岩质高边坡动力稳定性评价方法与应用

以上海地区天马山采石深坑岩质高边坡为研究对象,围绕岩质高边坡工程中的动力抗滑稳定性问题,通过室内试验和现场试验,对影响岩质高边坡稳定性的地质构造、场地工程条件等内在因素进行分析.采用有限元动力分析法对高边坡在地震载荷作用下的动力响应特性进行分析,探讨地震荷载作用下,影响岩质高边坡稳定性的因素、地震荷载与岩质高边坡失稳破坏之间的关系,并采用动力有限元法与强度折减法相结合的方法进行动力抗滑稳定性研究.结果表明：地震荷载作用下的水平推力对深坑酒店的稳定性影响很大,边坡顶部岩体存在向坑内整体倾覆的危险;边坡动力失稳及动力安全系数的确立可采用位移突变的方法.
     

基于动三轴试验的黄土高边坡地震稳定性分析

以山西某机场边坡为例,对其场区的黄土进行了固结不排水的动三轴试验,得到了材料的动力特征和模量衰减曲线。应用有限元软件分析了在地震荷载作用下机场边坡的稳定性,拟合模量衰减曲线作为滞后阻尼参数;并结合数值分析的方法,建立了该边坡的计算模型。为了分析其稳定性,在边坡上设置5个监测点进行模拟。计算结果表明:地震荷载下,水平位移随坡高的增加而增大,坡脚处的竖直位移达到最大值0.88 cm。当地震波加速度达到最大时,位移累计值也相应的达到最大;地震荷载作用下的水平推力对边坡稳定性有较大影响;边坡的塑性区域主要集中在边坡坡面。     

储煤仓高边坡加筋土数值模拟

针对黄土区储煤仓高边坡回填土稳定性较差的情况,利用非限性有限元法建立加筋边坡稳定性计算模型,分析高边坡加筋土土体强度、坡背面板及筋带空间位置与安全系数的关系。结果表明,对高边坡回填土进行加筋带加固显著增大了边坡的承载能力和安全系数;土体强度(土体摩擦角和黏聚力)增加,边坡稳定性明显增大;加筋层数增加边坡的稳定性增大,但存在适当范围;坡背面板的加入增加了边坡的稳定性,但工程造价也随之增加。该研究为高边坡加筋土的有效利用提供了参考。     

耦合地震作用下阶梯型边坡的动力响应与稳定性分析

对某阶梯型多土层边坡,采用原始记录的EI centro水平、竖向地震波作为地震动输入条件,引入位移、速度、加速度等3量的放大系数对边坡坡面的动力响应特性进行描述,并进行动力稳定性分析.计算结果表明:在地震作用下,边坡坡面质点的位移、速度随高程的增加呈增大的趋势,而加速度随高程的增加呈不规则变化;耦合地震作用下的动力响应比水平地震更为剧烈;在耦合地震作用下,坡面质点的水平三量峰值与竖向三量峰值之比的大小顺序为:速度(3.59)位移(2.66)加速度(2.20);采用两种动力稳定性分析方法计算的安全系数大致相同,计算结果相差在5%以内,且耦合地震作用下的安全系数要略小于水平地震作用下的安全系数,说明在工程上需要考虑耦合地震的影响.     

基于Quake/W和Slope/W耦合方法的地震作用下水库边坡稳定性的分析——以小锡伯提水库为例

为更准确地分析地震作用下水库边坡的稳定性,结合地质勘察资料,选取典型边坡断面利用Quake/W和Slope/W耦合建立数值模型,以小锡伯提水库为例,分析其在水平地震波加速度峰值为0.05g的情况下,不同监测点的位移、加速度、速度响应情况以及边坡的位移场、应力场、应变场,并对地震作用下安全系数时程曲线进行解析。结果表明:地震作用下边坡的安全系数由天然状态下的1.036降到0.892,稳定性显著降低,不满足工程长期运行安全要求;最危险滑面在边坡中部,呈近似圆形沿破碎带下滑,与地质勘探结果相吻合。本文为利用Quake/W和Slope/W耦合分析解决边坡动力问题提供了参考案例。     

基于反应谱分析的边坡动力响应与地震稳定性数值模拟

针对地震作用下的边坡稳定性分析,基于反应谱理论,提出了一种同时考虑了地震动力特性的反应谱法动态分析方法。该方法通过震动峰值加速度和边坡各岩土体单元的节点地震响应加速度谱值,计算出单元的地震影响系数,进而进行强度折减,得到滑动面的安全系数。在此基础上,对某边坡进行了动力稳定性分析,首先采用ANSYS分析地震作用下的边坡模态和反应谱,结合FLAC~(3D)计算弹塑性变形下的边坡稳定性,得出不同工况下边坡稳定性安全系数。实践表明,反应谱法动态分析对地震作用下边坡稳定性具有较好的理论与应用价值。     

