黄土边坡稳定性定量分析常用方法探讨

极限平衡条分法是定量分析边坡稳定性的一种常用方法。根据黄土边坡失稳时的滑动面特征,采用圆弧滑动面的瑞典法、简化毕肖普法和简化简布法进行定量分析,对条分法的土条宽度、搜索时的圆心步长和半径步长不同取值时的黄土边坡稳定性系数进行统计分析,计算程序采用理正岩土边坡稳定性分析系统。统计结果表明,当3个变量同步变化时,瑞典条分法和简化毕肖普法计算得到的稳定性系数随着变量的增大而增大;简化简布法计算得到的稳定性系数随着变量的增大先增大后减小;当土条宽度、圆心步长和半径步长均等于0.8时,3种方法得到的稳定性系数基本一致,分别为1.601、1.600、1.599。研究结果表明,在同一变量下,当简化毕肖普法和简化简布法计算得到的稳定性系数小于瑞典条分法的结果时,瑞典条分法得到结果较为准确;当3个变量为同一值,3种方法计算得到的稳定性系数基本一致时,此时得到的稳定性系数即为该边坡的稳定性系数。     

蒿属植物黄土边坡固土效应数值研究

黄土高原生态环境脆弱,大量裸露边坡造成日益严重的水土流失与地质灾害问题.植物护坡是恢复黄土边坡生态和防治黄土边坡地质灾害的有效手段.文章基于延安地区黄土边坡调查,筛选出适宜当地环境且护坡效果明显的蒿属植物作为研究对象;通过土工试验,得到根-土复合体的力学参数;最后利用FLAC3 D软件对不同坡度与不同根系状态下的边坡进行数值模拟,通过强度折减法求得安全系数,比较分析其护坡效应.结果表明:(1)植物根系能够提高土体的力学参数,从而提高边坡的稳定性;(2)植物根系对边坡稳定性的提高效果随着坡度增大而增大;(3)蒿属植物在西北黄土地区生态复合型防治技术方面具有极大的应用潜力.     

降雨入渗下黄土高边坡失稳因素的敏感程度及回归分析

黄土高边坡的稳定性评价是重要的工程问题.采用改进的灰色关联评价方法对黄土高边坡稳定性的敏感程度进行评价,评价中考虑了9个主要影响因素:天然重度、内摩擦角、粘聚力、饱和渗透系数、体积含水率、降雨强度、降雨持时、坡高、坡角.计算结果表明:土体粘聚力和内摩擦角对黄土高边坡稳定性影响最为敏感且权重相当;降雨强度是诱发黄土高边坡失稳的重要因素,权重值达11.3%.边坡的安全系数可表示为坡高和坡角的线性函数,即Fs=αβ+bh+c,其中a,b,c为c,φ,γ,θ,ks,R,T的函数.由此可知对于陇西黄土其单级边坡的临界高度介于11 m和18 m之间,直立高度极限值为4.5 m.     

加筋高填方边坡稳定性影响因素分析

由于西南山区地形复杂,该地区机场常使用高填方的方式来建设地基,其中加筋土边坡是高填方工程的一种重要形式.为研究加筋高填方边坡稳定性影响因素,对自然工况与多种雨强工况下2种坡度加筋高填方边坡进行离心模型试验,分析加筋高填方边坡的变形和稳定性特性.结果显示在天然工况与降雨工况下,加筋边坡稳定性与坡度之间都存在近似线性的负相关关系,但在降雨工况下,加筋边坡稳定性对坡度变化带来的影响更加敏感.同时利用PLAXIS与Geostudio分别对2种工况、2种坡度加筋高填方进行稳定性数值模拟.结果表明随着坡度增加,坡体孔压分布等值线由同心圆形逐渐转换成层状,渗流中心随坡度增加存在"坡体中心位置-坡脚位置-基覆界面水平斜面交界处"移动趋势.     

高陡岩质边坡稳定性评价的熵权属性识别模型 与工程应用

露天矿边坡工程稳定性一直是影响煤炭生产安全的重要因素,为有效控制边坡失稳、确保煤炭生产安全,基于属性数学理论建立了边坡稳定性评价的熵权属性识别模型.首先,根据边坡所处的地质条件与边坡失稳影响因素,选取边坡坡高、边坡坡度、天然容重、内摩擦角、粘聚力、地震烈度与孔隙水压力比作为岩质边坡稳定性评价的指标,采用熵权法确定评价指标所占权重;其次,分析评价指标的属性测度,构建属性测度函数以计算各个指标属性测度与综合属性测度;最后,采用置信度准则对边坡稳定性进行属性识别.通过对安太堡露天矿边坡治理前后的稳定性评价,得出削坡、注浆加固与预应力锚索加固等边坡治理措施的有效性.将属性识别模型评价结果与加权平均法评价结果进行对比验证,同时将边坡稳定性评价结果与边坡监测数据对比,结果表明:熵权属性识别模型可以有效地解决边坡稳定性的评判问题,且评价结果合理,为边坡工程稳定性评价提供了一条新思路.     

