基于一阶二次矩阵的寒区土质高切坡可靠稳定性分析

以寒区土质高切坡为研究对象,构建了寒区土质高切坡浅层滑动失稳模型。基于极限平衡原理和一阶二次矩阵可靠性原理,建立了寒区土质高切坡的可靠指标和失稳概率计算方法。以G580线和田至康西瓦公路段K86+780～K86+840土质高切坡为例进行了寒区土质高切坡可靠度计算;并分析了各种因素对寒区土质高切坡失稳概率的影响规律。结果表明,该方法建立的可靠指标与失稳概率计算方法可以用于寒区土质高切坡稳定性分析;并且当融化深度大于1. 4 m时高切坡失效概率迅速升高,1. 4～2. 1 m失效概率增长74. 4%;当融化深度大于2. 1 m时坡体处于不稳定的状态;当土质高切坡黏聚力从8 k Pa增长到14 k Pa的时候,失稳概率降低约88. 4%,稳定系数增长0. 45;当土质高切坡内摩擦角从15°增长到23°时,失稳概率降低约15%,稳定系数增加约0. 07;当土质高切坡坡率由0. 5增加到0. 8时,边坡失稳概率由26. 5%增长到61. 41%,坡率到0. 8时为峰值,大于0. 8之后失稳概率逐渐减小,到1. 5时失稳概率降低至25. 2%,降低约36. 21%。     

白鹤滩水库初次蓄水对双河段岸坡稳定性的影响预测分析

以白鹤滩库区巧家县双河左岸土质岸坡为研究对象,通过野外详细调查、现场钻孔剪切试验以及SEEP&SLOPE模块耦合分析,针对该岸坡在未来蓄水后的稳定性问题进行预测分析.研究发现:双河左岸土质岸坡主要由残坡积角砾土组成,其对水敏感性较强,饱水后角砾土内聚力降低60.65％,内摩擦角降低40.0％,内聚力受影响程度大于内摩擦角.当水位由当前状态先升至765 m,再升至825 m时,渗流场反应明显,坡体稳定性系数由1.238降至1.098,再降至1.010,降幅先大后小,坡体由稳定状态过渡欠稳定状态后处于失稳临界状态.岸坡土体在库水作用下发生的结构损伤、强度衰减是岸坡稳定性恶化的主要原因,其变形趋势将由蠕滑变形向整体失稳破坏发展;在此过程中,库水的反压作用对于岸坡水下部分具有有利作用,促使岸坡受影响,高程段缩减.     

折线坡形挡土墙支护边坡的最小势能稳定性分析

折线坡形挡土墙支护边坡常因设计不足而破坏失稳,一旦滑坡势必造成严重损失。为评价挡土墙支护折线坡形边坡的稳定性,采用规范中墙背主动土压力的计算公式和改进的最小势能法,通过某工程算例,将该方法与极限平衡法的计算结果对比验证。结果:当折线坡形填土高度从0 m增加到6 m时,安全系数降低39.9%;折线形坡脚与挡土墙距离由4.5 m减少到0.5 m时,边坡的安全系数从1.659降至1.513,降低了9.50%,可见折线坡形坡高、坡脚与挡土墙距离对边坡的安全系数影响较大。该方法不需条块划分、迭代,计算简洁,利于工程推广应用。     

