地震作用下复合土钉支护边坡动力响应分析

采用大型有限元软件ADINA对复合土钉支护边坡进行地震响应分析.地震波输入选用常用的EL-Centro波,分析内容包括支护边坡位移、加速度、土钉、锚杆的轴力时程响应.在建立有限元模型时,考虑土体和支护结构相互作用;应用非线性静动力性能的弹塑性M-C模型模拟土体;采用双线形强化模型模拟支护结构;土与支护结构相互作用由接触单元模拟.结果表明复合土钉边坡支护结构比纯土钉边坡支护结构有更好的抗震性能;普通土钉支护最大水平位移发生在边坡顶部,而复合型土钉支护发生在边坡的中上部,尤其是在施加了预应力之后,边坡在地震作用下位移明显减小;土钉和锚杆轴力在地震作用下放大显著,在滑移面附近轴力最大;位移和加速度沿着坡高逐渐增大.     

耦合地震作用对锚固顺层岩质边坡响应分析

利用有限差分软件FLAC3D建立一个锚杆支护的顺层岩质边坡动力数值分析模型,通过分析坡面上的监测点位移响应和加速度响应在不同地震作用下响应,以及不同地震荷载作用下对锚杆轴力大小的影响;证明了竖向地震作用在边坡破坏中的作用。研究结果对锚杆支护边坡的抗震设计起到有益的启示作用。     

格构锚固边坡地震响应的振动台试验研究

设计并完成比例尺为1∶8的边坡大型振动台模型试验,研究格构锚杆框架支护边坡在汶川波水平向、竖直向和水平竖直双向激振下的动力响应特性.研究结果表明:3种激振方式都会使边坡产生水平和竖直向加速度动力响应,且呈现出明显的非线性特征.水平向激振主要产生水平向加速度放大效应,边坡上方动力响应强度比中下方动力响应强度明显,内部动力响应强度比坡面动力响应强度明显;竖直向激振主要产生竖直向加速度放大效应,边坡中上方坡内动力响应强度大于坡面动力响应强度,边坡下方坡内动力响应强度则稍弱于坡面动力响应强度;加速度动力响应峰值放大系数(PGAA)随坡高也呈显著的非线性特征:在水平向激振下,水平和竖直向PGAA都是随坡高非线性增大;在竖直向激振下,水平向PEAA和激振加速度峰值AZmax≥0.400g时的竖直向PGAA随坡高非线性增大;在水平和竖直双向激振下,边坡中下方水平向PGAA和AXmax≥0.400g时竖直向PGAA随坡高非线性增大.3种激振方式下动位移响应主要出现在水平方向上,且呈现出非线性特征.水平向或水平竖直双向激振下,主要产生水平方向的永久位移,其量值接近但方向相反;竖直向激振下产生的水平和竖直向永久位移较小.3种激振方式下主要产生水平方向动土压力响应,响应程度比较接近,呈现出非线性特征,动土压力峰值的最大值都出现在坡中.     

不同锚固方式边坡地震响应与动力有限元稳定分析

为探究地震作用下,边坡不同锚固方式支护效果的差异,考虑锚杆支护与锚杆+预应力锚杆复合支护两种锚固方式,建立三维边坡模型,分析边坡位移、加速度响应、以及锚杆的受力特征.按照平面应变问题考虑边坡稳定性,得到两种锚固方式下边坡安全系数时程曲线.结果表明:复合支护较锚杆支护可更有效限制边坡的变形和坡面峰值加速度PGA放大系数,两种锚固方式锚杆受力特性有所差异.相同地震动作用下,复合支护边坡安全系数较锚杆支护得到提高.     

桩锚边坡支护结构地震响应分析

为了弄清楚桩锚支护边坡的动力特性和抗震机理,考虑土体与支护结构相互作用及其协同工作建立有限元模型,进行了水平地震激励下桩锚支护边坡的动力响应。研究内容包括边坡水平地震响应,桩的地震响应,锚杆的地震响应。结果表明,在地震作用下边坡发生了永久位移,延性大、有很好的抗震性能,锚杆轴力沿全长变化不均匀,在滑移面附近幅度最大,桩内力和锚杆轴力在地震作用下明显增大。     

降雨入渗对锚杆加固多级边坡稳定性分析

降雨入渗对多级锚杆支护边坡稳定性的影响尚不清晰,基于非饱和土渗流-应力耦合理论,采用Geo-studio软件建立了降雨入渗锚杆加固多级边坡的流固耦合有限元分析模型,研究不同降雨持时、雨强时锚杆加固多级边坡的渗流、应力、变形场稳定性变化规律,以及锚杆受力特性。研究表明：随着雨强和持时的增大,锚杆轴力及坡面位移均增大,边坡安全系数降低;第三级边坡的锚杆轴力提升幅度最大;同一级边坡内,坡脚处的锚杆轴力值大于坡顶处锚杆力。     

