基于现场监测数据的岩质高边坡加固有限元分析——以贵州山区某岩质高边坡为例

以贵州省某岩质高边坡为例,首先分析了边坡三级平台排桩加固前后八个月的深孔监测数据,得到加固后深部监测孔位移仍在增加,边坡仍然处于不稳定状态。其次,利用快速拉格朗日有限元差分(fast Lagrangian analysis of continua 3D,FLAC~(3D))软件反演分析三级平台加固后坡体状况,并建立变换抗滑桩位置的加固模型,分析滑坡体的位移、剪应变增量和滑带位置的变化和分布情况,获得相应的边坡稳定系数,提出最优加固方案。第三,通过对该最优加固方案模拟计算,结果表明:在二级平台处加桩边坡稳定系数值最高,为1.25,加固后最大位移减小了22.5%,桩后滑带剪应变增量减小了20.69%,为指导该滑坡的后续加固治理工程提供了理论分析方法。     

埋入式双排桩在土质滑坡治理工程中的应用

埋入式双排桩由于具有整体刚度大、抗侧移刚度大及抗滑能力强且受力合理等优点,因而被广泛应用在深基坑支护与大型滑坡治理工程中.以某土质滑坡为例,利用MIDAS/GTS分别对未治理的土质滑坡和采用埋入式双排桩支护后的土质滑坡进行数值模拟分析,从坡体稳定安全系数、坡体位移变形及剪应变三个方面进行了对比分析.研究表明:采用埋入式双排桩对该滑坡进行治理后,坡体的稳定安全系数由1.087 5提高到1.487 5,边坡达到稳定状态.同时坡体的大位移变形区域和最大位移量也有大幅度减小、剪应变带明显消失且剪应变大小得到有效控制,边坡治理效果明显.     

单排微型桩的稳定性计算与受力性能数值模拟

为研究微型桩加固边坡的效果与加固后边坡的受力机制,基于强度折减计算准侧与切向和法向耦合弹簧准则,建立了单排微型桩-边坡抗力分析有限元模型,分析单排微型桩桩位对边坡安全系数与桩身受力性能的影响,确定单排微型桩加固边坡的最佳位置。结果表明:随着单排微型桩体离坡脚距离的增加,微型桩加固的边坡安全系数先增大后减小,lx/l为0.6时为最优加固位置。当边坡内无微型桩或微型桩布置在边坡顶部与坡脚时,坡体内部产生了整体向下滑移的塑形剪切带,边坡发生了整体滑移;当微型桩布置在边坡上时,边坡滑动破裂面被切断,坡体由原来的整体滑移转变为了局部滑移变形。模拟结果可以为类似微型桩加固边坡工程稳定性计算提供参考,进而提高微型桩加固边坡的效果。     

双排微型抗滑桩的抗滑效果

考虑到高速公路边坡的安全性,为了掌握潜在滑移体的滑动趋势,评价双排微型抗滑桩的安全性,验证理论计算方法的合理性,对通平高速公路某边坡实施双排微型抗滑桩施工,并且对加固边坡进行坡体位移、桩顶位移和桩侧压力监测.此边坡为普遍存在的含有软弱夹层的强风化岩石边坡.通过监测结果发现潜在滑移体和固定坡体没有明显位移差,桩顶位移略小,且变化速度明显减小.在有限元力学分析的基础上,对比发现在承受相同下滑力时,双排微型抗滑桩桩顶位移较普通悬臂桩减少27.88％.在理论分析的基础上阐述边坡加固后的动态稳定性,得出双排微型抗滑桩前后桩的受力比例、受力分布等情况,比普通抗滑桩加固效果更好,桩顶和坡顶位移更小,为以后此类边坡和双排微型抗滑桩的应用设计提供一定的帮助.     

