基于ANSYS的膨胀土路堑边坡的稳定分析

路堑边坡滑坍破坏是膨胀土公路修建中的常见病害,其破坏机理复杂,传统极限平衡法无法对它进行分析并得出合理解释。而数值分析方法能较好地分析边坡的应力、应变和塑性区分布,获得边坡变形过程和潜在滑面,直接给出稳定性评价的安全系数。文章基于ANSYS有限元分析软件,采用土的非线性弹塑性本构模型,应用有限元强度折减法理论对“南友”路宁明膨胀土堑坡的滑坍规律进行了分析。     

软弱夹层岩质顺向边坡变形机理及防治对策研究——以贵阳高新收费站边坡为例

以贵阳高新收费站边坡工程为研究对象,对边坡的地形地貌、构造、岩性、水文地质、风化作用等因素进行详细的研究,综合分析边坡工程地质条件,对变形机理进行深入剖析,在此基础上采用数值模拟。结果表明:边坡处于蠕滑-拉裂-滑移型滑坡的初始阶段;防治重点是控制边坡的变形,监测结果表明,达到边坡治理的目的。     

基于弹性滑体的边坡失稳尖点突变模型研究

针对含软弱夹层边坡,其滑面介质的应变软化和水致弱化将对边坡稳定带来不利影响.本文通过分析边坡滑体变形及能量积聚对边坡稳定的影响,并根据土剪切变形发生的机理,提出了不同滑面介质位移与滑体高度的函数关系,推导了含软弱夹层边坡的修正力学模型和尖点突变模型.在构建边坡的尖点突变模型时,通过改变势函数积分的上下限把滑体对边坡稳定的影响考虑在内,推导了滑面在不同应变状态下与边坡失稳点对应滑体高度的关系式,分析了边坡出现滑体发生整体平面滑动失稳和滑体溃屈或弯折破坏失稳两种表现形式.通过突变分析发现,考虑滑体作用的边坡系统突发失稳必要条件为k≤2-3/m,对比简化滑体为刚体的突变分析大大缩小了判定边坡突变失稳的条件范围.本文模型是考虑滑体自身变形和能量积聚的初步尝试,为进一步研究边坡稳定奠定了基础.     

边坡开挖诱发滑坡离散元模拟

为直观反映滑坡从形成到变形、破坏的全过程,以边坡开挖诱发的大黄公路1号滑坡为例,在现场调查的基础上,结合室内试验结果,以预测其形成机制和致灾范围。采用离散元模拟技术,根据滑坡工程地质特征建立原始边坡模型,并对边坡开挖前、后2个阶段进行离散元模拟。通过对滑坡及跟踪点运动过程、速度和加速度变化的分析,判断该滑坡目前处于蠕滑滑动阶段、稳定性差。研究结果表明:大黄公路1号滑坡是由边坡开挖引起的以水平方向运动为主的牵引式滑坡;滑坡的运动过程可分为低速蠕滑、高速滑移、减速缓动和自稳调整4个阶段;滑坡若失稳,将对公路来往车辆、行人造成威胁,最大威胁距离达41.3m,公路上的滑坡堆积体可达2.5×104 m3,将严重影响公路的正常运行。     

基于土工离心模型试验的平缓堆积层滑坡形成机理——以四川南江七岭村滑坡为例

2011年9月16日,四川省南江县特大暴雨诱发了1 571处滑坡,造成众多人员伤亡和财产损失。在这些滑坡中65%以上是堆积层滑坡。为了探讨南江县平缓堆积层边坡的滑动失稳机制,作者利用大型离心模型试验,再现了强降雨引起红层地区堆积层边坡的滑动失稳的全过程,获得了边坡变形破坏的特征参量。试验结果表明:天然情况下,边坡变形以沿基覆界面软弱层的蠕滑为主,坡体总体处于蠕滑变形状态;降雨情况下,坡体中后部拉张破裂变形显著,并最终产生整体滑动。通过模型和原型的综合对比分析,该边坡的滑动失稳机制为以蠕滑拉裂为基础、暴雨形成的裂隙静水压力为触发滑动的力学动因。     

露天矿含断层逆倾边坡滑面确定方法及应用

受顺倾断层及弱层双重作用下的露天矿边坡变形破坏机制复杂性影响,提出了含断层逆倾边坡最危险滑面的确定方法.结合白音华四号露天矿工程实际,应用自主研发的刚体极限平衡软件,确定了该矿首采区顶帮含断层及弱层边坡的最危险滑面位置与形态,对到界边坡参数进行了分阶段优化,并通过数值模拟对该方法的可靠性进行验证.研究结果表明:提出的含断层逆倾边坡滑面确定方法与数值模拟结果较接近,可在工程实际中推广应用;白音华四号露天矿顶帮边坡的滑移模式为圆弧-断层-弱层所组合形成滑面的组合滑动,优化后整体边坡角为23°,第三系以上局部边坡角为18°.     

