基于PhotoInfor的边坡开挖效应模型试验

为了研究开挖效应对残积土坡坡体内部变形特征及边坡失稳机理的影响,以福宁(福鼎—宁德)高速公路某高路堑边坡为原型,依据相似理论设计地质力学模型所需相似材料及其合理配比,结合自制监测系统和数字照相量测技术,开展基于PhotoInfor的多级边坡开挖效应模型试验研究,分析多级开挖过程中模型边坡坡体位移及应力的变化规律。研究结果表明:开挖过程中边坡坡体变形是由缓慢至加速滑动的渐进过程,坡体中部和坡脚开挖时,坡体内部位移增长速率最快;坡体上部位移大于下部土体位移,且从坡体内部向临空面方向位移逐渐增大;边坡在开挖过程中坡体内部土体应力分布不均,坡脚处应力集中度高,边坡前端推力随着开挖过程逐渐增大;开挖卸载效应打破了边坡原有应力平衡,坡体后缘出现张拉裂隙,裂隙在整个开挖过程中不断发育、扩展和连通,形成贯通裂缝及滑动带,滑动带的形成过程与应力集中→释放→转移→重新调整造成的局部应变集中现象一致;开挖效应具有一定时效性,应力与位移变化并不同步,应变集中具有一定的滞后性,对此类边坡的早期监测,应以水平位移增长速率为控制指标,后期监测应兼顾水平位移和应力水平增长速率,两者缺一不可。该研究成果可为中国东南沿海地区多级边坡开挖的预警监测和支护加固提供重要依据。     

降雨条件下阶梯状黄土边坡稳定性试验

为揭示黄土公路阶梯状高路堑边坡在降雨条件下的稳定性状,依托陕西某高速公路黄土路堑边坡工程,进行了现场试验和数值模拟,并通过离心模型试验,研究了阶梯状黄土高路堑边坡在降雨条件下的变形发展过程、坡面降雨入渗规律、涵水与护坡作用以及稳定性分析。研究结果表明:非饱和黄土阶梯状多级矮坡在降雨条件下,边坡的变形存在先垂直、后水平的特点,发生破坏前,会发生明显的侧向变形,在坡内很短距离无水平应变;一般降雨不会影响对阶梯状高边坡的整体稳定性;阶梯状路堑边坡能充分利用黄土的直立特性,来消除降雨对坡面的冲刷,最大限度地减少坡面产流,增加坡面的降雨入渗量;阶梯状路堑边坡还具有边坡防护、水分涵养与景观美化等功能,具有良好的工程和应用价值。     

皖南某高速公路四号边坡变形机理及稳定性分析

皖南某高速路高边坡地质条件复杂,从坡中部至坡顶处均出现明显的倾倒变形迹象,并在边坡左侧发生过垮塌.通过对该边坡的地层岩性、岩体结构和边坡开挖等因素的分析研究,阐述了其变形机理,揭示了其弯曲-倾倒和滑移复合的变形破坏模式.这一变形机理的产生是由于原始地形较陡和坡体强烈卸荷,在开挖的触发下引起上部陡倾岩体向坡外弯曲变形,沿顺坡向结构面滑移拉裂.采用二维有限元数值模拟,分析了这类边坡在开挖过程中的应力和变形的特征及其变化规律,以验证上述的破坏机理模型.     

锦屏水电站左岸拱间槽坡内洞室开挖对边坡稳定的影响分析

以锦屏水电站左岸拱间槽坡内洞室开挖引起的边坡稳定分析问题为例,构建基于洞室群开挖对已有边坡的稳定性影响分析方法,为实际工程设计提供分析基础。通过洞群开挖时引起的坡体滑面处的应力的变化,把洞群开挖引起的坡体应力变化看成是渐进式变化过程,得到边坡整体安全系数的评价公式。采用有限元数值模拟方法,对锦屏一级水电站左岸拱肩槽边坡,通过分析坡内洞室开挖引起的坡体应力变化调整,分析研究坡体潜在滑面上的安全形态变化规律。系统模拟了由于洞室开挖引起坡体的应力调整变化,较真实地分析了边坡潜在滑动面超限应力的逐级释放、转移过程,进而根据滑面应力调整结束后的滑面真实应力分析了其安全系数的变化规律。     