南京某土石混合体边坡稳定性评价与治理措施研究

研究区位于南京市栖霞区,拟建工程破坏了坡体原有的稳定状态,对周边居民群众、建筑物造成了严重的安全威胁。通过对现场地质勘查,分析了滑坡地质灾害基本特征、成因及边坡现状特征,选取边坡典型性剖面,并评价其在天然、地震、暴雨3种工况下的稳定性,得出最危险滑动面及稳定性系数。计算结果表明,暴雨工况中,边坡整体产生较大位移,处于失稳状态。采用削坡减载、护坡墙、挡土墙、截排水等措施进行地质灾害治理,并结合现场实际监测数据,针对治理后边坡的稳定性进行评价。分析结果表明数值模拟位移与监测位移量均较小,未超出控制值,治理措施切实有效。     

考虑地下水位及复杂坡形的边坡有限元建模改进

边坡外水位变动导致坡内地下水位升降,可能诱发边坡失稳。地下水位变动使得有限元建模过程中网格划分复杂化,边坡坡面的复杂形状使边坡破坏机理复杂化。研究在已有有限元程序基础之上加入了复杂坡面和地下水位变动条件下网格重新划分的内容,使得改进的有限元程序可快速计算水位变动条件下的边坡稳定系数。以极限平衡法的计算结果作为参照,对改进的程序进行检验,发现极限平衡法的稳定系数计算结果和程序的计算结果相近,证明了程序的可靠性。以白鹿塬地区的报恩寺古滑坡为例,用改进的程序对其在水位变动条件下的稳定系数进行计算,发现报恩寺古滑坡在水位变动时整体稳定性高,仅可能发生局部坍塌,且塌方量小,对建筑影响很小。     

粉砂土路基边坡稳定性影响因素研究

基于粉砂土路基,采用有限元折减强度法研究路基边坡高度、坡度和粘聚力、内摩擦角、回弹模量、剪胀角等力学指标对路基边坡安全稳定系数的影响,给出粉砂土路基边坡稳定性分析时力学指标的推荐值以及路基边坡合理的高度和坡度。结果表明:粉砂土路基填方路基高度小于8m,坡度小于1∶1.25;挖方路基高度小于12m,坡度小于1∶0.7。采用有限元强度折减法分析粉砂土路基边坡的稳定性时,对于路基填土而言,粘聚力取值大于25kPa,内摩擦角大于25°,回弹模量宜取10 000kPa,剪胀角宜取0°;对于地基土而言,粘聚力取值大于5kPa,内摩擦角大于15°,回弹模量宜取10 000kPa,剪胀角宜取0°。     

强降雨条件下堆积层滑坡入渗规律及稳定性分析

降雨入渗对堆积层边坡稳定性具有重要的影响。以某地区堆积层边坡为例,采用有限元软件Geo-Studio进行数值模拟,重点研究了强降雨条件下不同工况时的边坡降雨入渗规律及其稳定性。结果表明:随着降雨持续时间增长,导致暂态饱和区的范围也在逐步增大,降雨从坡面向下渗,随着暂态饱和区的出现土体内孔隙水压力增大,进而使得其有效应力减小并弱化边坡的抗剪强度,最终对边坡整体稳定性产生不利影响;孔隙水压力随降雨持续时间的增长而增大,且降雨强度越大,土体到达饱和状态用时越短;针对堆积层边坡,降雨对坡脚影响最大,其次是坡顶,最小的是坡体中部;随着降雨持续时间的增大,边坡稳定系数逐渐减小,且相同降雨时长时,降雨强度越大,其稳定系数越小。     