框架锚杆支护边坡地震响应分析

研究框架锚杆支护边坡的动力特性和抗震机理,包括边坡竖向地震响应、水平地震响应,框架的地震响应,锚杆的地震响应,土压力地震响应.考虑土体与支护结构相互作用及其协同工作建立三维有限元模型,分析双向地震激励下框架锚杆支护边坡的动力响应,给出地震波和阻尼的选取方法.结果表明:在地震作用下边坡发生了永久位移,表明支护边坡延性大、有很好的抗震性能;锚杆轴力沿全长变化不均匀,在滑移面附近幅度最大;每层锚杆的增幅也不相同,中间几层增幅大,上下两层增幅小;框架内力和土压力在地震作用下明显增大.     

锚杆长度对反倾向岩质边坡稳定性影响

以某高速公路层状反倾岩质边坡为实例,采用双弹簧锚杆单元,通过FLAC^3D建立数值分析模型,探讨锚杆长度对边坡稳定性和滑动面的影响规律、锚杆在加固过程中的边坡位移响应,并对边坡锚固及锚杆轴力传递机理进行分析。结果表明,随着锚杆长度增加,边坡安全系数提高,竖向位移和水平位移均减小;锚杆长度变化不会对加固前边坡破坏模式产生影响,其潜在滑动面形状为直线型和折线型;锚杆越长,其轴力越大,且锚固位置在坡底时达到最大值;沿锚杆长度范围内锚杆轴力的分布表现为前端大于后端,先趋于稳定后逐渐减小。     

周期荷载作用下土钉支护的累积效应有限元分析

针对交通荷载下土钉支护边坡的力学特征,将交通荷载简化为循环荷载,以室内模型试验为基础,基于Mohr-Coulomb准则,建立土钉支护动力稳定分析的弹塑性平面应变有限元模型,加载频率为2 Hz,加载幅值为10-30 kPa.研究结果表明:坡面位移随循环加载次数增加而增大,出现明显的累积效应,坡顶沉降出现沉降槽,累积效应不明显;土钉轴力的变化与位置有关,在动载下,靠近坡顶的轴力增加较大,但随着循环加载次数增加出现衰减效应,下部土钉轴力变化不大;室内模型试验结果与数值模拟结果存在一致性.     

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。     

深基坑放坡-桩锚联合支护结构的监测及数值模拟

目的研究放坡-桩锚支护结构变形的演化规律及力学性能.方法以沈阳地区某深基坑为例,分析放坡-桩锚支护结构变形和锚杆轴力的分布情况,采用FLAC3D软件对深基坑放坡-桩锚联合支护结构进行数值模拟,并对现场监测结果进行分析.结果土体摩尔-库伦模型可以很好地描述土体的力学特征.结论基坑四边的中点处发生水平位移最大,角点处最小;支护桩桩顶水平位移最大;地表最大沉降发生在坡顶开挖边线的位置,且水平影响范围在距基坑边缘处15 m.锚杆内力在锚杆的自由段不变,在锚固段随锚固段的增长而变小.     

动力荷载作用下土质边坡加速度响应规律分析

应用FLAC数值模拟技术对土质边坡动力加速度响应规律进行了分析．研究发现：土体滤波与低频放大作用致使边坡加速度响应表现为垂直放大现象;波界面反射与叠加特性致使边坡加速度响应表现为临空面放大现象;PGA放大系数随坡高增加呈现“增加-衰减-增加”三段形态,其衰减现象主要由于坡脚潜在受拉剪滑带的形成所致;地震边坡潜在滑移面下部土体单元加速度响应小,而上部土体单元加速度响应大．     

地震作用下基坑复合土钉支护动力响应参数分析

为了研究地震作用下土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙在不同支护参数下的动力响应,利用大型有限元软件ADINA,对某基坑土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙建立了局部三维有限元模型,研究了土钉倾角、土钉长度、土钉水平间距、搅拌桩嵌入深度对边坡的位移响应、加速度响应、轴力响应的影响.结果表明:地震作用下,开挖面的水平位移峰值、水平加速度峰值、土钉轴力峰值随土钉倾角的增大而增大,随土钉水平间距的增大而增大,随土钉长度的增加而减小;增大搅拌桩嵌入深度开挖面水平位移峰值减小,但水平加速度峰值、土钉轴力峰值的减小并不明显.     

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.     

