开挖及降雨作用下土质边坡变形 破坏机理

本文基于现场变形调查和数值模拟分析,研究了华安县大坑村滑坡在人工开挖以及降雨条件下的变形特征,计算了不同开挖时步以及不同工况下的边坡稳定性系数,并探讨了该滑坡的变形破坏机理.结果表明:开挖过程中,边坡前缘抗滑阻力减小,前缘部位最先产生变形,牵引中后缘坡体表面产生张拉裂缝,降雨期间雨水沿裂缝渗入坡体,岩土体容重增加,岩土体抗剪强度降低,最终诱发深层滑移破坏.分析表明,人工开挖及降雨入渗是大坑村土质边坡产生深层滑移破坏的主要影响因素.深层滑移破坏后,边坡岩土体结构松散,在暴雨作用下,再次诱发滑坡前缘浅表层松散体产生圆弧面滑移破坏.     

坡顶张拉裂缝对边坡稳定性影响

为研究竖向张拉裂缝对边坡稳定性的影响,采用极限分析上限法,并考虑稳定渗流场作用,基于边坡的对数螺旋破坏机制,构建了含垂直张拉裂缝的破坏模式,推导了边坡临界高度和安全系数的计算公式.将计算结果与已有未考虑张拉裂缝的极限分析计算结果和极限平衡法的计算结果进行对比.并通过算例分析,研究了孔隙水压力系数变化和抗剪强度参数变化对边坡稳定性以及张拉裂缝临界深度的影响.结果表明:采用的破坏模式是合理的,张拉裂缝的存在降低了边坡的稳定性.强度参数增大提高了边坡的安全性,但随着孔隙水压力的增大,内摩擦角的增大对边坡安全系数增大的影响程度降低,而粘聚力的影响则变化不大;裂缝临界深度随着粘聚力和内摩擦角的增大而增大.     

四大主要参数（c,φ,β,H）对边坡安全系数的影响

利用有限元分析边坡稳定性时,对稳定性系数精度影响最大的参数主要有四个,分别为c,φ,β,H。本文利用强度折减有限元法,通过对简单边坡在平面应变条件下,不同屈服准则下的众多算例,论证了不同c,φ,β,H对边坡稳定性系数的不同程度的影响,并与经典边坡理论Bishop法的计算结果进行了对比。     

基于改进狼群算法的边坡极限平衡稳定性分析方法研究

危险滑面的确定与安全系数计算是岩土工程边坡稳定性分析中的经典问题,搜索效率与稳定性系数精度的好坏直接关系到边坡稳定的准确把握与工程决策.首先基于边坡数值模拟计算的应力场,对经典的狼群算法进行改进,采用Python语言编程实现了一种新滑面搜索方法,有效解决了传统搜索方法易陷入局部极限值的缺点,并且可以搜索非圆弧滑面.然后...     

地震荷载作用下岩石边坡稳定性的拟动力分析及可靠度研究

岩石边坡的稳定性直接关系到人类的生命和财产安全,因此其安全性评估至关重要,特别是在地震易发地区。安全系数是评估边坡安全程度的常用方法之一,然而影响边坡安全性的因素较多,存在一定的不确定性;因此在岩石边坡抗震设计中存在一定的不足。考虑地震荷载、岩体放大系数、张缝内水位变化等影响因素,利用拟动力方法推导了出流缝未堵塞时不同工况下的岩石边坡抗倾覆性的安全系数。在确定性计算模型的基础上,考虑到地震荷载等因素的不确定性,建立了地震荷载作用下岩石边坡抗倾覆性的极限状态方程。通过可靠度指标对计算参数的敏感性分析,分析了水平及竖向地震荷载、岩体放大系数、张缝内水位变化等控制因素的影响作用。分析表明,岩石边坡的抗倾覆稳定性不仅与计算参数的均值有关,也与计算参数的变异性有关。因此,在抗震设计当中,同时利用安全系数及可靠度指标来评估岩石边坡的抗震稳定性,有利于岩石边坡的安全设计。     

攀钢营盘山高陡边坡稳定性极限平衡综合评价

针对营盘山高陡边坡工程地质条件实际,根据控制边坡稳定性的不同边界条件采用极限平衡法从平面、空间角度对边坡稳定性进行了定量计算,并综合分析、评价了优化后的边坡境界方案.     

高超声速再入飞行器轨迹优化算法评估策略

针对高超声速再入飞行器轨迹优化算法种类多样、决策者难以优选的问题,提出了一种轨迹优化算法综合评估策略。该策略首先对算法本身的稳定性、实时性以及优化结果的可行性、安全性、过渡性、最优性等性能进行指标建模,建立优化算法综合评估指标体系;然后基于层次分析法中的两两比较判断矩阵,以欧氏距离与违例次数为精度衡量依据,将指标权重的计算转化为一类优化问题并利用遗传算法求解;之后计算加权规范化决策矩阵,综合算法数据与理想对照组在空间距离与曲线形状两方面的贴近度,提出一种灰色逼近理想解排序加权法,最终完成评估分析过程。仿真结果表明:该策略以客观数据的形式实现了轨迹优化算法的性能量化,形成了不同算法之间统一的对比评估标准,能够帮助决策者快速遴选出适合任务需求的最优算法,避免了过程中的盲目性与主观性。     

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.     