粉砂岩路堑高边坡施工监测与动态设计

结合高速公路路堑高边坡工程实例,利用施工监测联合边坡稳定有限元数值模拟进行边坡动态设计。研究结果表明:通过监测边坡施工现场深部位移可以及早发现边坡滑动趋势,准确推测边坡潜在滑动面位置;粉砂岩路堑高边坡开挖后在自然状态下基本稳定,但是在降雨饱水条件下边坡塑性变形区范围增大,边坡安全系数显著降低,边坡由局部破坏发展为整体滑动破坏,模拟分析结果与施工监测结果具有较好的一致性;利用边坡稳定分析有限元强度折减法计算得到的边坡变形拟合实测变形和滑动面,可以确定坡体当前状态的等效力学参数;采用有限元数值模拟方法优化设计边坡加固方案,可以确定边坡最终形态以及锚索加固位置、加固长度、加固密度和设计预应力;边坡优化设计后,在自然与降雨饱水2种工况下边坡塑性应变区域及位移形变量均较小,边坡安全系数满足设计规范的安全要求;施工完成后,边坡处于稳定状态,说明基于现场监测联合有限元分析方法确定的边坡加固方案是可靠的。     

碎石桩加固土质边坡的机理及稳定性评价

云南省华电镇雄电厂边坡的工程地质条件复杂,软弱夹层较多,地基土体基本处于饱和状态,抗剪强度较低.由于以上的工程实际,设计采取碾压堆石压坡的工程措施,局部辅以振冲碎石桩置换,以期对坡体的受力、变形和稳定性等进行改善.利用FLAC3D软件对镇雄边坡的碎石桩加固过程及碾压堆石压坡填土过程进行了三维数值仿真分析,并分析了碎石桩加固土质边坡的机理.考虑复杂地基与碎石桩、挡土墙之间的相互作用,以及碎石桩加固后的排水情况,采用分级加载的方式模拟边坡的填土过程,通过坡体的应力、位移对比,定量分析了碎石桩加固措施的效果.基于强度折减法,采用结点位移法评价边坡的稳定安全状况.计算结果表明,采用碎石桩加固并进行排水后,提高了土体材料的力学性质,减小了孔隙水压力,边坡的受力得到了较大的改善,变形得到了控制,边坡的稳定性较好.     

砂土边坡的速凝高聚物微型抗滑桩加固效果研究

针对常规混凝土凝固较慢、工期长、施工复杂等缺陷,提出速凝高聚物微型抗滑桩加固边坡的新思路,开展高聚物微型抗滑桩加固砂土边坡的模型试验与数值模拟研究。结果表明,在数值模拟中,将Mohr-Coulomb强度参数转换为Drucker-Prager强度参数时,应力洛德角取0能够更准确地反映边坡岩土体的强度特征;模拟得到的各边坡工况的位移、变形发展过程和破坏特征都与试验结果较为吻合,在一定程度上验证了数值模拟的准确性;在施加了5级水平推力(1 500 N)后,单排高聚物微型抗滑桩加固后的坡脚、坡中和坡顶的实测位移分别比加固前减小了33.4%、33.3%和33.3%,而双排桩加固后的坡脚、坡中和坡顶的实测位移分别比加固前减小了55.9%、53.4%和43.4%。加固前的坡面呈现波浪状的变形特征,加固后的坡体变形显著改善。在水平推力达到1 800 N时,单排桩工况中的桩体断裂,而当水平推力达到2 400 N时,双排桩工况中的后排桩首先发生断裂。研究结果验证了速凝高聚物微型抗滑桩在边坡加固中具有一定有效性和可行性。     

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。     

抗滑桩加固边坡稳定性分析及其优化

利用数值方法分析抗滑桩在边坡中的加固效果,探讨在抗滑桩-边坡体系中,设桩位置、桩长、桩体弹性模量等因素对边坡稳定系数、临界滑移面以及桩体的内力、变位响应的影响。研究结果表明:抗滑桩的最优设桩位置受桩长的影响较大,若桩长较短,则布设抗滑桩于边坡中部具有最好的加固效果,若桩长较长,则在边坡中上部设桩对边坡稳定性更有利;随着抗滑桩位置向坡顶移动,桩身内力、桩体挠度先增大后减小,并在边坡中下部同一位置达到最大值,同时,在移动过程中,边坡临界滑动面逐渐往临坡面移动,当移动到边坡中上部时,滑移面位置发生突变;随着抗滑桩桩长的增大,桩身弯矩随之增大,而桩体剪力变化很小,在抗滑桩加固边坡工程中,存在一有效嵌固深度Heed,在Heed以内,边坡稳定系数和桩长的关系符合抛物线特征,同时,Heed受设桩位置的影响;提高抗滑桩弹性模量可小幅度减小桩体挠度,但并不能提高边坡稳定系数,故在抗滑桩工程设计时,应综合考虑,合理确定桩身弹性模量。     