地震拟静力效应下双组节理顺层岩质边坡稳定性分析

基于极限分析上限法理论,并考虑地震荷载效应,对双组节理顺层岩质边坡的稳定性进行分析.结合强度折减技术给出了岩石边坡安全系数的计算公式,采用序列二次规划法(SQP)对安全系数F_s的目标函数进行优化计算;在不同地震荷载作用下,将极限分析上限法计算的结果与离散元数值模拟的结果进行对比验证,二者所计算出的安全系数较为接近,最大误差不超过4%,且滑动面也较为吻合,表明了该方法的正确性.参数分析表明:坡高、节理内摩擦角、节理倾角组合以及地震效应均对边坡安全系数及潜在临界滑裂面有重要影响.     

考虑地震影响的地下连续墙稳定性拟静力法研究

研究了在地震作用下,地下水位、锚杆极限抗拔力、土体的内摩擦角及墙体嵌入深度对地下连续墙稳定性的影响.土压力和水压力以及墙体的惯性力利用"一般楔体地震分析法"计算.墙体的稳定性利用拟静力法,从抗倾覆安全系数和抗滑移安全系数的角度分析.实例计算结果显示:随着地震水平加速度系数的增加,其稳定性逐渐降低;非开挖侧地下水位高度、土体内摩擦角、锚杆极限抗拔力以及墙体嵌入深度对地下连续墙的稳定性也有着重要影响;此外,土体的内摩擦角对地下连续墙的抗滑移安全系数的影响比抗倾覆安全系数的影响大,而锚杆极限抗拔力对墙体抗倾覆安全系数的影响相对比较大.     

考虑渗流和地震时的砂土边坡稳定性计算

基于极限平衡理论,以砂土边坡为研究对象,推导了渗流和地震存在时拟静力法和拟动力法边坡安全系数的计算表达式。通过程序求解,与已有算例对比表明,计算结果基本一致,验证了2种方法解析式的合理性。参数分析表明,水位越高,边坡失稳越严重,水力梯度与安全系数基本为线性关系。渗流方向向下时,稳定性随水力梯度的增加而增大;渗流方向向上时,变化规律相反。水平地震加速度系数对稳定性的影响剧烈,竖向地震加速度系数对稳定性影响较小,简化计算可以忽略不计。最终得出拟静力法的解析式,简单、实用,而拟动力法则可以更为全面地考察砂土边坡稳定性随时间变化的特点。     

地震作用下岩石边坡稳定性有限元模拟

为研究地震作用下岩石边坡的稳定性问题,根据实验室直剪实验结果确定了完整的岩石样本的抗剪指标参数,并根据岩体裂隙间距对其进行了弱化折减.采用有限元强度折减方法评估了含节理岩石边坡的稳定性,计算了临界滑移面的安全系数.通过Drucker-Prager破坏准则判断岩石边坡有限元模型中每个单元的滑移状态.采用准静态方法模拟岩石边坡地震作用荷载,讨论地震动力放大系数对边坡抗滑稳定性安全系数的影响.基于有限元分析结果,确定不同地震作用组合下岩石边坡在极限状态下的塑性区分布和滑移面的安全系数.     

土工格栅加筋坝坡的抗震效果研究

文章应用动力弹塑性分析方法对土工格栅加筋坝坡的抗震效果进行了研究;通过分析强震作用下坝体的地震反应特性,在加速度反应较大的坝坡——坝顶(1/5H)范围,对称铺设土工格栅;根据地震作用后坝体的剪应变、永久位移以及稳定安全系数来评价其抗震加固效果,同时研究了高土石坝加筋后的破坏机理.结果表明,土工格栅加筋能加强坝顶区堆石体...     

库岸加筋土挡墙在地震和涌浪作用下的稳定性分析

为研究不同筋材条件下的库岸加筋土挡墙在地震和涌浪共同作用下的稳定性,采用两种简化破裂面形式,运用拟动力法和水平条分法推导出其所受筋材总拉力与临界破裂角的计算公式。算例分析结果表明,临界破裂角随着竖向地震加速度系数和内摩擦角的增大而增大,随着水平加速度系数的增大而减小;筋材总拉力随着地震加速系数以及上游水位的增大而增大,随着土体内摩擦角、上游水位以及涌浪高度的增大而减小。当条件相同时,可延展性筋材所承受的筋材总拉力大于不可延展性筋材。     

