滇西南地区软岩隧道洞口顺层仰坡滑移力学特性及加固措施

以滇西南地区玉磨铁路曼勒一号隧道洞口段为依托,针对顺层条件下软岩隧道洞口仰坡滑移破坏问题及相应加固措施进行研究,采用MIDAS GTS NX软件建立隧道洞口仰坡加固前后的三维模型进行模拟分析,依据加固前后洞口仰坡的力学特性提出“注浆锚索+框架梁”的加固措施.研究结果表明：在不影响隧道开挖的情况下水泥砂浆锚索沿顺层岩层法向插入地表注浆加固,可以降低隧道洞口及仰坡所受压应力,仰坡竖向位移最大减少14.26%,纵向位移最大减少43.57%,仰坡稳定性系数为2.1,该加固措施能够抵抗仰坡滑移,增强隧道洞口及仰坡稳定性.“注浆锚索+框架梁”顺层仰坡加固方案经现场施作后加固效果良好,可为相关工程提供参考.     

基于强度折减法的隧道洞口土质高仰坡开挖稳定性分析

基于强度折减法对某公路隧道洞口高仰坡稳定性进行三维分析,并计算不同坡率对仰坡稳定性的影响.以实际工程为依托,在分析中充分利用强度折减数值计算法的优点,在模拟隧道开挖及仰坡加固的基础上计算各种工况安全系数,本文所采用的方法可为今后类似工程提供一定借鉴.     

非均质和各向异性土质浅埋隧道支护力研究

针对土体的非均质和各向异性,以土质浅埋隧道为例,采用极限分析上限法和可靠度方法研究隧道支护力的大小.结果表明,土体非均质和各向异性对支护力的影响程度取决于隧道的埋深.当埋深小于15m时,围岩的自稳能力较差,土体非均质和各向异性的影响不能明显地体现出来,支护力主要随埋深的增大而增大;当埋深大于20 m时,围岩的自稳能力较强,支护力随土体非均质和各向异性的增大发生明显变化,埋深越大,土体非均质和各向异性对支护力的影响越强.可靠度研究表明,非均质和各向异性参数的分布及变异系数的大小对支护力的影响较大,对数正态分布时影响更为明显.建议在土质浅埋隧道设计时,务必考虑土体的非均质和各向异性,防止保守支护增加工程成本或支护力不足引起隧道坍塌.     

考虑土体非均质性的三维土坡稳定性上限分析

基于极限分析上限法,构建了三维土质边坡牛角状对数螺旋锥体破坏机制.通过与经典文献解答的对比分析,验证了方法的可靠性.探讨了忽略土体体积压缩耗能对三维土坡稳定性系数的影响,并分析了不同坡角、不同内摩擦角和不同宽高比三维土坡稳定性随土体非均质性变化的规律.计算分析结果表明,在内摩擦角较大而坡角和宽高比均较小的情况下,土体体积压缩耗能需要考虑;而在内摩擦角和坡角均较大或仅内摩擦角较小的情况下,土体体积压缩耗能可以被忽略.三维土坡稳定性随非均质性的增强而下降,当坡角越小或内摩擦角越大时,边坡稳定性受土体非均质性的影响越大;边坡宽高比反映边坡的三维效应,三维效应强的边坡的稳定性受土体非均质性的影响越大,其稳定性系数在土体非均质性很强时小于三维效应较弱的边坡.     

地震效应下三维高边坡稳定性失效的图表描述

自然界中的土坡滑动失稳常具有三维体型特征,提出基于极限分析上限定理的边坡三维稳定性分析方法.引入刚塑性体的三维旋转破坏机制,并对原有旋转机制进行优化处理,采用强度储备安全系数,通过虚功率平衡方程求得边坡临界高度或临界稳定系数.将分析计算结果用稳定系数表表示,根据边坡的强度参数和坡比查稳定系数表可以方便的求出某一边坡的安全系数,避免了求解安全系数的迭代计算过程.对于地震荷载下边坡的稳定性,将地震荷载拟化为不变的惯性力,采用传统的条分法与极限分析(上限)法进行了分析对比,求解的安全系数在合理的范围之内.     