边坡稳定分析及抗滑桩加固效果的数值模拟

随着我国基础建设项目大量的开展,边坡稳定性分析一直是岩土工程中重要研究内容.本文简单介绍了边坡稳定分析常用方法,并采用强度折减法,借助有限元软件ABAQUS分析抗滑桩边坡加固的效果,讨论了设桩位置以及设桩间距的变化对边坡安全系数的影响.同时,以特征点水平位移的拐点为边坡达到临界破坏的评价标准,给出了边坡的相应潜在滑动面和安全系数.分析结果表明,当桩位于坡中位置时,边坡安全系数最大且随桩间距的增加而减小,其结果可以为工程中抗滑桩设计提供参考.     

考虑降雨入渗的非饱和土边坡流固耦合数值分析

针对降雨入渗作用下非饱和土边坡的变形和稳定问题,运用ABAQUS有限元软件,建立二维非饱和土边坡流固耦合数值模型,对边坡渗流场、应力场和位移场进行分析,分析降雨入渗后边坡的孔压、饱和度、位移、塑性区扩展和安全系数的变化规律.结果表明:降雨入渗引起边坡孔压、饱和度、等效应力和位移增大,降雨强度减小和无降雨下,边坡孔压、饱和度、等效应力和位移减小回弹,边坡表层响应早于坡体内部;边坡坡脚最先出现塑性区,塑性区沿坡面浅层向上扩展,形成连续的塑性区贯通面;边坡安全系数在持续强降雨下持续减小,降雨强度减小和无降雨下,边坡安全系数增大回弹.研究结果可为非饱和土边坡的变形与稳定分析提供参考.     

注浆加固对顺层边坡力学特征的影响

利用FLAC3D数值计算软件建立顺层边坡的计算模型,分析注浆加固前后岩土体应力、变形响应.研究结果表明:当坡体结构面注浆后,边坡中的位移和应力云图变得较均匀,在边坡中无明显的位移或者应力突变现象,有利于边坡的稳定,但是,由于注浆加固区域的有限性,导致边坡的整体位移仍较大；计算观察点动态位移能够表征注浆加固前后边坡各部位在开挖过程中的变形响应,以及潜在滑移面剪出口位置；通过注浆加固后,边坡的拉剪塑性区明显减少,注浆能够较好改善岩体自身性能,提高其承担拉伸和剪切应力的能力.     

四川凉山州某水库右岸趾板边坡的变形特征及机制研究

为探究边坡开挖过程中,坡体内应力、应变的变化,进而分析边坡的变形机理,本文以四川凉山州某水库右岸趾板边坡为研究对象,通过现场调查、勘探,查明了边坡的基本地质条件、变形破坏特征等,结合地质历史分析方法及FLAC3D数值模拟对边坡的变形机制进行了详细研究.结果表明:该边坡经过人工开挖后,前缘临空条件变好,在施工、降雨等众多因素影响下,边坡变形模式为开挖卸荷、回弹,局部拉裂—蠕滑阶段、前缘局部滑塌解体阶段、后缘拉裂变形阶段;随着开挖的进行,最大剪应变增量逐渐增加,且集中于边坡开挖前缘部位,最大剪应变在剖面上随着向边坡内部呈圆弧形逐渐减小.坡体位移也随着开挖的进行逐渐增加,最大至48.37cm,与现场监测资料边坡趋于蠕滑变形时的位移量基本吻合.     

西部某库区高边坡稳定性研究

以西部地区某水库库岸危险边坡为例,运用Geo-studio系列软件模拟水库蓄水、地震对该危险边坡影响,通过有限元法计算分析该边坡稳定性及坡体应力应变大小,核算出该边坡在水库正常蓄水后为危险边坡。利用软件模拟坡脚加固措施后,对边坡重新进行核算得出,加固后该边坡符合稳定性设计要求。     