多场耦合作用下天然土质边坡安全性数值仿真研究

山体滑坡等边坡失稳问题易造成人员和财产的损失,多场耦合作用下边坡的安全性分析对于边坡灾害的防治意义重大.运用COMSOL Multiphysics 5.5数值软件,构建了二维有限元模型,并引入安全学原理,对降雨-渗流-应力耦合作用下天然土质边坡的稳定性进行了研究.研究结果表明:在降雨渗流前1.4 h,天然土质边坡的变形呈直线上升,此时为低风险状态,即处于事故孕育阶段,较为安全;在1.4 h至24 h为缓慢变形阶段,24 h后变形程度又逐渐加大,其中以坡角处变形最为明显,此时为高风险状态,处于事故生长阶段,即较为不安全;在持续作用直至失稳破坏后,转变为事故损失阶段,此时事故已产生,由不安全逐渐转变为趋于安全状态,即逐渐向低风险状态过渡,形成新的平衡状态;基于强度折减法,边坡潜在破坏面为滑动破坏,其主要表现特征为边坡土体内部朝向坡面,由坡角延伸至坡顶处形成滑动弧面,最小位移为0.04 m,最大位移为1.45 m,安全系数为1.283.研究成果可为边坡安全防护提供参考.     

山区机场高填方边坡施工期沉降的灰色模型预测

为研究西部山区某高填方边坡沉降的特点,通过全站仪在等时距情况下测得该填方边坡在55天之内的沉降值,总结出沉降随时间的变化规律,并引用灰色GM(1,1)和Verhulst模型方法建立起高填方边坡的沉降模型。通过实测结果与模型计算对比,证明这两种模型在预测高填方边坡沉降的可行性。这不仅可以减少沉降长期观测的浪费,而且可以较早的预测高填方边坡的沉降量。     

水力枢纽高边坡支护技术研究与抗震稳定性分析

高边坡安全稳定控制是水利枢纽工程建设需要解决的一大问题，为研究水力枢纽高边坡的合理支护技术，以乐昌峡水利枢纽工程高边坡为研究背景，首先对其无支护状态下的稳定性展开数值模拟，找出其薄弱部位；再针对不同的边坡台阶提出了不同的支护加固措施，得到了支护后边坡的变形稳定特征；最后开展了水利枢纽高边坡的抗震稳定性分析。研究结果表明：(1)在无支护条件下，水利枢纽边坡的最大位移达到600 mm,无降雨状态下安全稳定系数仅为1.03,低于规范要求；(2)对高边坡采用“铁丝网客土喷播草籽+格构梁+钢筋锚杆”支护后，降雨状态下水利枢纽边坡的整体安全稳定系数仍保持在1.258,满足规范要求；(3)7级地震荷载作用下边坡的整体稳定系数变为1.136,高于规范中偶然工况稳定设计安全系数值1.05～1.10。     

锚索预应力损失对某既有公路路堑边坡稳定性的影响研究

【目的】路堑边坡稳定性是影响公路运营安全的重要因素之一,为保证某公路段运营期边坡安全,以某公路路堑边坡为例进行分析。【方法】采用有限元软件GeoStudio中的slope模块,基于极限平衡法计算锚索不同预应力损失率条件下路堑边坡的稳定性,建立预应力损失率与边坡整体稳定性的关系式,结合现场边坡稳定状态调查及锚锁预应力损失率检测结果,综合评价现状条件下公路边坡的稳定性。【结果】研究结果表明,目前该路堑边坡处于基本稳定状态,若预应力损失率达到60%,则可能出现失稳风险。【结论】建议加强监测,并适时进行相关检测,必要时采取相应补强措施。     

牛背梁夏季植被指数的地形分布特征研究

地形因子是影响植被分布的重要因素之一。基于2019年7月MODIS MODl3Q1数据提取了秦岭牛背梁植被指数,研究牛背梁植被指数(NDVI)在高程、坡度、坡向、地形平面曲率4个地形因子的分布特征。结果表明:(1)NDVI在海拔1 156～1 820 m随着高程的增加而增大,在1 820～2 053 m随高程增加而减小,在2 053～2 294 m达到峰值,后又随高程增加而减小;(2)NDVI在坡度0°～35°随坡度升高而增大,在35°～40°随坡度升高而减小,在40°～45°达到最大值,当坡度大于45°时随坡度增大而减小;(3)受太阳辐射影响,植被在0°～22.5°(北)、22.5°～67.5°(东北)坡向长势较好,其他坡向长势一般;(4)NDVI值在平面曲率为157.5°～202.5°(南)时达到最大值,在67.5°～112.5°(东)时达到最小值。研究结果对牛背梁自然保护区生态环境监测和保护具有积极的理论指导意义。     

坡面荷载作用下二维边坡稳定性分析

基于极限分析上限法理论,考虑坡面荷载作用的影响,研究二维土体边坡的稳定性。通过求解土体内耗功率、重力功率、坡面荷载功率,推导二维土体边坡在坡面荷载作用下的稳定系数计算表达式,编制稳定系数计算程序,分析内摩擦角、坡角、坡面荷载对边坡稳定的影响规律,为坡面受荷载作用边坡稳定性分析提供理论基础。     