孔隙水压力作用下抗滑桩加固边坡的极限分析上限解

用对数螺旋线形的破坏机制和极限分析上限法,对抗滑桩加固边坡的稳定性进行了研究。基于构建的抗滑桩加固边坡的破坏机制,推导了抗滑桩加固边坡的内、外功率表达式。通过切线法将土体的非线性破坏准则引入到极限分析方法中,并结合强度折减法建立了抗滑桩加固边坡的安全系数隐式表达式。用最优化方法,计算得到了孔隙水压力作用下的边坡安全系数。在此基础上,分析了抗滑桩加固位置、孔隙水压力以及非线性抗剪强度等参数对抗滑桩加固边坡安全系数的影响。结果表明:土体抗剪强度对抗滑桩最佳布设位置的影响较小;非线性条件下,边坡安全系数随着初始黏聚力的增大而增大,随着抗拉强度和非线性系数的增大而减小。     

不同水位下降模式下非均质及各向异性边坡稳定性分析

针对水位线下降会改变坡内的水力梯度,从而导致边坡失稳问题的出现,采用极限分析法和强度折减法建立二维含水边坡,通过优化迭代确定边坡安全系数Fs,并分别与稳定性图表、有限元方法得到的安全系数进行对比,同时探究水位线下降进程、非均质性、各向异性,以及坡脚等参数对边坡稳定性的影响规律.结果表明:水位高度一定时,非均质系数增加,...     

坡顶张拉裂缝对边坡稳定性影响

为研究竖向张拉裂缝对边坡稳定性的影响,采用极限分析上限法,并考虑稳定渗流场作用,基于边坡的对数螺旋破坏机制,构建了含垂直张拉裂缝的破坏模式,推导了边坡临界高度和安全系数的计算公式.将计算结果与已有未考虑张拉裂缝的极限分析计算结果和极限平衡法的计算结果进行对比.并通过算例分析,研究了孔隙水压力系数变化和抗剪强度参数变化对边坡稳定性以及张拉裂缝临界深度的影响.结果表明:采用的破坏模式是合理的,张拉裂缝的存在降低了边坡的稳定性.强度参数增大提高了边坡的安全性,但随着孔隙水压力的增大,内摩擦角的增大对边坡安全系数增大的影响程度降低,而粘聚力的影响则变化不大;裂缝临界深度随着粘聚力和内摩擦角的增大而增大.     

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。     

基于能量原理的均质土坡临界坡高计算

针对黏聚力较小的均质黏性土坡有可能产生沿直线滑裂面及沿对数螺旋滑裂面滑动的情况,利用能量原理和土坡极限分析的上限定理,推导了坡顶倾斜的土坡沿直线滑裂面滑动的临界坡高,得到黏聚力较小的黏性土均质边坡产生沿直线滑裂面的破坏,其临界坡高与坡顶面倾角α无关,只与土体的抗剪强度c,ψ及密度ρ和坡体倾角β相关的结论.将该结果与同类...     

抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定

为合理分析抗滑桩加固后的边坡稳定性及确定最危险滑动面和最优桩位、桩长,基于有限元极限分析软件OptumG2建立抗滑桩加固前后的边坡数值模型,通过与已有研究中的边坡算例进行对比,验证了本文数值分析方法的合理性;然后,基于算例验证的对比结果,讨论了OptumG2的2种分析类型(重力乘数与强度折减)的区别并认为基于强度折减极限分析得出的安全系数偏于安全;最后,探讨了边坡坡度及抗剪强度(内摩擦角与粘聚力)对安全系数、最优桩位及桩长的影响,分析了抗滑桩加固后的最危险滑动面变化规律,根据参数分析结果拟合出安全系数公式,得出一些规律性的结论并总结了4种常见的滑动面形式及其形成条件,可为后续边坡稳定性分析理论研究提供参考,具有一定的理论及工程应用价值.     

圆形隧道环向存在隐伏充填溶腔时防突岩墙的上限稳定性分析

岩溶隧道施工中遭遇高压充填溶腔时,若防突岩墙的稳定性不足易造成突水突泥等地质灾害.因此基于极限分析原理提出了一种分析防突岩墙稳定性的研究思路.针对隧道环向遭遇隐伏充填溶腔的工况,利用广义切线法获得Hoek-Brown非线性破坏准则的转化强度参数,构建了岩墙二维计算模型.并结合上限原理与强度折减技术,将安全系数引入能耗分析过程,达到了表征防突岩墙稳定性的目的.最后,通过优化分析,探讨了岩墙安全系数随各参数的响应情况.研究结果表明:除围岩重度参数外,岩墙厚度、溶腔充填物压力、隧道支护压力、圆形隧道断面直径、单轴抗压强度、Hoek-Brown常数等,都对岩墙安全系数的变化影响显著.此外,将方法应用至"宜万铁路"、"忠垫高速"和"恩来高速"的岩溶隧道中,良好的结果验证了方法的可行性.     