抗滑桩加固含软弱夹层边坡的静动力极限分析

边坡破裂面的确定和稳定性分析一直是岩土工程稳定分析的热点问题,其中,对数螺旋线旋转破坏机制是公认的均质边坡最不利滑裂面。工程实践中常见含有软弱夹层的边坡,此类坡体很容易发生失稳滑塌进而造成重大危害。目前,对于该类型破坏的稳定性及破坏机制尚缺乏深入研究。文中基于极限分析上限法采用平动破坏机制,对静、动力荷载作用下含软弱层的边坡进行稳定性分析,比较了不同桩体位置、不同桩间距时抗滑桩加固边坡的效果。结果表明,对于静力作用下边坡,文中所采用的破坏机制得到的结果与前人吻合较好,地震荷载作用下边坡,坡顶破裂面向坡外延伸。抗滑桩能显著提高边坡的安全系数,桩体设置在边坡坡体中间偏上时,对安全系数的提高最为有效。随着地震加速度和桩间距的增加边坡安全系数逐渐减小,破裂面沿软弱层延展。     

岩质高边坡加固时机研究

为了研究某高速公路岩质边坡的稳定性及防治措施,利用FLAC3D有限差分软件建立岩质边坡数值计算模型,分析开挖过程中岩土体的变形情况;根据变形破坏模式提出岩质边坡加固方法尤其是加固时机的优化方案。研究结果表明:如果边坡采用一挖到底的开挖方式,随着边坡开挖强度不断增大,将出现明显的变形滑动面,最终会导致开挖边坡失稳;而对边坡进行适时锚固支护,岩土体的强度将明显提高,变形位移明显减小,保证了边坡在开挖过程中以及开挖后的长期稳定性。     

基于FLAC3D的红层软岩边坡施工期加固效果

以在建的某高速公路典型红层软岩路堑边坡为研究对象,在边坡岩体结构稳定性定性分析的基础上,采用FLAC3D软件对坡体及时加固和滞后加固两种工况下的应力场、坡体变形与位移场、锚杆应力状态和塑性区进行了研究,并分析了加固的时效性．研究结果表明,及时加固较滞后加固可以有效地控制边坡坡体的变形与位移,对保证施工期红层软岩路堑边坡的稳定更为有利．     

节理岩质边坡桩基加固的稳定性分析

利用有限差分法FLAC3D软件建立节理岩质边坡桩基加固的数值模型,通过强度折减法计算边坡安全系数,并分析边坡节理面倾角、桩长、桩位置对节理岩质边坡稳定性及桩身内力与位移的影响。研究结果表明:桩总长L1存在某一临界桩长L0,当L1L0时,增加桩总长对桩加固效果影响不大;节理上部桩长L2是影响桩加固岩质边坡效果的决定性长度参数;桩位置逐渐远离坡面时,加固效果急剧降低;桩身剪力和弯矩均呈周期性波形分布,最大剪力绝对值出现桩与节理面的相交点处,最大弯矩出现在剪力约等于0 kN处;当节理面倾角大于岩石摩擦角时,桩顶水平位移随着桩位置逐渐远离坡面而急剧增大。为了提高桩基加固效果,实际工程中桩总长应小于临界桩长,且尽可能布置桩在坡面附近。     

昆明柴石滩水库溢洪道高边坡稳定性有限元分析

基于有限元的基本理论,通过对边坡坡体内岩体不同部分的模拟及建立概化地质模型,对边坡坡体应力、位移及其稳定系数进行了计算.分析表明:边坡分级开挖、级间设平台的工程措施合理有效,但由于岩体软弱,仅采取削坡减载措施尚不足以从根本上解决该边坡的稳定性问题.     

降雨条件下的节理化露天矿高边坡稳定性分析

露天矿的开采形成了许多节理化的人工高边坡,这些边坡的岩土体结构破碎且复杂,因而在考虑边坡的整体稳定性时,地震力和地下水的作用不可忽略。为最大限度地减小开挖量及保证开采过程中的边坡整体稳定,结合青海省某大型露天镍钴矿开采后形成的节理化高陡边坡,在考虑地下水和地震力作用下,通过Geo Studio软件中的几大模块对研究区域整体边坡稳定性进行定量计算分析,并得到降雨条件下边坡稳定性及表面水平位移变化规律。之后通过对计算结果的分析得到研究区域内最佳开采坡角为44°,持续降雨状况下,坡中点的表面水平位移变化最大。最终得到开采坡角的角度对露天矿边坡整体稳定性影响巨大,且对该露天矿的开采提出了一些实用性建议。