某公路路基岩质高陡边坡开挖的稳定性分析

通过数值模拟方法可以更加直观的表现路基高陡边坡开挖的稳定性情况,从而有效预防拟建高速公路路基失稳边坡问题。本文利用有限元数值分析方法研究了高陡边坡在开挖过程中边坡的位移、应力的变化情况,对高速公路路基高陡边坡的稳定性进行了评价分析。     

吊脚桩下部软岩层边坡加固及稳定性分析

对于岩面高于基底的基坑,可采用桩端仅嵌入稳定的中、微风化岩层的吊脚桩围护形式。当吊脚桩下部为软弱破碎岩土层,下部边坡开挖将影响基坑稳定。本文结合现场情况对桩端下部软弱边坡进行加固处理,并采用现场监控量测与有限元数值模拟相结合的方法,对边坡开挖过程中的变形及稳定性进行研究。通过将计算结果与现场实测数据比较,得出边坡处于安全的工作状态。     

某料场高边坡开挖有限元数值模拟研究

根据某料场高边坡的实际地质地形特征,建立了三维边坡开挖数值模型,模拟了该边坡从天然工况到逐级开挖工况下的开挖变形形态、应力状态及边坡稳定性等,并进行了系统的研究.结果表明,数值计算模型能够比较真实地反映边坡实际情况,数值模拟的结果是可靠的、合理的,能够在此基础上对边坡以后的应力场、形变场特征作出较好预测.     

饱和重塑黄土动力反应的数值模拟

将具有粉质黏性的马兰黄土重塑后制成饱和试样,进行了一系列的固结不排水动三轴剪切试验,得到不同动应力幅值下的应力应变曲线.以双曲线型骨干曲线为基础,以动态骨干曲线假设为条件,推导了复杂动荷载下用轴向动应力应变表示的卸载、再加载曲线方程.从应力应变曲线和能量消耗两方面对固结不排水动三轴试验进行了数值模拟分析,并与试验结果进行比较,结果表明:当动应力幅值与固结围压之比在一定范围内时,两者的阻尼比接近;当动应力幅值较大时,两者的卸载曲线较为一致.提出的数值方法能较好地模拟重塑饱和马兰黄土的固结不排水动力反应,可为马兰黄土地区的土动力反应分析提供参考.     

大冶铁矿深凹露天开采最终边坡稳定性分析

针对大冶铁矿东露天最终边坡的工程地质条件,结合实际的开挖步骤与顺序,采用极限平衡理论和有限差分数值模拟两种方法,从分析开挖卸荷引起的边坡岩体应力、位移和塑性区变化规律入手,对最终边坡的整体稳定性进行计算分析.结果表明,边坡安全系数大于1.25,基本处于稳定状态.三个计算剖面上,由开挖引起的应力、位移和塑性区的分布和变化规律基本一致.回填体不仅提高了边坡的稳定性,还为转入地下开采提供了所需的安全覆盖层厚度.     

极端环境下工程边坡运行稳定性模拟分析

利用有限元软件ADINA对某水电站进口建筑物边坡在极端环境(降雨工况、地震工况、降雨地震组合工况)下进行了数值模拟,分析其变形和应力发展规律,并对边坡稳定性进行评价.得出如下结论:在降雨和降雨地震组合工况下,处于第一开挖平台处的岩体水平位移较大,处于第二开挖平台处的竖向位移较大,在该处易引起边坡失稳,但在地震工况下位移分布规律较好,故在开挖平台处需对边坡采取以排水为主的防范措施;在3种工况下边坡基本都处在受压状态下,受拉区域较小,但受拉最大值发生在同一位置,需对该位置进行重点监测;通过塑性区分布图的对比可发现地震是影响该边坡稳定的最关键因素,降雨地震组合工况为最不利于边坡稳定的工况.     

坡脚处基坑开挖边坡稳定性数值分析

坡脚处基坑开挖会降低边坡的稳定性.文章以某船闸边坡工程为例,采用有限元软件Midas/GTS建立计算模型,对坡脚处基坑开挖边坡稳定性进行数值分析,并采取了削坡这种边坡治理措施,将施工过程中土体变形的监测数据与数值模拟结果比较,探讨数值模拟分析的可行性以及削坡对提高坡脚处基坑开挖边坡稳定性的合理性.     