基于剑桥模型破坏准则黄土高边坡稳定性研究

对剑桥模型的破坏准则并进行了补充改进,使其适用于黄土高边坡稳定性分析。通过室内试验取得了不同含水量下黄土的抗剪强度参数及对应的临界应力比。采用FLAC有限差分软件对不同坡角的边坡进行数值计算;并用MAPGIS软件DTM空间分析功能对计算结果进行图形后处理。基于以上工作,研究黄土高边坡体内应力分布特点、黄土高边坡稳定的应力影响因素、潜在不稳定区域和边坡破坏模式。探讨含水量变化对边坡临界应力比和实际应力比的影响规律,分析应力比变化对边坡稳定性影响程度。揭示随着含水量的增加,内摩擦角和黏聚力减小对边坡稳定性影响的不同力学意义。     

隧道洞口段边坡开挖稳定性及加固设计

依托庙岭隧道实际工程,基于Hoek-Brown准则并通过数值模拟重点分析隧道开挖对洞口段边坡的扰动影响,获得了边坡滑移的危险区域及锚固影响范围,对锚固设计方案进行了优化.研究结果表明:隧道开挖之前坡体应力变化场比较均匀,主要是水平向的位移为主,位移主要集中在断层破碎带周围,在边坡上亦有一定范围的潜在滑移面,尤其是在断层破碎带的影响下,可能产生较大地表沉降及沿坡体向下滑移趋势;锚固支护方案较好的减小了边坡的变形量,边坡在隧道开挖过程中存在一定范围的开挖扰动区域与锚固影响区域,开挖扰动区域大约在开挖面周围50 m内,锚固影响范围一般在15~45 m;在高应力范围的基岩中,可以适当调整锚杆作用方向来加固土体、优化设计.     

开挖及降雨作用下土质边坡变形 破坏机理

本文基于现场变形调查和数值模拟分析,研究了华安县大坑村滑坡在人工开挖以及降雨条件下的变形特征,计算了不同开挖时步以及不同工况下的边坡稳定性系数,并探讨了该滑坡的变形破坏机理.结果表明:开挖过程中,边坡前缘抗滑阻力减小,前缘部位最先产生变形,牵引中后缘坡体表面产生张拉裂缝,降雨期间雨水沿裂缝渗入坡体,岩土体容重增加,岩土体抗剪强度降低,最终诱发深层滑移破坏.分析表明,人工开挖及降雨入渗是大坑村土质边坡产生深层滑移破坏的主要影响因素.深层滑移破坏后,边坡岩土体结构松散,在暴雨作用下,再次诱发滑坡前缘浅表层松散体产生圆弧面滑移破坏.     

梅列互通滑坡的历时变形分析及治理效果评价

为复杂高边坡滑坡病害的预防与治理提供借鉴与指导作用,基于坡体变形测斜实测数据,并结合地质钻孔资料与坡面逐级开挖观测资料,对梅列互通高边坡滑坡病害的发生与发展规律与预防措施进行了分析研究。结果表明：施工开挖对坡体稳定度的影响规律同坡体的宏观历时变形破坏表征具有一致性;从坡体测斜位移监测曲线来看,应急锚固和根治锚固工程都有效地抑制或减小了加固坡体范围内的变形,应急锚固在抑制坡体变形的同时影响或增大了坡体深部的变形;根治锚固工程首先抑制住坡体深部变形的发展,继而使坡体的浅部变形趋向停止。综合分析各工况阶段的监测结果表明,梅列互通边坡滑坡经治理后,坡体已趋于稳定状态。     

玄武岩纤维增强复合材料锚固边坡与无支护边坡加速度响应对比研究

中外学者对于路堑高边坡的研究主要集中在其失稳机制及数值模拟方面,而对于路堑高边坡破坏特征方面的试验研究较少,对新型玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)锚固结构下路堑高边坡动力学方面的研究就更加稀缺。鉴于此,以云南省功东高速公路的大营盘(K39-K41)碎石土边坡为典型工点,开展BFRP锚索+框架结构加固边坡及无支护边坡的振动台对比试验,旨在为BFRP锚索加固高边坡的动力合理性设计提供科学依据。通过试验现象分析可得:相较于无支护侧边坡而言,BFRP锚索在高边坡的加固过程中可以有效地提高边坡的整体稳定性;无支护侧坡面加速度的峰值随着高程的增大呈现"锯齿形"形状,且在四级坡和五级坡之间可能出现潜在的滑面;有支护侧坡面加速度的峰值随着高程的增大整体上呈现逐步增大的趋势,加速度随着高程放大的效应明显存在。     