公路高边坡灾变机理及滑动力响应规律分析

降雨是导致和诱发滑坡的主要因素,据调查中国大约68%的滑坡灾害是由于降雨作用所致。为揭示降雨诱因与边坡岩土体劣化变形之间的关联性,以大广高速新丰段边坡为例,对降雨诱发边坡失稳破坏模式展开研究。通过建立降雨与开挖条件下的大广高速新丰段边坡的三维数值计算模型,分析滑坡应力场和位移云场演变规律,确定了滑动面埋深(H=14 m)和滑动面地表出露位置,并发现滑动面出露处呈“后缘张拉V形裂缝、舌部挤压隆起变形”为主的破坏模式,坡面以蠕滑变形为主的破坏模式;开展新丰段边坡“耦合锚索框架梁+抗滑桩”加固设计及可行性数值模拟分析;最后,在新丰段边坡上建立了公路边坡滑动力综合在线安全监测预警系统,揭示了滑动力随降雨量的动态响应规律。结果表明：在抗滑桩加固位置,坡体Z方向变形量减小,最大变形量仅为9 mm,满足边坡控制要求。可见,为类似公路高边坡的安全监测和变形机理研究奠定了理论和实践基础。     

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.     

考虑参数空间变异性的边坡模糊随机可靠度分析

提出考虑土性参数空间变异性的边坡模糊随机可靠度分析方法.按HassanWolff方法对土性参数进行组合,通过确定性分析得到一系列潜在滑面;利用随机场模型描述土性参数的空间变异性,沿各潜在滑面对土性参数进行方差折减;采用降半正态分布函数描述边坡失效状态的模糊性,基于概率积分计算各潜在滑面对应的的可靠度;搜索最小可靠度对应的潜在滑面作为边坡的临界滑面,以最小可靠度作为边坡的可靠度.结合算例分析了隶属函数的形状参数、土性参数相关距离及黏聚力和内摩擦角的变异性对边坡可靠度的影响.     

基于滑移线簇分析的边坡极限平衡有限差分法研究

将有限差分数值计算结果同刚体极限平衡分析方法相结合进行边坡稳定性评价,在工程实践中具有较好的理论及应用价值。基于该思想,将滑移线理论引入边坡滑弧的确定中,采用综合极限平衡方法计算其安全系数,建立安全系数与滑移线的函数关系,实现了最危险滑弧的搜索,并由算例验证了各力学参数对边坡滑面位置与安全系数的影响。结果表明,岩土介质的强度与变形参数对边坡稳定与滑面位置均有影响。该方法是现有边坡稳定计算体系的有效补充。     

高铁隧道洞口段边坡蠕滑机理分析

为了分析某高速铁路洞口段线路发生变形的原因,对边坡变形情况进行了现场监测,并基于监测数据对变形机理进行初步推定,然后结合室内试验数据建立考虑降雨的流固耦合模型,对推定的变形机理进行验证.结果表明:降雨入渗是导致该高速铁路洞口段边坡发生蠕动变形的主要诱因;遇水崩解软化的巨厚全风化云母石英片岩层是该边坡降雨致滑的基础条件;偏压地形为变形提供了便利条件.根据经验证的蠕滑机理,在高山侧增设抗滑桩,对低山侧填土进行了注浆加固,路基前侧增加抗滑桩,有效稳定了明洞填土和路基边坡.     

基于改进狼群算法的边坡极限平衡稳定性分析方法研究

危险滑面的确定与安全系数计算是岩土工程边坡稳定性分析中的经典问题,搜索效率与稳定性系数精度的好坏直接关系到边坡稳定的准确把握与工程决策.首先基于边坡数值模拟计算的应力场,对经典的狼群算法进行改进,采用Python语言编程实现了一种新滑面搜索方法,有效解决了传统搜索方法易陷入局部极限值的缺点,并且可以搜索非圆弧滑面.然后借助一个经典算例和一个工程算例,对方法的可靠性进行了验证与分析.结果表明：改进狼群滑面搜索算法能够轻松高效地得到边坡的最危险滑移面和最小安全系数,潜在滑面与工程推测的滑弧非常接近,相较于传统算法,具有较高的收敛精度和可靠性.研究结果可为边坡稳定性分析提供新的思路和方法.     

顺层牵引式路堑滑坡综合整治方案

通过对粤北山区龙怀高速公路K167公路路堑滑坡成因机理进行分析,得出该滑坡是基于区域地质构造揉皱挤压、滑体岩体破碎、滑带土全风化炭质页岩泥化、滑床强-中风化炭质页岩隔水层、路堑开挖坡脚等因素造成的滑塌。分析滑坡现状、结合地质资料、参照深孔位移监测数据确定滑体最大厚度为20 m、滑坡形态呈近似弧形及滑面位置等。在此基础上,采用GEO-Studio边坡稳定性模块SLOPE/W极限平衡法进行稳定性计算;并采用适当卸载+抗滑桩+锚索框架梁辅以排水措施治理该滑坡。通过2个雨季的考验,变形趋稳,证明该处置措施可行有效。     