含硫化氢天然气井井喷事故后果数值模拟

 井喷事故后果严重,特别是当井喷物质中含有H2S等有毒气体时,会造成重大的人员伤亡和财产损失,研究含H2S天然气井喷气体的扩散蔓延规律具有重要的应用价值。本文建立了含H2S天然气井井喷事故模型,对含H2S天然气井喷事故进行了数值模拟计算,模拟得到含H2S天然气井喷事故中,井喷气体的速度及浓度场的分布情况。数值模拟结果表明井喷气体符合气体射流规律,并可以数值模拟结果为依据进行井喷事故发生后危险区域的划分。     

土石交界隧道爆破开挖数值分析

运用FLAC3D对黑山隧道土石交界段爆破开挖时爆破振动对隧道稳定情况的影响进行了数值分析.采用球面爆破冲击波的方法对爆破开挖进行了数值模拟,根据数值模拟结果提出了安全装药量,最后就其在爆破控制中的应用进行了分析.研究表明隧道爆破开挖过程中,拱顶及两侧拱腰底部发生了明显的应力重分布现象,拱顶土体对爆破振动敏感,易于发生塑性破坏,中部土体也有部分破坏,但并不影响开挖.     

复杂岩体边坡关键块体搜索及开挖支护

采用非接触摄影测量技术采集某高速公路工程边坡岩体的结构面信息,导入自行开发的GeoSMA-3D系统,建立该边坡三维数值模型,从几何学角度搜索出其关键块体.用三维离散元数值计算软件3DEC模拟该边坡工程的开挖过程以及锚索支护后的开挖过程.结果表明,本岩质边坡工程开挖后,引起岩体内部应力重分布,坡体有大范围的剪切塑性区,位移矢量、速度矢量大量集中在开挖面附近的节理上,矢量的方向偏向于临空面,并呈现逐渐增加趋势,整体稳定性较差,若不对边坡采取适当支护措施,必将发生边坡整体失稳破坏;在锚索支护后,边坡的潜在滑移面被控制,边坡整体处于稳定状态.     

上硬下软地层盾构隧道开挖面极限支护力分析

极限支护力是保证盾构隧道开挖面稳定性的关键参数.但目前鲜有学者研究上硬下软地层中盾构隧道开挖面极限支护力的现状.本文基于极限平衡法和筒仓理论,假设破坏面为折线,建立了适用于该地层的盾构隧道开挖面极限支护力计算模型,并得到其计算公式;进而对该地层模型进行数值模拟.结果表明,与不考虑地层分层的传统方法相比较,本文方法与数值计算结果更为吻合,证明了当开挖面横跨上硬下软地层时考虑分层的必要性.在此基础上,对埋深、上下土层厚度及土体强度指标等参数对极限支护力的影响进行了分析.结果表明:当上下地层土质不同时,考虑分层与否所得的极限支护力差异较大.因此,上硬下软地层不能等同于均质土层,在工程实践中需予以考虑.     

硬粘土基坑开挖土压力变化规律分析

为了研究硬粘土基坑开挖土压力变化规律，利用数值模拟软件FLAC^3D，研究了硬粘土基坑在无支护开挖过程中主动区、被动区土压力以及坑脚处集中应力的变化规律。模拟结果表明：经典Rankine理论不适合于硬粘土土层土压力的分析研究：基坑开挖主动区土压力与深度呈正定线性关系;基坑被动区土压力在坑脚附近形成近似矩形的应力集中区域；位于开挖侧面上的突变应力，存在于1．0-1．2倍开挖深度的土层区域内，其值是相应深度处静止土压力的1．0-1．8倍。     

锦屏水电站左岸拱间槽坡内洞室开挖对边坡稳定的影响分析

以锦屏水电站左岸拱间槽坡内洞室开挖引起的边坡稳定分析问题为例,构建基于洞室群开挖对已有边坡的稳定性影响分析方法,为实际工程设计提供分析基础。通过洞群开挖时引起的坡体滑面处的应力的变化,把洞群开挖引起的坡体应力变化看成是渐进式变化过程,得到边坡整体安全系数的评价公式。采用有限元数值模拟方法,对锦屏一级水电站左岸拱肩槽边坡,通过分析坡内洞室开挖引起的坡体应力变化调整,分析研究坡体潜在滑面上的安全形态变化规律。系统模拟了由于洞室开挖引起坡体的应力调整变化,较真实地分析了边坡潜在滑动面超限应力的逐级释放、转移过程,进而根据滑面应力调整结束后的滑面真实应力分析了其安全系数的变化规律。     

开挖边坡的三维有限元稳定分析

用强度折减有限元方法对开挖边坡进行了三维稳定性分析.计算结果表明:对于约束效应不明显的开挖边坡,边坡的初始破坏面在边坡的中部,随着折减系数的增大,边坡的破坏由边坡中部向两侧扩展,最终边坡在空间上形成匙状或贝壳状的立体土体破坏;当边坡的纵向长度与开挖深度的比值大于4时,边界约束条件对边坡稳定安全系数影响不大,可以近似地按平面应变问题进行分析;对于角部约束效应明显的开挖边坡,当边坡中部剖面发生破坏,边坡角部剖面几乎也同时达到破坏,其稳定安全系数是按平面问题分析结果的1.3倍多,类似的实际问题如果按二维平面应变方法进行分析,其计算结果应用于工程设计中是偏于保守的.     