灰岩与砂土复合地层盾构隧道施工开挖面稳定性分析

采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对灰岩-砂土复合地层地铁隧道盾构施工的开挖面在渗流作用下的稳定性进行分析,探讨了2种复合地层模式下不同埋深和渗流系数对隧道开挖面变形的影响﹒研究结果表明：(1)当地层上层为灰岩,下层为砂土时,隧道开挖面变形主要集中于砂土层,埋深和支护力比越大,开挖面的水平位移越小;埋深10、20和30 m下对应的临界支护力比λ为0.4、0.3和0.1;不同渗透系数下,隧道开挖面均在支护力比λ≤0.3时出现变形突变,且随渗透系数增加,水平位移量也随之增加,并在开挖面下部3 m左右出现最大水平位移﹒(2)当地层上层为砂土,下层为灰岩时,隧道开挖面变形也主要集中于砂土地层,埋深10、20和30 m下对应的临界支护力比λ为0.4、0.3和0.2;不同渗透系数下,当支护力比λ≤0.2时,在开挖面中心上部1～2 m出现最大水平位移﹒     

复合土钉支护内力与变形的模拟分析

为研究复合土钉支护体系中各构件的协同作用机理,应用FLAC-3D软件对纯土钉支护、土钉-预应力锚杆支护、土钉-微型桩-预应力锚杆支护三种支护方式进行模拟分析。结果表明：锚杆的深层锚固作用使各层土钉的轴力相对于纯土钉支护明显减小,且距离锚杆越近的土钉轴力下降越明显;预应力锚杆的挤压作用使土体的可能滑裂面后移,滑移半径增大,基坑边坡的稳定性增强;微型桩的设置,增强了其周围一定范围内土体的强度,改善了开挖后土体的应力场和边坡的稳定性;设置微型桩超前支护后,土钉及预应力锚杆的轴力均下降,但下降幅度不大;在土钉支护中相继增加预应力锚杆和微型桩后,基坑的水平位移明显减少。     

层状岩体边坡锚杆加固效应的数值分析

利用数值计算软件FLAC3D建立层状岩体边坡的稳定性分析模型,采用锚杆单元对岩体边坡进行加固模拟,得到加固后岩体的变形情况以及锚杆的受力情况.研究结果表明:边坡的破坏形式为明显的直线型滑动破坏,滑块的位移从上到下逐渐增大,水平位移最大处位于剪出口位置;层状边坡锚杆加固后,沿节理面发生一定的变形;各监测点位移沿自然坡倾向位置逐渐减小,越往岩体内部受到的开挖扰动越小;由于节理的存在,全长黏结式锚杆的轴力分布为多峰值曲线,峰值均出现在节理面位置;锚杆轴力最大位置可表征滑动面位置.     

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.     

公路拓宽地基强夯振动传播规律研究

利用FLAC 3D数值计算软件,建立了强夯振动的有限差分模型,分析了路侧地基强夯振动在公路路基、路面中的传播规律。以关键测点的振动加速度与锤底土动压力值作为分析指标,分析了夯锤落距(锤重)、夯锤直径对路基、地基的振动和地基加固效果的影响规律。通过公路拓宽室内模型试验,验证了数值分析的可靠性。结果表明,在1 500 k N·m夯击能下,采用6 m的夯锤落距(对应夯锤锤重为25 t)、1.5 m或2.0 m夯锤直径可以获得理想地基加固效果,且对周边环境振动影响最小;路基坡脚处强夯振动加速度较平面地形衰减更为显著;路面结构中振动加速度总体呈现快速衰减趋势,内侧加速度最大值为3.9 m/s2,路面基层、底基层内的强夯振动加速度基本一致,均小于面层的振动加速度。     

循环荷载作用下土质边坡动力响应分析

为研究土质边坡对循环荷载作用的动态响应规律,通过有限元对不同工况下土质边坡的振动响应进行模拟。结果表明,当循环荷载位置及加载频率一定时,边坡各测点竖向加速度、位移和速度响应峰值随循环荷载振幅增大而增大,且加速度和速度大致呈线性关系;各测点响应峰值随边坡高程变化而变化,测点离振源越近,动力响应越剧烈,响应增幅越大;当循环荷载位置及振幅一定时,边坡在1.5~2.5 Hz频段出现强响应,产生对其不利的共振现象;当循环荷载振幅及频率一定时,边坡的响应峰值随着荷载位置距坡肩距离(L)减小而增加,当L超过10 m后边坡振动响应变化幅度趋于不变。研究结果对认识循环荷载对土质边坡的影响及合理评价边坡工程环境振动具有重要的工程应用价值。