水平成层土坡破坏机理及稳定性分析

采用室内模型试验及极限分析上限法对水平成层土坡破坏机理与稳定性进行研究。首先,构建室内模型分别模拟不同边坡高度与不同分层厚度条件下的水平成层土质边坡,分析在坡顶条形荷载作用下坡顶与坡面位移-荷载变化规律、极限承载力及破坏面形态和位置。基于极限分析上限法基本原理,针对水平成层土质边坡圆弧+直线的破坏模式建立机动容许速度场,推导该类边坡在坡顶条形荷载作用下极限承载力的求解公式,并将室内试验结果与数值分析结果进行对比分析。研究结果表明:水平成层土质边坡在坡顶条形荷载作用下的破坏模式为圆弧+直线组合式,其滑动面由凹向边坡体内部的圆弧曲面和平面2部分组成,圆弧曲面上端位于加载梁后缘处,下端处于填土分层处,平面为填土分层交界面;上限法在求解水平成层土质边坡稳定性问题上具有一定的合理性。     

基于有限元极限平衡法的建筑荷载对土质边坡稳定性影响分析

边坡坡顶建房可能会导致边坡失稳从而威胁人员生命财产安全。为分析建筑荷载及建筑物至坡顶距离对边坡稳定性的影响,以一均质土质边坡为例,将有限元极限平衡法与九种极限平衡法对天然状态边坡稳定性的分析结果进行了比较。将有限元法和极限平衡法相结合,计算不同建筑荷载与建筑物至坡顶距离组合下的边坡稳定系数,并对相关计算结果进行了相关性分析,确定了安全建筑距离范围。结果表明:有限元极限平衡法可以反映边坡土体真实的应力分布,计算的边坡稳定系数比九种极限平衡法更符合实际;建筑荷载与边坡稳定系数为负相关;在一定范围内,建筑物至坡顶距离与边坡稳定系数为正相关。本文分析结果为安全建筑距离设计提供参考。     

皖南某高速公路四号边坡变形机理及稳定性分析

皖南某高速路高边坡地质条件复杂,从坡中部至坡顶处均出现明显的倾倒变形迹象,并在边坡左侧发生过垮塌.通过对该边坡的地层岩性、岩体结构和边坡开挖等因素的分析研究,阐述了其变形机理,揭示了其弯曲-倾倒和滑移复合的变形破坏模式.这一变形机理的产生是由于原始地形较陡和坡体强烈卸荷,在开挖的触发下引起上部陡倾岩体向坡外弯曲变形,沿顺坡向结构面滑移拉裂.采用二维有限元数值模拟,分析了这类边坡在开挖过程中的应力和变形的特征及其变化规律,以验证上述的破坏机理模型.     

建筑边坡在外荷载作用下的稳定性分析

以具体工程为背景,采用工程地质调查、地质钻探与计算分析相结合的方法,对建筑边坡在暴雨、地震、坡顶房屋荷载作用下的稳定性进行了分析.分析结果表明,该边坡处于不稳定状态,必须采取可靠措施进行加固.     

深基坑施工过程的三维数值分析

通过一个工程实例,采用Plaxis 8.0软件对基坑开挖过程进行了三维数值分析,得到了边坡土体的水平位移和坡顶地表沉降值的分布规律.将数值计算结果与实测值进行了比较,二者基本吻合.研究表明,Plaxis 8.0软件用于基坑开挖与支护的数值模拟是可行的,能够为工程设计与施工提供正确参考.     

锚索支护参数对荷载作用下边坡潜在滑移面的影响研究

锚索支护参数对荷载作用下边坡潜在滑移面的位置、形状及安全系数影响不容忽视,利用极限平衡法对荷载作用下锚索在不同长度,不同角度和不同排列方式下的潜在滑移面位置及安全系数进行了研究.分析结果表明:①锚索长度存在一个临界值,在该长度下边坡安全系数达到最大值;②预应力锚索有一个能提供最大抗滑力的倾斜角度,边坡按这个角度支护时稳定性最佳;③在边坡坡顶存在荷载时,锚索总长度相等的情况下采用上短下长排列时边坡安全系数更大.研究结果对于坡顶存在荷载时边坡的锚固设计具有借鉴意义.     