广东地区花岗岩风化残积土路堑边坡的冲刷稳定性模糊评价

广东省境内花岗岩分布广泛,风化残积土路堑边坡坡面冲刷严重．文中分析了广东省境内花岗岩风化残积土路堑边坡冲刷稳定性的影响因素,据此选定坡面冲刷稳定性模糊评价的评价因素及其隶属函数,建立合理的模糊评价模型．采用模糊评价方法对广东省英德地区典型花岗岩风化残积土路堑边坡工程实例进行坡面冲刷稳定性评价,以验证所提出的方法的有效性．结果表明：花岗岩路堑边坡未经加固处理时,坡面冲刷稳定性差;通过坡面土质改良和坡面框架植草防护后,抗冲刷稳定性显著提高;路堑边坡冲刷稳定性的模糊评价方法具有较广的适用性．     

锚喷网技术在路堑高边坡防护中的应用

阐述了锚喷网技术在路堑高边坡防护中的应用,包括设计方案及材料要求、施工方法及技术措施、现场检测等内容,指出应通过提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度,减小岩(土)体侧向变形,增强边坡的整体稳定性。     

基于一阶二次矩阵的寒区土质高切坡稳定可靠度分析

以寒区土质高切坡为研究对象,构建了寒区土质高切坡浅层滑动失稳模型,基于极限平衡原理和可靠性原理,建立了寒区土质高切坡的可靠指标和失稳概率计算方法。以G580线和田至康西瓦公路段K86+780～K86+840土质高切坡为例进行了寒区土质高切坡可靠度计算,并分析了各种因素对寒区土质高切坡失稳概率的影响规律。结果表明,该方法建立的可靠指标与失稳概率计算方法可以用于寒区土质高切坡稳定性分析,并且当融化深度大于1.4 m时高切坡失效概率迅速升高,1.4～2.1 m失效概率增长74.4 %,当融化深度大于2.1 m时坡体处于不稳定的状态;当土质高切坡粘聚力从8 kPa增长到14 kPa的时候,失稳概率降低约88.4 %,稳定系数增长0.45;当土质高切坡内摩擦角从15 °增长到23 °时,失稳概率降低约15 %,稳定系数增加约0.07;当土质高切坡坡率由0.5增加到0.8时,边坡失稳概率由26.5 %增长到61.4 1%,坡率到0.8时为峰值,大于0.8之后失稳概率逐渐减小,到1.5时失稳概率降低至25.2 %,降低约36.21 %。     

甘肃舟曲河那滑坡变形特征及孕灾机理

针对2018年7月甘肃省舟曲县武坪乡发生的河那滑坡,结合地质资料、卫星遥感影像以及现场调查资料等多源手段,为了探明滑坡滑动范围、发生特征以及赋存环境;通过钻探和井探结合取样的方式,在室内和现场开展相关试验,厘定滑坡区的地层特性、滑带及滑体的岩土力学性质及特征,并对滑坡孕灾机理进行深入研究。结果表明：河那滑坡为堆积层推移式滑坡,具有多级、多层、长距离的变形特点;滑坡滑面(带)主要为土质滑带,该滑带是现状滑动变形的主导。归结了滑坡堆积层孕灾机理。首先,受频繁地震的影响,滑坡堆积体中上部变形产生较多裂缝,岩土体强度劣化,坡体开始产生蠕动;其次,在短期强降雨作用下,水岩作用使得裂缝进一步扩张,造成内部岩土体加速软化,形成软弱夹层,蠕动变形加剧;最终,坡体滑动。河那滑坡具有明显应力-渗流-损伤共同作用的特点,是典型的震后降雨致灾滑坡。可见,河那滑坡的复活是多重因素在特定时空顺序作用下发生的具有复杂变形特征的多级滑坡。     

新疆粉土类斜坡水劣化变形破坏试验及模拟研究

含水率对于粉土强度特性影响较大。尤其是对于粉土类土质边坡,天然状态下稳定性较好,但遇到暴雨或者持续性降雨等情况下,容易触发不稳定斜坡发生滑动。以乌鲁木齐某地铁沿线土质斜坡为例,现场取样后通过人工改变粉土含水率进行三轴压缩试验,综合分析围压及含水率对抗剪强度耦合影响,并将不同含水率下的强度参数运用至三维颗粒流程序(PFC)建立的边坡模型,研究边坡的变形破坏特征。结果显示:内摩擦角随着含水率的增加而不断减小,黏聚力则随着含水率的增加呈现出先增大后减小的变化特征,且下降幅度远大于上升量。抗剪强度与黏聚力具有相近的变化规律。土体强度衰减后,斜坡的变形破坏机理表现为后缘拉裂-坡体中部牵引-前缘剪出的特征。以滑带节理裂隙和滑体位移的分布为评价指标,从微观角度研究随着粉土含水率的增加,坡体变形破坏发展全过程。为该类滑坡在降雨作用下的稳定性评价及防治提供理论支撑。     