降雨触发浅层坡体失稳的迟滞现象及其与土质参数的关联性

定义因降雨作用,坡体在降雨结束之后出现最不稳定状态(或滑坡)的现象为迟滞现象。根据雨水在土体中的入渗规律,给出2类降雨作用边坡的雨水入渗模型,以说明降雨触发边坡失稳迟滞现象的发生机理。定义临界时间概念。基于渗流-坡体稳定性耦合分析方法,采用数值分析手段研究迟滞现象与坡体土质参数的关联性。研究结果表明:迟滞现象与土体的渗透参数和强度参数均有关联;当渗透系数ks大于1×10~(-4) m/s,且进气排水能力较强时,土质坡体倾向于在降雨过程中失稳,当ks在1×10~(-7)~1×10~(-6) m/s范围内取值时,坡体的临界时间通常在降雨结束后取得;当土体强度参数一定时,随土体渗透能力增强,坡体的临界时间呈现出不断减小并最终趋于平缓的变化趋势;当土体渗透性一定时,随着土体强度参数增大,坡体的临界时间呈现出不断增大并最终趋于平缓的变化趋势;土体渗透性对迟滞现象的产生有主导作用,在满足渗透性条件下,土体强度参数对迟滞现象产生的影响在土体强度较低时起主导作用。     

基于K/N系统和MARS算法的长区段路基边坡稳定可靠性评价

针对路基边坡土体空间变异导致有限宽度失稳的特征,将路基长边坡划分为彼此相邻的独立单元;运用适应高维非线性的MARS算法,基于少量代表性边坡样本,建立单元边坡几何、材料参数与可靠指标β的显性表达式;采用可接受部分单元边坡失稳的K/N(F)系统模型,开展长区段路基边坡系统安全性的概率评价.结果 表明:长区段路基边坡沿线路纵向的潜在失稳长度主要受土性水平相关距离影响,路基边坡系统宜按50 m进行单元划分;基于MARS算法的预测方程可实现众多单元边坡β的高效计算,验证误差不超过±10％;路基边坡系统失效的发生概率随单元失稳个数增加而快速降低,研究区段内路基单元长度取50 m时,边坡累积失稳个数占比大于0.149％(即4个)的发生概率不大于3％,为偶然事件.     

高抗挤套管磨损后的外压失效行为分析

采用Abaqus软件,通过有限元模拟分析方法,按照月牙形磨损模型,对我国深井、超深井中广泛使用的140 ksi(965 kPa)钢级Φ244.5 mm×11.99 mm、110 ksi(758 kPa)钢级Φ339.7 mm×12.19 mm和Φ244.5 mm×11.99 mm等3种高抗挤套管在0到70%之间不同磨损率下的挤毁失效行为和挤毁强度变化规律进行了分析,得到了不同磨损率下套管的挤毁失效类型和挤毁强度数据。研究发现磨损在改变套管几何形状的同时,也使套管的挤毁失效行为发生了变化,从而使其剩余挤毁强度值的计算变得复杂。原本为塑性挤毁的Φ244.5 mm×11.99 mm110 ksi(758 kPa)套管在磨损后转变为以弹性失稳为主;原本为过渡挤毁的Φ244.5 mm×11.99 mm140 ksi(965 kPa)套管,当磨损率小于50%时,其挤毁失效类型为过渡挤毁,当磨损率大于50%时,其挤毁失效类型转变为弹性失稳;原本为弹性挤毁的Φ339.7 mm×12.19 mm110 ksi(758 kPa)套管在磨损后依然为弹性挤毁,但磨损加剧了其结构的不稳定。3种套管磨损后的剩余挤毁强度都低于原本失效模式下的挤毁强度值。     

青藏公路高路基病害的形成及其机理

为研究以纵向裂缝为主的青藏公路高路基病害的形成及其机理,在大量实地调查研究的基础上,分析了高路基病害形成的原因,分析认为高路基病害不仅与融化盘有关,还与融化夹层、冻结核和冻土环境等相关。研究结果表明:高路基病害与路基高度及坡向直接相关;路基高度大于2.5m的路基内高路基病害占总量的75.7%,且阳坡侧病害占总量的66.5%;当路基高度小于临界高度时,融化盘及其偏移是形成路基病害的主要原因;反之,在高温冻土区,融化夹层则是主要因素,而在低温冻土区,冻结核形成的"凸"滑动面与阳坡侧坡脚下融化盘的联合作用引发了一系列高路基病害;施工质量与冻土环境的破坏等构成了影响高路基病害的人为因素;高路基病害的治理应因地制宜,结合病害的形成特点采取不同的治理方案。     