改进Felenius法对坡顶荷载下的边坡稳定性评价

为了分析坡顶荷载作用下边坡的稳定性情况,文中提出了一种改进Felenius法。主要思路为:当荷载作用与地基表面时,地基内某点的受到的大小主应力情况可以根据地基塑性变形区的边界方程的求解过程得出。将此点视作边坡滑动面上的点,而又将滑动面视作为此类点的集合。利用摩尔-库伦理论可以得到以单位荷载、荷载作用面大小和荷载作用位置与滑动面距离为参数的关系表达式,结合Felenius法得到了以荷载因素为参数的改进Felenius法。以单位建筑荷载、荷载作用面大小及荷载作用位置为变量建立了10种边坡模型,利用改进Felenius法与GEO-STUDIO数值对模型进行求解,稳定性系数分别为5. 8%,4. 5%,22. 1%,7. 4%,15. 3%,9%,8. 5%,10. 4%,6. 8%和1. 8%,2种方法计算结果最大相差为22. 1%,最小相差为1. 8%,且相差值大部分在10%以内。结果表明:边坡稳定性系数的大小主要与荷载P和滑动面上任一点到荷载两端的夹角β有关,P和β越小边越稳定,且改进Felenius法对坡顶荷载下的边坡稳定性评价具有可行性和合理性。     

岩质边坡岩体动力破坏数值模拟分析

汶川地震触发的大量岩质滑坡表明,坡顶岩体发生拉裂破坏,下部岩体发生剪切破坏。利用FLAC2D6.0的动力学模块对某岩质边坡在动荷载下的破坏进行了数值模拟分析,结果表明,对于岩质边坡、坡顶附近岩体发生的是以结构面的拉张破坏为主的破坏,坡体下部发生剪切破坏。     

分步开挖卸荷作用下软硬岩互层边坡的稳定性分析

以沪蓉高速公路某软硬互层边坡为例,基于开挖卸荷理论,采用FLAC3D软件进行数值模拟,研究分步开挖卸荷作用对软硬互层边坡稳定性的影响规律。结果表明:最大不平衡力、最大水平位移值、剪应变最大值随开挖步数的增加累积增大,最大值出现在开挖卸荷面软弱夹层剪出口位置,与开挖量呈正相关关系;每步开挖后瞬间会产生最大不平衡力"尖点",然后逐渐减小接近于零,边坡平衡;塑性区主要分布在软弱夹层位置,拉应力区分布于开挖卸荷面附近以及整体边坡的坡顶面附近20 m以内,且总体拉应力不大,低于灰岩卸荷后的抗拉强度;基于卸荷理论计算得到每步开挖后边坡的稳定性系数比不考虑卸荷对边坡岩体劣化作用的稳定性系数分别降低了0.07、0.08、0.102、0.106。综合分析得出软硬岩互层边坡稳定性的关键问题是开挖卸荷对软弱夹层力学性能的影响以及边坡面附近的拉应力区,开挖卸荷作用对岩体物理力学性能的劣化程度直接决定着边坡的稳定性。     

基于上限定理的城市建筑基坑开挖条件分析

在模型化临近建筑荷载为条形附加应力的基础上,借助极限分析上限定理,从能量角度定义了开挖基坑边坡的稳定性,阐明其失稳破坏机理.继而借助算例,分析了不同临近荷载条件下开挖基坑的稳定性特征和条件,给出了超前支护桩基坑开挖的优化设计.结果表明:基坑边坡稳定性取决于自身重力、临近建筑荷载和超前支护桩抗力等外力功率与坡体内能耗散功率的相对关系;支护桩设计抗力越大、邻近建筑荷载越小且离开挖点越远、开挖土体力学性质越好,则基坑越稳定,对应其潜在滑面位置也不断向基坑边坡内侧移动.     