地形偏压隧道地表处理措施分析

以回头沟隧道工程为依托,对削坡法、回填法、地表注浆法等偏压隧道地表处理措施进行数值模拟,从控制围岩变形、减小围岩应力出发,分析不同地表处理措施对隧道偏压产生的影响。结果表明:削坡法将坡比由1∶1.65削至1∶2和1∶2.5后,左右拱肩位移差分别降低了52.7%和75.3%,对围岩竖向位移影响差别较大;回填法将坡比由1∶1.65回填至1∶2和1∶2.5后,左右拱肩位移差分别降低了48.9%和50.0%,对围岩竖向位移影响几乎相同;注浆法注浆后,拱顶及左、右拱肩的竖直位移均比注浆前降低90%以上,地形偏压对隧道的影响基本消失,但注浆区域水泥-水玻璃浆液使围岩密度增大,引发应力场的重新分布,需提高相应位置支护强度。故从围岩变形和应力两方面考虑,采用削坡法将坡比由1∶1.65削至1∶25是处理回头沟隧道偏压段最有效的措施。     

水热变化对季节冻土区牵引式滑坡变形的作用机制——以2020年8月11日西和县大型滑坡为例

季节冻融作用诱发滑坡的机制一直缺少定量化的研究结果,这源于缺少相应的理论模型。为了重构滑坡的变形过程并分析其变形机制,首次基于热力学理论,建立了季节冻土水分、温度和变形相互耦合的数值模型,阐述了水分变化对变形的作用机制。该模型的优点是能够体现冻土边坡中冻融作用引发的水分迁移过程和水分不均匀分布状况,并从水分对土体强度影响的角度来分析边坡稳定性。以2020年8月11日甘肃陇南市白冯村发生的大型滑坡为例,利用该数值模型计算了该滑坡处置前后边坡的水热和变形过程,并对其变形机制和稳定性进行了分析。结果表明,冷季水分向冻结锋面迁移并冻结成冰,暖季活动层内冻土融化导致液态水含量增加,从而使冰透镜体所在位置变成了潜在滑移面。在外部荷载(暴雨等)作用下,滑体会沿着该滑移面产生滑动,这便是季节冻土区边坡中的水分迁移过程及其对滑体滑动的作用机制。此外,案例分析表明,滑坡处理前边坡最大垂直变形和最大水平变形分别为72.41 cm和68.57 cm。设置抗滑桩后,边坡达到稳定状态时的最大垂直变形和最大水平变形分别为2.60 cm和2.72 cm,稳定性显著提升。而且,滞水层高度的提升导致边坡垂直和水平变形0-...     

类土质边坡的稳定性分析

根据类土质边坡的基本特性,从有限元计算方法、边界条件、滑动面处理、本构模型和计算参数等方面对其稳定性进行了研究;针对滑坡变形的破坏机理,结合具体工程实例,对有软弱结构面和无软弱结构面的两种滑坡模式进行了数值分析.通过对比得出,类土质边坡考虑软弱结构面时,安全系数和稳定性明显降低,最大塑性剪应变集中在结构面处,水平位移的突变和潜在滑动也都发生在软弱结构面处,与不考虑软弱结构面的情况相比更符合类土质边坡的特性和破坏机理.     

岩土质混合高边坡稳定性分析与处治建议

岩土质混合边坡是一类常见的切方边坡,因其强烈的非均质性和各向异性,很难用单一的土体或岩体边坡稳定性分析方法来判断其整体稳定性,以湖南某高速公路一典型泥灰岩岩土质混合高边坡为背景,采用离散单元法对边坡开挖后速度场、水平位移和剪切位移的变化规律进行了研究,并分析了其稳定性,研究结果表明,边坡整体稳定,原设计的第Ⅲ-V级边坡采用锚杆框架梁对边坡加固的意义不大,建议采用SNS主动防护设计,这样既可以防止边坡的坡面和浅层破坏,又可以节约工程造价25．84％。     

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。