地震和降雨条件下黄土高填方边坡稳定性分析

针对地震和降雨会影响黄土高填方边坡稳定性的问题,采用地震动力计算、完全流固耦合计算和强度折减计算,对正在使用的黄土高填方边坡进行分析,并对边坡土体位移时程、加速度功率频谱、吸力、有效应力和最小安全性系数进行分析,研究地震和降雨入渗条件对正在使用的黄土高填方边坡稳定性的影响.结果表明：地震作用对黄土高填方边坡表层土体作用大于填方基底土体作用;降雨入渗对边坡土体的影响范围为表层土体和浅层土体;降雨入渗使得边坡表层土体的吸力和有效应力减小,而使浅层土体局部吸力增大;降雨过程中边坡表层土体有效应力减小,浅层土体有效应力先增加后逐渐减小;地震后降雨入渗引起边坡最危险滑移面区域发生改变,降雨速率和降雨持续时间均对最小安全性系数有影响,降雨结束后边坡最小安全性系数降低.该研究为三维条件下地震和降雨入渗对正在使用的黄土高填方边坡稳定性研究提供参考.     

基于模型试验和数值模拟的土工格室加固高填路堤稳定性：以新疆G216线民丰段为例

为研究土工格室加固高填路堤的稳定性,通过开展室内模型试验,分析了在持续荷载作用下素土边坡和土工格室加固高填路堤边坡的沉降量和最大水平位移;基于室内模型试验,建立有限元模型,分析了不同加固条件下的坡顶沉降量、最大水平位移及土工格室应变,研究了土工格室高度、铺设间距以及不同铺设部位对高填路堤稳定性的影响。结果表明:铺设土工格室能降低边坡土体的沉降量和最大水平位移,进而提高边坡的承载力;素土边坡剪应变自坡顶至坡脚形成贯通的滑移带,铺设土工格室后,滑移带的位置由边坡表层深入坡体内部,且滑移带未完全贯通;增加土工格室的高度,边坡的沉降量和最大水平位移先减小后趋于稳定,安全系数先增大后逐渐平缓;边坡的沉降量、最大水平位移随土工格室铺设间距的增大而增大;减小土工格室铺设间距0.6~0.7倍,最大水平位移降低1.5~2倍,坡顶沉降量减小1.5~1.8倍,安全系数增大1.1~1.3倍。高填土路堤的侧向位移主要发生在边坡底部H/3处,在边坡底部H/3处减小土工格室的铺设间距、增加土工格室的高度能更好约束侧向位移和沉降量,是提高路堤稳定性更为经济合理的加筋方案。     

兰新铁路青海地区加筋土路堤边坡稳定性分析

以兰新铁路第二双线青海地区路基工程为研究对象,应用有限元数值模拟分析法对其进行研究。通过拟定几何尺寸、确定设计参数及边界条件后构建加筋土路堤有限元模型,并对有、无加筋材料的路堤边坡和影响加筋土边坡稳定性的因素两方面对比分析后,得出相关结论。模拟分析表明,有加筋土的路堤边坡水平最大位移明显减小且安全系数较高;加筋材料的长度和层间距对边坡稳定性有一定影响,两者均有一最佳值。     

边坡土钉支护动力有限元分析

为了研究边坡土钉支护在地震作用下的动力特性和工作性能,运用大型有限元软件ADINA,对支护结构建立了整体三维有限元计算模型,并进行了动力有限元模拟分析,研究内容包括水平地震作用下支护结构的土钉轴力响应、位移响应、加速度响应.计算结果表明:(1)地震使每排土钉轴力增大,且每根土钉轴力最大处增幅明显;(2)地震没有改变边坡潜在滑移面的位置;(3)地震作用下,坡顶的水平峰值位移和峰值加速度最大,说明坡顶附近土层的地震响应最激烈,所受的地震力也最大,较容易发生破坏.这些结论可为边坡土钉支护的抗震设计提供参考.     

基于Matlab的土坡稳定分析的解析计算

采用精确积分代替有限条块的求和,得到土质边坡稳定分析的瑞典法和毕肖普简化法的积分表达式,有效地避免了条分法中由于土条数目与宽度的选择所带来的误差.在程序编制过程中,除了考虑土质的非均匀性外,还考虑到实际工程中坡顶及土层面往往呈非水平状态,采用折线型坡面和土层面来模拟实际边坡,利用Matlab语言的内置函数,极大地简化了程序的编制,扩展了积分法在边坡稳定分析中的应用.并利用横向和垂向相结合的二维搜索算法搜索临界圆弧滑动面.通过算例表明,此方法的计算结果是正确合理的,可用于土质边坡稳定分析.