红层软岩破碎软弱夹层边坡稳定性影响因素探讨

土质为红层软岩破碎软弱夹层的临空边坡往往是不稳定的,其主要影响因素为边坡的坡度、降水及上覆荷载等.本文对此进行了室内模型试验,给出了降水量与坡角的关系曲线、渗透深度与坡角的关系曲线,以及定性描述上覆一定厚度黄土层时的破坏特征,分析了破坏产生的原因,同时给出了坡率及降水引起边坡滑塌的最大坡角的定量界限.     

基于坡面形态的h型抗滑桩加固效果分析

h型抗滑桩是加固边坡的有效措施之一,在以往的研究中,大多数学者选取的研究对象均为直线形边坡,导致研究结果对自然环境中形态各异的边坡缺乏普遍适用性。因此,基于凹形、直线形、凸形、组合形四种坡面形态,从桩位、连梁长度、锚固深度三个方面综合考虑,以安全系数、边坡变形模式、桩身位移、桩身受力情况为分析依据,提出基于不同坡面形态的h型抗滑桩最优加固方案。研究结果表明：组合形坡最稳定、凸形坡最不稳定。凹形坡桩中轴线距坡脚的合理距离为4/5坡长,其余三种坡形的合理距离均为1/5坡长。凹形坡与组合形坡最优连梁长度为3～5倍桩径,直线形坡与凸形坡最优连梁长度为2～3倍桩径,组合形坡最优连梁长度为3～4倍桩径。凹形坡与组合形坡最优锚固深度为2.5倍桩径,直线形坡最优锚固深度为2～3倍桩径,凸形坡最优锚固深度为1.5～2.5倍桩径。研究结果可对边坡抗滑桩加固设计提供参考。     

降雨条件下不同类型植被边坡稳定性的研究

降雨对植被边坡稳定性的影响是目前生态护坡领域研究的热门话题。基于MIDAS GTS/NX,结合张家口地区某边坡工程背景并选取当地常见的护坡植被,针对裸露边坡、高羊茅（Festuca arundinacea）植被边坡、小叶黄杨(Buxus microphylla)植被边坡以及高羊茅-小叶黄杨混合植被边坡四种工况,对降雨条件下边坡内部土体孔隙水压力随时间的变化以及边坡稳定性的大小进行对比分析研究。结果表明：（1）在相同的降雨强度和降雨时长条件下,三种植被边坡的入渗速率均小于裸露边坡,植被边坡相对于裸露边坡有着更好的持水能力。在四种不同类型的植被边坡中,高羊茅植被边坡孔隙水压力增幅最小,位于坡顶、坡面、坡底的土体仍然维持了部分基质吸力,高羊茅植被减小了降雨的影响深度。（2）降雨结束后,高羊茅植被边坡较其他植被边坡安全系数最大,高羊茅植被增加了边坡土体的有效应力,更能有效地提升边坡的稳定性。上述研究旨在为降雨对植被边坡的影响提供参考,为半干旱地区的植被护坡技术提供指导。     

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.     

基于倾斜变形的边坡临界滑动面确定方法研究

采用强度折减法寻找三维边坡临界滑动面是边坡稳定性分析工作中的重要问题。本文基于对边坡临界状态位移场的分析,提出一种三维边坡临界滑动面的确定方法,即认为当边坡处于临界状态时,滑动面上的点是空间倾斜角度最大的位置点。通过强度折减计算使边坡达到临界状态,沿边坡表面及坡体内部等距布置测线和离散点,并计算各离散点的空间倾斜角度,提取每条测线上离散点空间倾斜角度最大值的坐标点;然后利用局部加权回归散点平滑方法做平滑处理,并将曲面在边坡范围外的多余部分进行裁剪即可得到三维边坡的临界滑动面。最后,探讨了倾斜变形计算长度大小和离散点布置的疏密程度对滑动面的影响,结果表明,倾斜变形计算长度对滑动面形状影响较小,离散点间距对滑动面形状存在一定的影响。     