空旷环境下小药量集中药包爆炸冲击波衰减规律

为研究炸药爆炸冲击波在空旷环境下的传播规律,采用NUBOX9100冲击波信号分析仪分别对0.1、0.2和0.3 kg的小药量集中药包进行了现场试验。试验表明:小药量集中药包爆炸冲击波在空旷环境下传播速度随爆心距衰减较快,在爆心距12 m处的冲击波传播速度衰减速率为爆心距2 m处的60%。当爆心距在1～3 m时,冲击波超压峰值的衰减速率约为75.61 kPa/m;爆心距在3～8 m时衰减速率降低到10.12 kPa/m;爆心距大于8 m时,衰减速率趋于平缓,约为0.48 kPa/m。提出了冲击波超压峰值与比例距离之间的修正公式,修正公式尤其对比例距离大于10的情况进行了修正。在比例距离较大时,修正公式比以往的经验公式更适用。运用ANSYS/LS-Dyna软件对炸药在空旷环境下爆炸冲击波超压衰减进行了模拟,结果表明修正公式的误差较小。     

基于随机有限元的模板支撑体系井字架结构可靠性研究

扣件是模板支撑体系核心构件,其工作特性对体系承载性能具有显著影响.基于蒙特卡罗法基本原理,利用Python脚本驱动ABAQUS进行模板支撑体系非侵入式随机有限元分析,得出在井字架结构的任意位置上,随机出现不同数量的扣件失效对体系承载力可靠性的影响.结果表明,扣件失效概率增大将导致其屈曲承载力下降的幅度及概率显著增加.当扣件失效概率为0.183时,井字架结构的屈曲荷载比例系数超过0.8的概率为90%.当扣件失效概率达到0.199时,其屈曲荷载比例系数超过0.8的概率仅为50%.上述成果进一步说明基于所有扣件完好条件下的模板支撑体系确定性分析不符合实际,且偏于不安全.此外,当扣件失效数量服从二项分布时,模板支撑体系井字架结构的屈曲荷载比例系数λ服从正态分布.     

基于修正的传递系数法的粉土质边坡冻融稳定性分析

为了给冻融边坡的稳定系数计算方法提供更多的有效途径,以G580线和田至康西瓦公路段K81+100粉土边坡为研究对象,从冻融边坡的特征入手,考虑边坡融化后的渗透力,以及热流量对融化深度的影响。对传递系数法进行修正,推导出冻融边坡稳定系数的计算公式。通过具体条件分析不同温度变化下融化深度与稳定系数的关系,得出融深1.2 m时边坡稳定性最差。基于日气温变化正弦函数公式分析,得出上午7~10时稳定系数降低幅度最大,约7.2%;14时的时候达到每日最大融深,稳定系数降至最小值1.255。通过改变粉土含水率发现当含水率大于20%,边坡开始处于最不稳定状态。最后利用Flac3D建立温度场模拟土体冻结融化的情况,得出边坡稳定系数为1.281,在水的渗流和自重情况下,竖直方向在坡体上缘发生约53.5 mm的最大位移,水平方向在滑体中下部发生约82.6 mm的最大位移。模拟数据与现实情况吻合良好,为冻融区粉土边坡稳定性研究提供了理论依据。     

地震作用下库区堆积层滑坡失稳机制

为研究地震作用下库区堆积层滑坡失稳机制,以雅鹊湾滑坡为例,基于Geo-Studio中Quake/W和Slope/W耦合建立数值模型,分析其在地震作用下的稳定性变化和动力响应.在地震作用下滑坡稳定系数在1.199 ～0.859波动,随着库水位由175 m降低到145m,滑坡稳定性由欠稳定降为不稳定;堆积层越厚的部位,受到地震作用后位移越大,滑带和后缘基岩发生的位移较为一致;监测点峰值加速度随高程的增加而增加,且加速度峰值的出现时间也随高程增加而滞后;坡面峰值加速度受到坡度的影响,监测点坡度发生较大改变时,峰值加速度会相应的减小.分析其在地震作用下的失稳机制,得出堆积层滑坡后缘剪切破坏,表层岩土体沿平行于滑带的滑面滑动,剪出口为库水位淹没的区域,滑坡由表层向深部滑动,最终基岩上覆土体全部滑动破坏,同时滑坡滑移会导致后缘基岩产生临空面,极易发展成为崩塌灾害.     

