圆弧滑动.随着护坡体台阶高度与台阶坡面角增大,其安全系数减小,最大位移量与应变量增大;随着护坡体平台宽度增大,其安全系数增大,最大位移量与应变量减小.台阶坡面角是影响护坡体安全系数与最大位移量的关键结构参数.     

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.     

填埋方式对填埋体的强度及稳定性研究

污泥填埋处置是常用的污泥处置技术之一.针对填埋方式对填埋体的强度及其边坡的稳定性有重要影响,开展了不同填埋方式下的大型单剪试验,并采用OptumG2数值分析软件对不同填埋方式下的边坡稳定性进行数值模拟,研究其强度和稳定特性.结果表明,分层填埋方式下,τ_f/σ在0.153～0.201之间,混合填埋方式下,τ_f/σ在0.363～0.402之间;分层填埋方式下破坏应力主要取决于软弱层污泥自身的力学性质,而混合填埋方式下的抗剪强度取决于混合填埋体的力学性质;污泥和生活垃圾不同填埋方式下,边坡破坏模式可划分为水平式联合圆弧滑动、推拉式3段圆弧滑动、圆弧式滑动.混合填埋方式优于分层填埋方式和垃圾围堰打包污泥处置方式.控制污泥含水率,使其不超过150%,再与垃圾进行混合填埋,这是一个适当的安全处置方法.     

土钉支护危险滑动面搜索的混沌优化方法

将混沌优化方法运用于土钉支护危险滑动面的搜索.基于圆弧滑动面模型,选择滑动面与基坑的交点和滑弧所对应的圆心角为优化变量,以安全系数为目标函数,利用变尺度混沌优化方法建立了危险滑动面搜索的混沌优化数学模型.以某深基坑工程为例,利用该方法得到了土钉支护各个施工阶段的危险滑动面,比较了不加钉、本步已加钉和本步尚未加钉3种工况下的安全系数.研究结果表明:对于每一施工步,第1种工况安全系数最小,第3种工况安全系数最大,第2种工况安全系数居中;变尺度混沌优化方法效果主要取决于搜索次数,其次为载波次数;混沌优化方法具有较强的稳健性,是一种有效的危险滑动面搜索方法,并可推广用于非圆弧滑动面搜索.     

考虑围护结构强度折减的基坑坑底隆起稳定分析

基坑坑底隆起稳定验算是基坑设计最重要的问题之一,坑底隆起失稳破坏伴随着土体和围护结构失效.然而目前基坑稳定常用的分析方法,强度折减有限元法,在已有研究和实践中却仅折减土体强度,未对围护结构强度进行折减,这与强度折减法的计算理念不统一,且与实际基坑的破坏模式有一定差异.因此本文提出同时折减土体抗剪强度和围护结构抗弯强度的强度折减有限元法.进而通过建立大量的数值模型,对比了考虑与不考虑围护结构抗弯强度折减的计算结果,并与圆弧滑动法进行了对比分析.最后基于实际工程案例分析了新方法的应用效果.分析结果表明,不折减围护结构抗弯强度将高估基坑的坑底抗隆起稳定安全水平,验证了采用强度折减有限元法时同时折减土体强度和围护结构抗弯强度的必要性.     

隧道洞口土体塌方的可靠度分析

在考虑土体抗剪强度参数变异性及相关性的基础上,运用可靠度理论分析洞顶松散土体的塌方概率.根据简化模型推导土体发生某种破坏时的安全余量,计算土体发生塌方的概率值.分析土体抗剪强度参数的变异性及相关性、初期支护对土体塌方概率的影响,有利于对土体的认识和评价,对可能采取的加固措施提供科学依据.工程实例的计算结果表明,可以通过增减初期支护的作用来调整塌方概率.     

某堆积体边坡滑面的强度参数反演研究

通过现有的资料分析,某堆积体边坡可能的破坏模式为覆盖层内部的滑动或沿滑动带的深层滑动.根据地勘资料、室内试验数据和边坡安全系数的计算方法,对边坡的岩土体力学强度参数进行反演分析.计算结果表明:建立准确的计算模型并采用参数反演所得出的结果客观、合理,通过对其他剖面的稳定性计算更进一步地验证了所得结果的合理性,为类似工程的稳定性分析以及强度参数的反演计算提供了参考依据.     

滑动平均数字滤波参数研究

采用遗传算法技术，通过计算机模拟试验及分析统计，深入研究了滑动平均滤波各参数之间的数学关系，并得出相应的参数计算模型。     

季节性冻土在冻融循环作用下直剪试验研究

为研究季节性冻土抗剪强度，对不同冻融循环次数、垂直压力及初始含水率条件下的土体进行了系列直剪试验，研究经历冻融循环后峰值剪切强度及强度参数的变化规律。试验结果表明：随着冻融循环次数的增加，土体黏聚力会逐渐下降，土体内摩擦角在冻融循环作用下总体呈小幅度上升趋势，试验粉质黏土的内摩擦角在20°～30°波动，并且随着含水率的增加(18%～26%),抗剪强度、黏聚力和摩擦角均呈下降趋势。     

考虑孔隙水压效应的非饱和土边坡失稳分析与防滑对策

以某排土场为背景,基于Terzaghi有效应力原理,建立排土场土体抗剪强度与孔隙水压关系函数,得到土体抗剪强度随孔隙水压力的增加而降低的结论.在此基础上,以非饱和土边坡稳定性判定准则为基准,通过Morgenstern-Price法分析在孔隙水压力作用下排土场边坡的稳定性,得出其破坏模式主要沿淤泥层或基底风化泥岩层滑动.根据计算结果,从边坡参数优化、水坝止水、抗滑桩加固三方面出发,提出边坡治理措施,以确保矿区安全生产.