基于强度折减有限元法的边坡稳定性影响因素敏感性研究

为了研究各因素对边坡稳定性的影响,采用强度折减有限元法分别计算不同黏聚力、内摩擦角、土体重度、弹性模量、泊松比以及坡顶超载大小等因素对边坡稳定性安全系数的影响,运用正交试验安排不同参数的水平组合,对正交设计计算结果进行极差和趋势分析,并与单因素分析法所得结果进行对比分析。结果表明,两种方法所计算出的各个因素敏感度大小具有一致性,在坡顶超载作用下,内摩擦角对边坡稳定性影响最为显著,而泊松比对边坡稳定性的影响最小;黏聚力、内摩擦角、土体重度、超载大小等参数的改变与边坡稳定安全系数大致呈线性变化规律。     

基于强度折减法的边坡安全系数影响因素分析

针对分层边坡,首先探讨了网格密度和边界范围对安全系数的影响,然后研究边坡最上一层土的剪胀角、弹性模量、泊松比及抗拉强度发生变化对边坡稳定性的影响及边坡变形特征.研究结果表明:网格密度对边坡的安全系数影响较大,当网格尺寸为1.0m时,求得的精度较高;分层边坡最上层土的剪胀角变化对边坡的安全系数影响明显,同时边坡发生变形破坏时对水平位移影响较大;弹性模量和泊松比对边坡变形的影响较小,抗拉强度基本上不影响边坡的稳定性.     

各向异性成层边坡的稳定性分析

为研究土体强度各向异性对成层边坡稳定性的影响,基于空心圆柱扭剪仪(HCA)试验得到的杭州软黏土不排水抗剪强度,并结合土体破坏微观机理,得到考虑土体各向异性的不排水抗剪强度公式,推导出与其对应的屈服准则;采用有限元强度折减法分析各向异性成层边坡稳定性。研究结果表明:随着上、下层强度比的改变,失稳破坏时会产生3种不同的滑动面形式;当土体呈现较强的各向异性时,不考虑强度各向异性的影响会使边坡安全系数计算结果不准确。     

炭质泥岩软弱夹层岩质边坡稳定性影响因素分析

为探究软弱夹层对岩质边坡稳定性的影响规律,采用自编的强度折减程序对多种工况下单因素变化的边坡稳定性进行了数值计算,并通过极差分析法设置正交试验对边坡稳定性多因素敏感性展开了分析。结果表明:软弱夹层空间位置分布和抗剪强度指标对边坡稳定性影响程度依次为软弱夹层的倾角、内摩擦角、黏聚力、厚度;当软弱夹层的倾角在25°~60°范围内变化时,边坡的安全系数变化曲线大致呈开口向上的抛物线,抛物线顶点位于软弱夹层45°倾角处,此时边坡的稳定性最差,在实际工程中应特别注意此类软弱夹层边坡的失稳问题。     

饱和度变化对非饱和粉质粘土抗剪强度的影响

边坡工程中的土体多为非饱和土,其抗剪强度的研究对于分析边坡稳定性十分关键.但在实际工程中,由于非饱和土的饱和度多没有规律,且孔隙比与含水量又各不相同,因此为了找出非饱和土抗剪强度指标受饱和度影响的变化规律,本研究采用制备重塑土样的试验方法进行三轴和直剪试验,旨在找出相同孔隙比和不同饱和度条件下重塑土样在不同制样方法和不同剪切试验下的抗剪强度指标的变化规律.试验表明:非饱和土在不同的制样方法和实验条件下,其抗剪强度指标的变化规律差别较大,因此在工程实际运用过程中,在分析边坡稳定性时应查明边坡非饱和土体的形成原因,要对应分析其饱和度对土体抗剪强度的影响,这对工程实际中的边坡稳定性分析具有重要的指导意义.     