基于FLAC3D的寒旱环境植被根系分布形态对边坡稳定性的影响

随着生态护坡技术的不断发展,植被根系固土护坡作用越来越受到重视。为研究寒旱环境的霸王植被根系分布形态对边坡稳定性影响,同时减少试验成本和挖掘根系对环境的破坏,将根系简化为主根型,通过数值模拟根-土复合体直剪试验,获得与室内根-土复合体直剪试验基本吻合的抗剪强度参数,采用无限边坡理论模型,对不同分布形态根系穿过滑裂面的边坡进行稳定性影响分析。研究发现：不同垂直压力作用下,土体进入塑性剪切阶段时,素土剪切应力均小于根-土复合体;随根截面比增加,土体黏聚力增加幅值大于内摩擦角;当根截面比为0～0.88%时,根系穿过边坡潜在滑裂面时,边坡稳定系数增幅显著,但大于0.88%时,边坡稳定系数增幅较小。因此,在植物固坡工程设计中应找到最优根截面比,以满足寒旱环境边坡的稳定性要求。     

MgO和矿焦混装对烧结矿熔滴性能的影响

以不同质量分数的MgO烧结矿为原料,考察了MgO质量分数以及矿焦混装对熔化温度、熔化区间以及最大压差的影响,并对熔化温度的变化进行了理论分析.研究表明:当烧结矿中MgO质量分数由1.3%增加至2.0%时,熔化开始温度基本不变,熔化终了温度升高,熔化区间(t_○D-t_○S)由156℃增加到207℃,最大压差Δp_○max由10kPa增加到11kPa;当w(MgO)=2.0%,且烧结矿与矿焦混装时,熔化开始温度由1312℃增加到1324℃,熔化终了温度由1519℃降低到1480℃,熔化区间t_○D-t_○S由207℃降低到156℃,最大压差Δp_○max由11kPa降低到7kPa,故使用矿焦混装可改善高炉熔滴性能.     

考虑弱化效应的加高扩容尾矿坝地震可靠度分析及风险评价

地震荷载下的坝体稳定性及溃坝风险始终是岩土工程界的研究重点之一。本文引入弱化系数考虑地震对尾矿坝筑坝材料的弱化效应，采用极限平衡拟静力法与光滑粒子流体动力学方法结合进行尾矿坝地震可靠度分析及风险评价。利用极限平衡拟静力法与蒙特卡罗方法寻求可能的失效样本，进而采用自主研发的SPH程序模拟失效样本下尾矿坝失稳过程以及最终堆积状态，引入临界位移值确定滑动面积以评估尾矿坝的失效后果。应用本文方法对云南某一加高扩容尾矿坝的稳定性及风险进行了评价，算例分析表明：随尾矿坝扩容高度的上升，旧坝的稳定性基本保持不变，而新坝的稳定性持续降低，扩容高度完成后，尾矿坝最小安全系数与规范要求值接近，需要重点关注其稳定性。可靠度分析结果表明：当尾矿坝筑坝材料变异系数为0.1时，其相应的失效概率为1%，该失效概率值的变异系数约为0.3。不考虑地震作用对筑坝材料的弱化效应，扩容尾矿坝的失稳风险为309.17m2，考虑弱化效应后，随弱化系数减小，扩容尾矿坝的失稳风险增大。随着弱化系数的减小，临界位移值对失稳风险的影响逐渐减弱，弱化系数大于0.5时，临界位移值对扩容尾矿坝的失稳风险影响显著。     