高原山区道路坡度对机动车比功率和气态排放物的影响

为研究高原环境下道路坡度对车辆比功率（Vehicle specific power ，VSP）、NOx和CO2的影响，利用车载排放测试系统对轻型柴油车进行实际道路试验。试验结果表明：忽略坡度对VSP的数值大小造成差异，引起VSP分布趋势变化。在坡度10 %范围内，含坡度与忽略坡度的VSP差值和坡度具有较强相关性。当道路坡度绝对值小于1时，可以忽略坡度计算VSP值。忽略坡度的VSP对划Bin区间造成聚集，扰乱了Bin区间与排放相关性；忽略坡度Bin区间排放值更接近于平均排放值。含坡度计算的VSP值与NOx、CO2排放速率有较好的相关性。     

地震和降雨条件下黄土高填方边坡稳定性分析

针对地震和降雨会影响黄土高填方边坡稳定性的问题,采用地震动力计算、完全流固耦合计算和强度折减计算,对正在使用的黄土高填方边坡进行分析,并对边坡土体位移时程、加速度功率频谱、吸力、有效应力和最小安全性系数进行分析,研究地震和降雨入渗条件对正在使用的黄土高填方边坡稳定性的影响.结果表明:地震作用对黄土高填方边坡表层土体作用大于填方基底土体作用;降雨入渗对边坡土体的影响范围为表层土体和浅层土体;降雨入渗使得边坡表层土体的吸力和有效应力减小,而使浅层土体局部吸力增大;降雨过程中边坡表层土体有效应力减小,浅层土体有效应力先增加后逐渐减小;地震后降雨入渗引起边坡最危险滑移面区域发生改变,降雨速率和降雨持续时间均对最小安全性系数有影响,降雨结束后边坡最小安全性系数降低.该研究为三维条件下地震和降雨入渗对正在使用的黄土高填方边坡稳定性研究提供参考.     

喀斯特地区土地利用与坡度因子关系分析——以贵州省都匀市为例

土地利用的方式和程度受地层岩性、土壤、坡度以及人类活动等诸多因素的影响。现主要从地形坡度因素入手,应用G IS与RS技术,对研究区的地形坡度与土地利用方式和程度的空间相关关系进行分析,得出喀斯特地区地形坡度与土地利用之间的相关关系。研究表明:坡度对土地的利用方式影响较大,水田一般分布在00~15°的平坡地和缓坡地上,而旱地主要分布在60~25°的缓坡地上。同时土地利用程度与坡度之间存在负相关,坡度越大土地越不适合人类的应用,但在喀斯特地区由于其独特的地貌特征,地表起伏大,山地多,平地洼地少,呈现为高坡度等级与高土地利用程度共存的现象。     

基于神经网络的多参数露天边坡稳定性分析

针对分析露天边坡稳定性的参数的不确定性和不完备性,精确分析方法在表达边坡系统各组成部分之间的非线性关系上有其局限性问题,依据神经网络建立的数学模型,采用神经网络的学习方法,对露天边坡进行稳定性评价。计算结果表明:边坡实际状态和预测结果十分相近,因此运用神经网络模型评价黄土地区边坡的稳定性有较好的适用性,该方法对露天边坡稳定性预测预报具有重要的理论意义和实用价值.     

基于网格化应力场的边坡滑移面搜索模型及应用

为了将数值计算方法有效地应用于边坡稳定性分析,建立一种基于应力场的网格式边坡滑移面搜索模型.首先,通过建立有限元分析模型求得边坡应力场,并提取单元坐标及各应力计算结果;其次,根据边坡模型几何尺寸建立直角坐标系,将边坡在平面内按网格式离散为n个方格,使每个网格内可包含一个或多个原有限单元网格;再次,通过编制程序提取边坡应力场,在每列网格内依据C-M屈服准则搜索出最可能达到屈服条件的有限单元并标记;同理依次搜索出各列潜在滑移单元并串联,即实现基于应力场的网格式边坡滑移面搜索模型.最后,选用国际经典边坡案例,依据矢量和法安全系数表达式,基于应力场网格式边坡滑移面搜索进行边坡稳定性分析与计算,并与传统方法进行对比分析,证明该方法可行性和优越性.该方法适用于非极限状下边坡稳定性的评价与分析,计算结果更为合理.