冻融循环作用下黄土边坡的浅层滑动探讨

季节性冻土地区的黄土边坡在春融期往往会发生浅层滑塌,这给工程和人们的生命财产带来了巨大的安全隐患。本文对不同含水率的重塑黄土进行反复冻融后,采用直剪试验测定其抗剪强度,研究了含水率(w)和冻融次数(n)对黄土抗剪强度特性的影响。试验结果表明：在一维冻融条件下,土体内部水分发生了迁移并产生了最大含水层,最大含水层所处位置及其抗剪强度参数受冻融次数和初始含水率的共同影响。其次,根据试验结果及黄土边坡浅层滑塌的特点,采用Janbu法计算了反复冻融作用下黄土边坡浅层土体各层的安全系数并进行对比分析。分析结果表明：在反复冻融作用下,黄土边坡浅层土体最大含水层的位置及其抗剪强度是影响边坡浅层土体稳定性的重要因素。     

考虑抗剪强度参数空间变异性的边坡稳定性分析

提出基于商业软件ABAQUS的边坡稳定分析的随机有限元法。采用Karhunen-Loeve级数展开方法建立土体抗剪强度参数的随机场模型,在强度折减有限元法的基础上模拟边坡失稳过程,并采用塑性屈服区贯通以及计算不收敛判据作为边坡失稳判据,利用python脚本文件分析最危险滑面分布规律。运用该方法研究土体内摩擦角和黏聚力的空间变异性对边坡稳定性的影响。研究结果表明:所提的边坡稳定分析的随机有限元法操作简单易于实现,能够从安全系数以及最危险滑面2个方面分析土体抗剪强度参数的空间变异性对边坡稳定性的影响;内摩擦角随机场中相关长度的改变对边坡的稳定性影响不明显;而黏聚力的空间变异性对边坡稳定性影响则相对更大,黏聚力随机场中水平与竖直相关长度的比值不同,边坡稳定性的变化规律不同。此外,内摩擦角与黏聚力的相关系数越大,失效概率越高,最危险滑面分布越广。     

渗流-应力耦合及降雨入渗作用下的边坡稳定性分析

为了探究地下水和降雨入渗对边坡稳定性的影响,在分析强度折减法原理和渗流-应力耦合机理的基础上,建立了渗流-应力耦合数学模型;运用有限元数值模拟软件ABAQUS,计算出无地下水、有地下水以及地下水和降雨入渗共同作用三种工况下的边坡安全系数,并探讨了不同粘聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、渗透系数、水头高度、降雨时间和降雨强度对边坡稳定性的影响。计算结果表明:地下水和降雨入渗会对边坡稳定性产生较大不利影响;边坡安全系数随粘聚力和内摩擦角的增大而增大,随水头高度、降雨时间和降雨强度增大而减小;而弹性模量、泊松比、各向同性的渗透系数对边坡安全系数几乎没有影响。     

土的抗剪强度指标对边坡稳定分析的影响

探讨土在不同排水条件时抗剪强度指标对边标稳定安全系数计算的影响,推导出按Janbu法分析边坡稳定性时,采用不同抗剪强度试验指标的计算公式,通过计算实例说明,选取适当的抗剪强度指标来分析计算边坡稳定性十分必要。     

改进的膨胀土直剪试验方法研究

通过改变加载板结构和加载形式,改进常规直剪试验装置,使试样在固结过程中保持体积恒定.以广西百色中膨胀土为研究对象,对常规和改进直剪试验结果进行了对比;通过不同干密度下的改进直剪试验,得到了抗剪强度指标随干密度的变化规律;结合研究成果进行了案例工程的稳定性分析.结果表明:改进的直剪试验消除了干密度变化对试验结果的影响,且低应力条件下抗剪强度具有很好的线性特征;膨胀土的抗剪强度和黏聚力随干密度的减小而减小,黏聚力的衰减幅度较大;膨胀土边坡浅层土体发生膨胀后,其干密度明显减小.因此,在稳定性分析时应充分考虑膨胀对抗剪强度的影响.     

孔隙水压力作用下抗滑桩加固边坡的极限分析上限解

用对数螺旋线形的破坏机制和极限分析上限法,对抗滑桩加固边坡的稳定性进行了研究。基于构建的抗滑桩加固边坡的破坏机制,推导了抗滑桩加固边坡的内、外功率表达式。通过切线法将土体的非线性破坏准则引入到极限分析方法中,并结合强度折减法建立了抗滑桩加固边坡的安全系数隐式表达式。用最优化方法,计算得到了孔隙水压力作用下的边坡安全系数。在此基础上,分析了抗滑桩加固位置、孔隙水压力以及非线性抗剪强度等参数对抗滑桩加固边坡安全系数的影响。结果表明:土体抗剪强度对抗滑桩最佳布设位置的影响较小;非线性条件下,边坡安全系数随着初始黏聚力的增大而增大,随着抗拉强度和非线性系数的增大而减小。     