三维软硬互层边坡的破坏模式与稳定性研究

采用FLAC3D强度折减法,研究在岩层倾角、岩层与边坡走向夹角变化时三维软硬互层边坡的稳定性状况,并对其破坏模式进行辨识与归纳分析.结果表明:边坡破坏模式的判别应综合考虑岩层的倾角大小、岩层走向与边坡走向的夹角大小及坡面上的剪出条件;当岩层与边坡走向夹角β<90°时,随着岩层倾角α的增大,边坡的破坏模式变化趋势为由蠕滑-压致拉裂、塑流-拉裂、滑移-拉裂向滑移-弯曲、弯曲-拉裂转变;当β>90°时,边坡的破坏模式趋势为塑流-拉裂、滑移-弯曲、弯曲-拉裂;边坡稳定性系数随走向夹角的增大先增加后减小,β=90°时最大,且α越大,稳定性系数峰值越大;顺向时随着岩层倾角的增大,边坡的破坏模式变化趋势为蠕滑-压致拉裂、滑移-拉裂、滑移-弯曲、弯曲-拉裂,稳定性系数变化先减小后增大,存在一最不利岩层倾角,其对应的稳定性系数最小;反向坡的破坏模式变化趋势为蠕滑-压致拉裂和弯曲-拉裂,稳定性系数逐渐增加.     

地震力对边坡可靠度的影响

地震动作用是影响边坡可靠度分析的重要因素。利用Karhunen-Loève(K-L)展开方法生成土体黏聚力的随机场,采用简化Bishop法计算不同地震力作用下的边坡安全系数,通过Monte Carlo模拟计算地震动作用下边坡的失效概率,分析地震力对边坡稳定性的影响规律。研究结果表明：地震力对边坡稳定性有很大影响。随着水平拟静力系数K_h增大,安全系数F_s逐渐减小,失效概率P_F逐渐增大;地震动作用下,边坡的失效概率随黏聚力变异系数和相关长度的增大而增大。     

持续暴雨作用下排土场层状碎石土边坡稳定性

为了研究排土场层状碎石土边坡在持续暴雨条件下的入渗过程及稳定性,推导了土体天然含水率、天然重度与天然体积含水量的换算公式,作为快速确定边坡土体初始基质吸力分布的依据。建立算例排土场有限元分析模型,进行降雨条件下饱和-非饱和渗流、孔压-应力耦合以及边坡稳定分析。结果表明：持续暴雨作用下排土场会在透水性最强的边坡浅层形成集中渗流通道,当坡底存在弱透水性土层时会切断渗流通道,导致雨水从坡脚涌出;排土场边坡位移在降雨期间不断增长,但增长速度越来越慢,雨后边坡位移立即开始减小;降雨初期边坡稳定性系数下降较快,边坡浅层渗流稳定后基本保持不变,雨后缓慢增大。排土场层状碎石土边坡在持续暴雨作用下容易在降雨中后期失稳。     

硫酸钠盐渍土渗透特性研究

盐渍土内部水分渗流过程是影响区域生态环境演变、水资源利用以及工程施工、使用安全的重要因素.为预测饱和硫酸钠盐渍土渗透系数曲线,通过修正土水势模型推导了饱和盐渍土渗透系数计算模型,并通过渗透试验验证该计算模型的可靠性;此外,通过室内渗透试验研究了微纳米材料对盐渍土渗透性的影响.结果表明:渗透系数计算模型可较好反映饱和硫酸钠盐渍土渗透系数的变化规律,渗透系数随着含盐量的增加而减小,当含盐量大于2%后变化很小.硫酸钠盐渍土的渗透系数随着纳米二氧化硅的掺量增加而减小,随着纳米碳酸钙的掺量增加先减小后增大,随着相变材料的掺量增加先增大后减小并趋于稳定.