基于上限定理的含裂缝边坡稳定性图表分析方法

大量地灾现场勘测发现,滑坡外表面广泛分布着裂缝,在地震、静水压力、边坡超载等条件下均会加剧裂缝边坡失稳.为详细分析含裂缝边坡在不同条件下的安全性能,文章通过强度折减法结合极限分析上限定理,建立了综合性分析任意深度、位置的临界裂缝边坡稳定性的评估方法,推导得到安全系数求解方程,并优化了算法:将随机搜索法与非线性序列二次规划法相结合,解决计算中的大量迭代问题和易陷入局部最优解等问题;还原了裂缝边坡的形态并与经典结构、有限元计算结果对比验证.结果表明:与经典解相比,优化后算法显著提高计算稳定性与准确性;不同的工况条件会对边坡稳定性产生较大的影响;相同参数设计下,不利的工况易产生更深的裂缝.最后利用研究结论绘制了一系列的安全性图表,可作为工程师进行边坡安全性初步快速评估的依据.     

块裂层状岩质边坡稳定性极限分析上限解

采用室内模型试验仿真构造了顺层和反倾斜块裂层状岩质边坡,分别定性地确定了可能出现的两种类型边坡的破坏模式,并根据实际工程中可能出现的边坡破坏特征,进一步拓展了这两种类型边坡的破坏模式,使其更具有普遍性.然后根据极限分析上限法基本原理,对室内模型试验结果进行分析求解,验证了极限分析上限法在该类型边坡稳定性分析中的适用性,并使极限分析上限法演绎到普遍破坏模式中.这进一步拓展了极限分析法的应用范围,为块裂层状岩质边坡稳定性分析提供了一种有效的分析手段.     

堆石坝边坡稳定分析的一种方法

堆石坝边坡稳定分析的一种方法邵龙潭，韩国城（土木工程系）关键词：边坡稳定；有限元分析；数学规划分类号：ＴＵ４３２；ＴＵ４４１．３５对于确定的坝体断面，在给定的作用荷载条件下，边坡稳定分析实际上包括两个方面：一是选定合理的边坡稳定评价函数；二是在给定的...     

基于ABAQUS强度折减法某铀尾矿坝稳定性分析

将ABAQUS有限元软件和强度折减法相结合,充分利用ABAQUS的强大后处理能力对某一铀尾矿坝稳定性进行分析.通过把坡面的特征控制点的位移突变和滑移面塑性区从坡脚到坡顶的贯通作为边坡整体失稳的标志,当滑移面的塑性区贯通,塑性应变和特征控制点的位移发生突变时,则坝坡就处于滑动破坏临界状态,而此时的强度折减系数就定义为坝坡稳定的最小安全系数.通过某铀尾矿坝稳定性分析的实例,可以准确形象的预测出坝潜在坡滑动面的位置和评价坝坡的稳定性,尤其对地形复杂的边坡稳定性分析简单适用.     

土与强风化岩双元边坡圆弧-平面破坏模式与支护设计方法

为了探究土与强风化岩边坡中强风化岩不破坏的临界坡率及稳定性判断方法,基于济南地层,得出适用于数值模拟的土层参数,并利用强度折减法求出边坡的临界坡率,为施工提供参考。针对强风化岩不破坏的边坡,运用改进的瑞典条分法求出边坡安全系数解析解,并利用滑移线场法求出滑移线,为安全系数解析解的应用提供依据。结果表明,岩层厚度超过边坡高度1/2或坡率大于1:0.5时,强风化岩一定破坏;解析解得出的安全系数偏小,有利于工程安全;针对土与强风化岩边坡,文中结果可确定边坡破坏区域,设计支护方案。     

非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力的极限分析

采用土体非线性破坏准则,基于浅埋隧道的泰沙基破坏模式,利用极限分析法中的上限定理,推导非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力的计算公式。运用序列二次规划算法进行优化分析,得出围岩压力上限解的最优值。研究结果表明:当非线性系数m=1时,非线性破坏准则变成线性Mohr-Coulomb准则,本文方法的计算结果与泰沙基极限平衡法的计算结果比较接近,证明了本文方法的有效性;非线性系数对围岩压力上限解有较明显的影响。