渗流作用下花岗岩类土质路堑边坡稳定性分析

以南厦高速公路K36+600～+700段类土质路堑边坡为例,采用Slide软件对其是否考虑渗流工况下的边坡稳定性进行定量计算对比,评估其治理措施效果,并进一步对边坡渗流敏感性进行分析.研究表明:①考虑渗流作用的边坡稳定安全系数Fs=0.963比不考虑渗流的Fs=1.252低了0.289,说明渗流对边坡的稳定性非常不利;②加固处治后,边坡的稳定安全系数只提高了0.128,边坡仍处于欠稳定状态;而后增加排水工程,边坡安全系数提高了0.232,体现地下水对边坡稳定性影响明显,排水工程十分必要;③在不同水位下,考虑加固与排水工程前后的边坡稳定性对比结果表明:安全系数与水力梯度成反比,水位越低,安全系数越高,边坡越稳定.     

高水头软弱围岩隧道二衬开裂状况的三维有限元分析

针对软弱围岩条件下的大跨度公路隧道,利用三维有限元数值仿真技术分析了在不同水头工况下隧道二衬的开裂状况.通过计算分析,对二衬的长期安全性进行了合理有效的评估,并得出了引起二衬开裂的临界水头高度及裂缝的发展规律.     

含施工裂缝隧道穿越段堤防渗流和稳定分析

某长江隧道穿越江北大堤,堤身出现施工贯穿式裂缝,且累计沉降较大。考虑长江大堤堤身不同深度施工裂缝对堤身渗透稳定及堤坡抗滑稳定的影响,建立隧道穿越段大堤渗流有限元模型和边坡稳定分析模型,采用饱和-非饱和渗流有限元法和瑞典圆弧法,计算分析历史最高水位条件下不同深度裂缝堤防的渗流性态和堤坡稳定性。计算结果表明:深层搅拌桩对堤防渗流和稳定均有利;贯穿式裂缝对裂缝周围地层的渗流场影响较大,但当裂缝深度小于8.5 m时,堤身与堤基的最大渗透坡降分别为0.206和0.181,均小于相应材料的允许渗透坡降值,堤防渗透稳定能满足要求;贯穿式裂缝位置和深度对堤坡稳定影响显著,当裂缝深度为8.5 m时,两个不同裂缝位置的堤防抗滑稳定安全系数分别为2.419和1.844,当裂缝深度小于8.5 m时,经过深层搅拌桩加固处理后,堤坡稳定能满足要求。     

地震荷载作用下加筋高边坡的稳定性分析

为了更加准确地分析加筋高边坡在地震荷载作用下的稳定性,采用拟静力法结合有限元软件和强度折减法分析了加筋高边坡在不同地震荷载作用下的安全系数,经过分析,发现水平地震荷载对边坡的稳定性影响更大,水平向外的地震加速度最大只能加到0.154 g,竖直向下的加速度最大可以加到0.318 g。通过对最不利情况下地震加速度的计算分析,绘制了加筋高边坡在地震荷载作用下安全系数的空间曲面图。并且定义了安全系数的影响因子η,计算了各个方向上地震加速度对安全系数的影响,从而确定出最危险的地震加速度方向为水平方向,为加筋高边坡的抗震设计提供了参考。     

透明脆性材料预制裂纹压缩破坏机制试验研究

自然界中的岩体含有大量的原生裂纹,这些裂纹在外载作用下扩展和相互贯通最终导致岩体失稳破坏。由于真实岩石为不透明材料,观察研究其原生裂纹的扩展演化机制十分困难。最新研制了一种新型材料;该材料透明度高,且具有很好的脆性和单轴压缩剪涨性,可以作为模拟岩石的相似材料,在该材料内部及表面预制裂纹,观察分析预制裂纹不同赋存方式对材料破坏机制的影响。试验中清晰观察到次生裂纹萌生扩展各个阶段的形状及预制裂纹不同的赋存方式对材料破坏模式的影响,以及表面预制裂纹赋存深度与试件强度和次生裂纹裂最终扩展宽度的关系。试验所得的成果对于研究真实岩体的破坏机制具有重要的参考价值。     

不同降雨条件下高边坡的稳定性分析

为了研究不同降雨强度下雨水入渗对加固前后边坡的稳定性。以山西省吕梁市离石区某矿区边坡为例,通过PLAXIS有限元软件对该边坡进行渗流与应力耦合计算,根据该地记录的降雨量,分析了不同降雨强度下边坡孔隙水压力的变化规律,边坡的破坏趋势,预应力锚杆内力变化以及边坡安全系数的变化。研究表明：降雨强度越大,边坡的负孔隙水压力消散的速度越快,雨水入渗速度越快,且在相同计算时间内入渗深度也越深;边坡发生的破坏形式在降雨阶段往往浅层滑动,降雨结束后,雨水继续下渗,边坡的潜在滑动面逐渐过渡为深层滑动;在相同降雨条件下,各级边坡锚杆内力增量都会大幅提升,且越靠近下级边坡的预应力锚杆内力增量越大;增加预应力锚杆加固边坡可有效提高边坡的稳定性且减小降雨对边坡稳定性的影响。     