基于三维数值模拟的高边坡开挖安全预测

通过对广乐高速K102路堑高边坡进行开挖实况数值模拟,利用ABAQUS三维数值模拟对高路堑边坡开挖施工过程中的边坡表面水平位移和深层水平位移的拟合,根据现场监测结果对边坡安全预测.研究表明:利用ABAQUS有限元程序能够有效模拟高路堑边坡的开挖加固过程,与现场监测结果相对应;三维数值模拟能够模拟非规则边坡的开挖,反映边坡的变形及内部塑性应变区,对现场边坡开挖加固具有指导意义;三维数值模拟所得的表面位移与深层位移结果与实测结果取得较好的拟合,计算结果合理可靠,根据位移变化突变点进行安全预测具有可行性.     

风化砂岩地区超高层建筑基坑开挖的力学特征

兰州市风化砂岩地区超高层建筑天然地基的深基坑开挖是甘肃省首项天然地基的基坑开挖工程,其开挖方式、土层情况、力学性质等不同程度地影响着基坑开挖的力学特征.本文采用三轴实验和有限元数值模拟,分析该地区基坑开挖引起周围力学性质的变化情况.通过三轴实验获取风化砂岩的剪切强度参数,利用有限元数值模拟软件建立基坑开挖的三维数值模型,得到基坑开挖过程中的应力和变形曲线,并将模拟结果与现行规范进行对比分析,得到基坑开挖的可行性方案,为以后的类似工程提供参考意见.     

贵州遵义官井边坡变形破坏机制分析

基于对贵州省遵义市官井边坡工程地质条件、边坡基本特征及边坡变形破坏特征分析,可知官井边坡是在自身不利的条件下,由于斜坡Ⅳ段坡脚开挖到878 m,4#楼内侧边坡坡脚处揭露泥岩夹层导致边坡沿泥化夹层发生滑移变形。据此建立了官井边坡变形演化机制的概念模型,结合三维数值模拟方法研究了边坡变形破坏机制,将边坡变形演化过程划分为3个阶段:岩层顺层滑移、坡脚应力相对集中阶段;边坡开挖过程中卸荷回弹变形阶段;边坡深切,坡体中顺层"压力拱"形成阶段。     

FLAC~(3D)的露天矿边坡变形破坏数值模拟分析

针对露天矿边坡变形破坏严重影响露天矿安全生产的问题,采用数值模拟的方法,应用FLAC3D软件对宝日希勒露天矿南帮52剖面边坡的应力应变和位移变化进行了数值模拟分析,结果表明:南帮边坡失稳时,边坡变形失稳虽以剪切作用为主,拉伸破坏也相伴发生,坡顶起主要作用.坡体在自身重力与地应力影响下,内部发生以剪切为主的破坏,边坡整体的潜在破坏面形成,边坡坡脚处发生剪切破坏,最终形成"切层—顺层"式滑动.     

胶结型深海能源土升温降压联合分解离散元分析

将一个新近提出的考虑温度-水压-力学综合影响的二维微观胶结模型引入离散元商业软件PFC2D中生成水合物胶结型能源土,通过在双轴试验过程中同时改变温度与反(水)压,在良好排水、排气的条件下模拟了被认为有较好开发前景的升温降压联合开采法,为探索可燃冰开采新方法提供参考.试验结果表明,偏应力小于净砂样破坏偏应力时,开采完成后土体未发生破坏;偏应力大于净砂样破坏偏应力时,开采完成后土体内会产生若干条未充分发展的剪切带;此外,对分解四个不同阶段的微观变量,如接触分布、平均纯转动速率及准静态速度场,进行了较为详细地分析.     

含软弱夹层的强风化泥岩强度及破坏模式试验研究

为研究软弱夹层对边坡失稳的影响,对含软弱夹层的岩体强度及破坏模式进行了理论和试验研究.采用某边坡钻孔芯样分别制备强风化泥岩、泥化夹层、含软弱夹层泥岩3种三轴试样,并进行三轴固结不排水剪试验.结合理论分析,对强风化泥岩、泥化夹层、含软弱夹层泥岩的强度和破坏模式进行了研究,揭示软弱夹层倾角、围压对试样强度和破坏模式的影响规律.结果表明:强风化泥岩、泥化夹层的应力应变曲线分别为应变软化型和应变硬化型;含软弱夹层的试样破坏时存在一个临界倾角范围,当软弱夹层的夹角在该范围内时破坏面发生在软弱夹层中,当夹角在该范围外时试样发生整体剪切破坏;围压超过0.4 MPa后,对含软弱夹层试样的破坏模式基本无影响.