软弱地层对高填路堤变形及稳定性的影响

为研究软弱地层对斜坡软基高填路堤变形和稳定性的影响,采用FLAC~(3D)软件建立斜坡软基路堤有限元模型,分别研究了不同软弱地层特性下高填路堤的最大变形量及稳定系数变化规律。结果表明:(1)随着软弱地层厚度的增加,斜坡软基路堤的变形均逐渐增大;随着坡度的增大,路堤变形先减小后增大;随着弹性模量、内摩擦角或粘聚力的增大,路堤变形逐渐减小;(2)软弱地层厚度和坡度越小,路堤变形影响越小;弹性模量、内摩擦角和粘聚力越小,对路堤变形影响越明显;(3)软弱地层的厚度、坡度和弹性模量对路堤稳定性影响小,而软弱地层土体的内摩擦角、粘聚力过小会致使路堤失稳破坏。     

楞古水电站夏日边坡边界条件确定及稳定性评价

滑坡灾害不仅对工程的施工与运行产生不利影响,更是威胁着人民的生命财产安全。夏日边坡为楞古水电站库区内一大型边坡,对水电站的安全运行有着重大影响。通过现场地质调查,对边坡的范围、变形失稳模式进行了分析。为了评价夏日边坡在自然、蓄水、地震、蓄水地震4种工况下的稳定性,得出边坡的潜在滑动面与安全系数,根据边坡的边界条件,运用极限平衡与数值分析2种方法进行了计算分析。通过计算分析得出,夏日边坡Ⅲ区的安全系数在1.3左右,整体较为稳定;安全系数小于1的位置仅分布在坡顶,说明坡顶存在滑动的可能性;在诸如蓄水、地震等不利条件的影响下,边坡的安全系数均有所降低,边坡破坏的可能性变大,且地震工况对于边坡的不利影响要大于蓄水工况。     

用ADINA软件探讨降雨条件下的边坡渗流问题

按照比拟法将ADINA软件中用于计算温度场的功能转换来计算边坡渗流问题;并按西北黄土地区降雨的可能情况设定了降雨条件,计算了边坡渗流过程中的入渗时间、入渗深度及最大流速,得到初步结论:降雨持时只是在一定范围内影响入渗深度;滑坡在时间上存在滞后效应.     

基于FLAC3D的路堑边坡稳定性分析

【目的】道路切割坡体、暴雨和车辆荷载等条件会对路堑边坡的稳定性造成极大的影响。本研究以辉县市上八里镇回龙村张沟边坡为例,根据边坡所处的环境特征,分析其在不同工况影响下的变形特征及稳定性,为边坡的防治提供依据。【方法】使用FLAC^3D软件对边坡进行数值模拟,研究边坡在天然和暴雨条件下的变形和稳定性,并调用FLAC^3D内置的Fish函数对路堑边坡坡前道路车辆产生的动荷载进行模拟,对动荷载下滑坡体内部的变形特征进行分析。【结果】(1)边坡在天然和暴雨情况下的稳定性系数分别为1.9和1.186;(2)坡前公路动荷载峰值由1×10⁵ N增加为1×10⁶ N时,坡脚处水平最大应变值增大13.4%,后缘水平最大应变值增大13.2%。【结论】暴雨降低了岩土体的强度,直接破坏了边坡的稳定性,坡前竖直方向动荷载增加了坡体水平方向剪切带的连续性,但其对坡体最大应变量造成的影响较小。     

镇江市某岩质边坡稳定性评价及其治理措施研究

以镇江市某岩质边坡为研究对象，在现场勘查资料的基础上，利用极限平衡法及数值模拟法对其进行稳定性评价。结果表明，在天然工况下，边坡处于欠稳定状态；在降水和地震等因素影响下，位移增大，稳定性系数降低，其中在暴雨工况下，由于雨水下渗至岩体的节理裂隙中，增加了滑坡体的下滑力并导致岩体强度参数降低，最大位移量达到了43.97 cm,存在发生滑坡的隐患。根据该边坡的滑坡特征及破坏形式，采用削坡降坡、锚杆加固及布置截排水沟等治理措施对该边坡进行治理，3种工况下的稳定性系数分别达到1.660、1.580和1.652,坡体水平向最大位移大幅降低，表明该边坡在加固治理后处于稳定状态，治理措施合理可行。