一种自由搜索边坡最危险滑动面的新方法

以边坡稳定性计算的Janbu条分法为基础，提出一种改进的遗传算法（MIGA），在无需对边坡滑动面形状进行假设的前提下能自由搜索最危险滑动面并计算其安全系数。MIGA法模拟了生物进化的过程，克服了传统方法容易陷入局部极小值的缺点，是一种全局优化算法，且具有比简单遗传算法（SGA）更高的搜索效率。在工程实例中，通过与其他方法进行对比分析，用MIGA法计算得到的安全系数最小，且搜索到的最危险滑动面最接近实际情况，证明了该方法的优越性。     

应用XFEM模拟研究钻杆裂纹扩展过程

钻杆裂纹扩展是一个典型的不连续问题,采用常规有限元方法难以实现裂纹扩展过程的仿真模拟,而扩展有限元法(XFEM)是近年来发展起来的分析断裂问题的一种有效方法。在介绍了扩展有限元法的基本原理的基础上,建立了基于XFEM的含不同深度初始裂纹的5in钻杆在拉力和扭矩共同作用下的裂纹扩展模型。通过钻杆裂纹扩展过程的分析后发现,钻杆的初始裂纹深度小于1mm时,裂纹不易扩展,但初始裂纹深度超过2mm时裂纹会在相对较低的外载荷下扩展,且扩展面较大并与初始裂纹面存在一定夹角,最终造成钻杆断裂失效。通过对钻杆裂纹的扩展过程仿真模拟,展示了XFEM在钻具断裂失效分析方面的独特优势,并为这方面的研究提供了一种新方法。     

坡肩位置及深度对边坡稳定性的影响

利用有限元极限平衡法,从坡体形态(坡比、坡高、上部坡体坡比)出发,分析其对裂缝深度、裂缝最易产生位置、坡体安全系数的影响。当坡体上部水平、坡比一定时,随着坡高的增加,坡体的坡肩裂缝深度逐渐增加,坡体安全系数逐渐减小;坡高一定时,坡比越大,坡肩裂缝深度越小,坡体安全系数越小。当坡体上部倾斜、坡高一定时,坡体上部越缓,坡肩裂缝深度越小,坡肩裂缝的最易开裂位置越靠近坡背,坡体安全系数越大;上部坡体坡比一定时,坡体越高,坡肩裂缝深度越大,坡肩裂缝的最易开裂位置距坡缘的距离越远,坡体安全系数越小。     

遗传算法在边坡稳定圆弧滑动面搜索中的应用

将遗传算法应用于边坡工程的分析和设计,若边坡滑动面为圆弧状,可搜索出圆弧形临界滑动面的圆心及滑出点坐标,从而确定了临界滑动面的位置,并利用简化毕肖普法和瑞典法求出对应的抗滑稳定安全系数,实现了遗传算法在边坡稳定分析中的应用.通过计算实例证明,遗传算法在边坡稳定分析中具有一定的适用性及优越性.     

外力对斜坡稳定性影响的数值模拟研究

风载等外荷载传递至基础后,将对斜坡地基的稳定性造成影响。采用将外荷载当作是集中力作用于基础中部的思路,来模拟外荷载对斜坡稳定的影响。通过设置不同集中力作用的方向,以求模拟由于外界环境变化引起的各类外荷载的作用,并分析规律。利用有限差分软件FLAC3D,结合强度折减理论,可将模型内部的应力、变形的变化过程显示,并可按一定标准判定安全系数和滑动面形态。计算结果表明:作用于水平方向和垂直方向的集中力对斜坡稳定性均有影响,指向斜坡的水平力对稳定性的影响较大。指向斜坡内部的集中力可提高斜坡地基的稳定性。     

基于位移梯度法的深基坑桩锚支护结构动态稳定性分析

滑裂面的搜索模型与安全系数的计算方法是分析深基坑桩锚支护结构稳定性的两大重要内容.本文通过切向位移梯度法搜索最危险滑裂面,并在极限平衡理论的基础上改进了安全系数的计算模型.通过循环以下两步实现滑裂面搜索:搜索切向位移梯度最大的方向作为滑裂面的切线方向;顺着搜索到的切线方向延伸至滑裂面的下一点.在安全系数的计算过程中,通过应力比考虑张拉破坏对土体抗滑力矩的影响.最后,将滑裂面位置及张拉破坏区域代入改进的安全系数公式计算对应工况下基坑的安全系数.通过算例分析发现:切向位移梯度在0°～90°范围内存在极大值;张拉破坏区集中在较浅的土层范围内,且随施工过程动态变化.