转化型二次失稳边坡变形特征及失稳成因分析 ——以余凯高速RK24滑坡为例

RK24滑坡由浅层滑动逐渐转化为深层滑动,是一个转化型二次失稳边坡典型案例.在RK24滑坡详细调查基础上,研究转化型二次失稳边坡的变形特征与失稳成因,并提出相应的治理措施。结果表明:①合理划分滑体横纵剖面,有限的监测数据能准确反映滑体内部变形情况,变形量差值拐点为滑面,稳定区域局部异常点裂隙发育;②丰富松散物源、优势节理构造提供基础条件,降雨或地震诱发边坡失稳,施工和运营过程中的震动效应促使工程滑坡浅层向深层转化;③工程治理需综合考虑二次滑面深度、失稳原因和既有工程的破坏情况等,由于强降雨导致的二次失稳,需加强排水引流,由于震动效应导致的二次失稳,需二次支挡加固。     

有限元强度折减法在膨胀土堑坡滑坍分析中的应用

由于膨胀土路堑边坡滑坍机理复杂，用传统分析方法难以作出合理的分析和解释．有限元强度折减法采用土的非线性弹塑性本构模型，考虑膨胀力的作用，通过对坡体的应力、应变分析计算，可获得其变形过程和潜在滑面，还能采用安全系数来评价边坡的稳定性．为此，在合理考虑边坡土体强度参数取值的基础上，以面力方式引入膨胀力，尝试用有限元强度折减法和Ansys软件，分析了广西南宁-友谊关高速公路膨胀土堑坡滑坍规律，所得结果令人满意．     

贵州发耳煤矿尖山营滑坡特征及成因机制

高陡边坡地形条件进行煤层开采,极易引发地质灾害问题,给地质环境造成很大的破坏。以贵州发耳煤矿三采区的尖山营边坡为研究对象,查明了采空区分布情况及斜坡裂缝体系发育规律,结合该矿区地形地貌特征,分析该滑坡特征及影响因素,总结开采沉陷诱发山体滑坡的成因机制。结果表明:煤层开采后,上覆岩层发生应力重分布,采空区边界形成拉应力集中区;上覆岩层产生以沉降为主的弯曲变形,而在坡肩和坡脚部位产生较明显水平向外位移;变形过程中先在采空区后边界部位产生裂缝,回采煤柱后,裂缝贯通,形成潜在滑面,该滑坡变形机制为塌落沉陷-拉裂-蠕滑。     

露天矿高陡边坡变形破坏机理及稳定性

针对露天矿普遍存在的一类复杂特殊的高陡边坡稳定性及变形区防治的问题,以抚顺西露天矿南帮变形区高陡边坡为工程背景,采用Morgenstern-Price极限平衡法与有限元数值模拟软件RFPA相结合的方法对高陡边坡的变形破坏机理及稳定性问题进行了系统的研究.研究结果表明:抚顺西露天矿南帮变形区高陡边坡破坏机制为前缘蠕滑、后缘拉裂的"坐落-滑移式"破坏,该区域稳定性差,处于不稳定状态.针对南帮变形区存在的问题提出合理的边坡变形综合防治措施.     

某水库溢洪道边坡变形破坏特征及治理对策研究

通过对边坡变形特征的分析,研究了由粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、炭质页岩互层组成的斜向坡高边坡的变形破坏模式,基于模式分析提出了有针对性的治理措施.在工程地质条件分析的基础上,通过不同部位裂缝、岩体松弛及层间错动现象的分析,认为边坡的变形受层间错动带及陡倾坡外卸荷裂隙控制作用明显,边坡中上部沿层间错动带产生拉应力及剪应力集中,边坡下部软岩产生压缩变形,引起块体向坡外及岩层倾向方向的变形,并通过层面和卸荷裂隙向上传递变形,其变形破坏模式表现为阶梯状蠕滑-拉裂变形.由于边坡下游侧为强风化强卸荷带碎裂结构岩体,存在多条软弱夹层,可产生多处潜在剪出口,因此边坡的治理以削方减载为主,并通过预应力锚索框架控制层间软弱夹层的变形.     

露天煤矿顶帮边坡最危险组合滑面的确定方法

分析了露天煤矿顶帮边坡通常所采用的组合滑面的确定方法的不合理性．提出了确定最危险组合滑面位置方法。     

折线型滑面边坡强度参数反演的极限分析上限法

基于极限分析上限定理,考虑孔隙水压力的影响,提出折线型滑面边坡稳定分析计算模型。根据相关联流动法则和内外能耗守恒原理,结合强度折减技术,对折线型滑面边坡稳定性进行分析,得出折线型滑面边坡稳定性极限分析上限解。假定滑坡处于极限平衡状态,即安全系数Fs=1.0,求解不同断面一系列的c和φ组合,然后用图解法确定边坡滑面的抗剪强度参数,不同断面的c-φ曲线的交点即为抗剪强度参数的反演值。以湘西朱雀洞特大滑坡为工程实例进行抗剪强度参数反演分析,并与现场勘测的强度参数进行比较分析。研究结果表明:本文方法有效,反演结果可为相似工程的强度参数确定提供有益参考。