滑坡堆积土体三轴剪切强度实验研究

抗剪强度是土体重要力学指标之一,在地基承或力土坡和路基稳定性评价中土的抗剪强度指标是最重要的基本力学参数,通常根据工程实际情况和需要采用不同剪切实验方法求的相应的强度指标,为设计计算和分析提供依据。本文对某滑坡堆积土体在不同的物理状态下制样,进行三轴剪切实验,分析探讨土体的强度指标与含水平,密度及粒度含量的关系,以期为滑坡稳定性分析提供计算依据。     

降雨条件下二维边坡稳定可靠性分析

大多数滑坡都发生在降雨期间或降雨之后.基于有限元方法与传统的极限平衡法相结合的滑面应力法进行二维边坡稳定性分析,研究了降雨强度、持时和雨型对边坡稳定性的影响.并以可靠性理论为基础,研究了土体抗剪强度不确定性对降雨条件下边坡稳定性的影响.分析结果与重庆地区的降雨滑坡的案例统计分析规律一致.     

降雨诱发浅层滑坡影响因素的解析分析

采用笔者提出的无限长斜坡降雨入渗解析解结合非饱和土抗剪强度理论,提出了一个用于降雨诱发浅层滑坡安全系数计算的解析表达式,并对浅层滑坡的多种影响因素进行解析分析.结果表明:基质吸力减小直至消失是降雨诱发浅层滑坡的主要途径.减饱和系数、前期降雨强度、边坡坡度、土体储水能力是影响边坡浅层稳定性的重要因素,而后期降雨强度只有在降雨强度较大时才会对边坡浅层稳定性有明显影响,饱和渗透系数只有在接近降雨强度时,对边坡浅层稳定性的影响才较大.     

降雨入渗对土质边坡稳定性的影响分析

降雨往往是诱发土质边坡失稳的主要因素之一,雨水渗入土体,引起作用在土体上的动水荷载和静水荷载增大和土体抗剪强度降低,导致边坡产生滑动破坏。探讨了边坡降雨入渗模式、饱和—非饱和土渗流模式及饱和—非饱和土强度理论对土质边坡稳定性的影响。     

刺槐根土复合体抗剪强度试验

植被边坡的稳定性与其根土复合体的抗剪强度密切相关，其主要受根系作用与水分作用的影响。通过直剪试验和SWCC试验获取了含根量和含水率与抗剪强度及其指标的关系，推导出根土复合体的强度计算模型。结果表明：刺槐根系能显著增强土体抗剪强度，黏聚力随含根量的增加先增大后趋于平缓，内摩擦角随含根量的增加有所增大，但增长幅度较小；抗剪强度随含水率的增大迅速降低，黏聚力与内摩擦角变化趋势与抗剪强度一致，内摩擦角变化幅度较小；含根量与含水率对土体抗剪强度的影响均体现在黏聚力的变化上；将根土复合体视为含根非饱和土，推导出根土复合体强度计算模型，强度模型的计算值与试验实测值较为接近，对于根土复合体的强度计算有一定的参考价值。     

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.     

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.     

考虑参数空间变异性的不排水边坡可靠度分析

采用验算点法和随机有限元法对不排水边坡进行可靠度分析,研究边坡坡度、安全系数和强度参数相关性对边坡可靠度的影响.数值分析结果表明,由于随机有限元法恰当地考虑了土性参数的空间变异性,因而当土体抗剪强度参数变异系数超过临界值时,边坡失效概率计算结果更为合理.     

公路路堑岩质高陡边坡稳定性评价

某省道高等级公路K93 946～K94 082段路堑高陡边坡工程地质条件十分复杂,边坡稳定性较差.以工程地质调查成果为基础,深入分析了影响边坡稳定性的主要因素,采用极限平衡法计算了边坡的安全系数.结果表明:该边坡节理裂隙发育,岩体较破碎,边坡开挖后其稳定性较差,须加强支护.对滑面强度参数、滑体密度等参数的敏感性分析发现,抗剪强度参数对边坡的稳定性影响较为敏感.研究结果为下一步的加固设计和施工奠定了基础.