强震区高边坡稳定性及支护方案的数值模拟

【目的】了解地震作用对边坡稳定性的影响。【方法】研究选择尼泊尔某高速公路路堑边坡作为研究对象，针对强震地区地震荷载作用条件下，采用有限元方法，就高速公路路堑高边坡的稳定性和位移变化情况，进行了模拟计算。【结果】高边坡的稳定性随地震强度的增加而降低、高边坡的位移随地震强度的增加而变大。另外，还就削坡+锚杆支护或削坡+锚杆+土钉的边坡治理方案进行了对比，通过改变锚杆角度等工程设计要素进行数值模拟计算分析，提出了更加合理的边坡治理方案。【结论】对强震地区类似的高边坡稳定性研究具有一定的参考作用。     

条形荷载作用下粘土边坡稳定特征数值分析

为分析坡顶条形荷载作用下的边坡稳定特征,运用有限元强度折减法,以均质粘土边坡为研究对象,在坡顶不同位置施加条形荷载,分析边坡稳定安全系数、坡体内最大剪应力、X方向最大位移以及潜在滑裂面位置4个指标的变化规律。结果表明,边坡稳定性与条形荷载值呈正相关,荷载距坡顶边缘越近,稳定性越差;坡体内最大剪应力、最大位移值与荷载值呈正相关,荷载离坡顶边缘较远时,最大剪应力出现在荷载右缘下方坡体中;坡顶边缘作用有大荷载时,坡体最大位移值增加较快;随着荷载向右移动,边坡潜在滑裂面也向右偏移。     

芦岭Ⅲ4采区膨胀性软岩围岩巷道支护技术研究

【目的】以淮北煤矿芦岭Ⅲ4采区轨道上山巷道为工程背景，研究强膨胀性软岩对围岩巷道稳定性的影响并设计出合理的支护方案，保证巷道稳定性。【方法】采用SEM扫描电镜实验研究岩性微观成分，并利用FLAC^3D数值模拟软件对巷道围岩的变形及受力进行模拟，提出高预应力、高强度的锚杆锚索联合支护方案。【结果】研究表明，巷道岩性以蒙脱石、伊利石为主要成分，通过模拟可以发现，在未加支护的情况下，巷道会有较大的变形，而在支护方案下巷道围岩的变形明显缩小。【结论】通过对巷道围岩的分析，可以认为高预应力、高强度锚杆锚索联合支护方案能够有效控制巷道围岩的变形，为淮北矿区类似条件的矿井提供参考和借鉴。     

锚索预应力损失对某既有公路路堑边坡稳定性的影响研究

【目的】路堑边坡稳定性是影响公路运营安全的重要因素之一,为保证某公路段运营期边坡安全,以某公路路堑边坡为例进行分析。【方法】采用有限元软件GeoStudio中的slope模块,基于极限平衡法计算锚索不同预应力损失率条件下路堑边坡的稳定性,建立预应力损失率与边坡整体稳定性的关系式,结合现场边坡稳定状态调查及锚锁预应力损失率检测结果,综合评价现状条件下公路边坡的稳定性。【结果】研究结果表明,目前该路堑边坡处于基本稳定状态,若预应力损失率达到60%,则可能出现失稳风险。【结论】建议加强监测,并适时进行相关检测,必要时采取相应补强措施。     

基于FLAC3D的地铁盾构施工地表沉降分析

【目的】为了分析地铁开挖对地面沉降的影响。【方法】本研究以郑州市轨道交通7号线一期工程土建施工02工区黄河迎宾馆站至英才街站区间左线盾构区间为研究对象，建立了FLAC^3D计算模型，研究了模型隧道开挖后形成的位移曲线。【结果】得到隧道开挖掘进地表的沉降规律，与实际工况基本吻合。【结论】说明数值模拟对盾构施工前期研究具有一定的参考价值。     

暴雨+地震工况下高速公路路堑高边坡格构锚杆支护效果评价

以兰州南绕城高速公路路堑多级高边坡工程为研究对象,建立三维边坡有限元模型,利用FLAC~(3D)岩土软件模拟分析了在暴雨和地震双重作用下已实施格构+锚杆支护的路堑多级边坡的安全稳定性。通过计算边坡位移、应力应变、塑性变形、支护结构受力及变形,得出结论:格构+锚杆支护维稳效果显著,边坡处于稳定状态,但未达到一级安全标准,可能的破坏处位于边坡中下部,特别是坡脚处,需要对这些部分加强支护。     

镇江市某岩质边坡稳定性评价及其治理措施研究

以镇江市某岩质边坡为研究对象，在现场勘查资料的基础上，利用极限平衡法及数值模拟法对其进行稳定性评价。结果表明，在天然工况下，边坡处于欠稳定状态；在降水和地震等因素影响下，位移增大，稳定性系数降低，其中在暴雨工况下，由于雨水下渗至岩体的节理裂隙中，增加了滑坡体的下滑力并导致岩体强度参数降低，最大位移量达到了43.97 cm,存在发生滑坡的隐患。根据该边坡的滑坡特征及破坏形式，采用削坡降坡、锚杆加固及布置截排水沟等治理措施对该边坡进行治理，3种工况下的稳定性系数分别达到1.660、1.580和1.652,坡体水平向最大位移大幅降低，表明该边坡在加固治理后处于稳定状态，治理措施合理可行。     

南京某土石混合体边坡稳定性评价与治理措施研究

研究区位于南京市栖霞区,拟建工程破坏了坡体原有的稳定状态,对周边居民群众、建筑物造成了严重的安全威胁。通过对现场地质勘查,分析了滑坡地质灾害基本特征、成因及边坡现状特征,选取边坡典型性剖面,并评价其在天然、地震、暴雨3种工况下的稳定性,得出最危险滑动面及稳定性系数。计算结果表明,暴雨工况中,边坡整体产生较大位移,处于失稳状态。采用削坡减载、护坡墙、挡土墙、截排水等措施进行地质灾害治理,并结合现场实际监测数据,针对治理后边坡的稳定性进行评价。分析结果表明数值模拟位移与监测位移量均较小,未超出控制值,治理措施切实有效。     

武广客运专线路堑红粘土临界动应力疲劳试验研究

针对武广客运专线路堑红粘土在列车循环荷载作用下产生动变形及动力稳定性问题,利用疲劳动三轴试验,首次研究了循环荷载作用下原状结构红粘土动应变随振次的变化规律,获得了不同试验条下原状结构红粘土的临界动应力,并给出其估算公式.探讨了含水比、围压、固结比对临界动应力的影响.     

典型切坡挖方诱滑体的支挡措施及数值模拟

陕南某公路边坡因工程活动切坡挖方修路造成坡体变形失稳，需对欠稳定坡体进行应急治理工程设计，同时分析影响临空坡体失稳的因素并总结潜在滑坡的形成机理。对切坡体稳定性进行了定量评价，提出了抗滑桩+重力式挡墙+排水的治理方案，并用数值模拟对比分析了处治前后坡体的重分布应力应变及稳定性变化，结果表明治理设计对潜在滑坡的稳定性有较好的效果。     

基于FLAC3D原理模拟斜井支护效果研究

【目的】斜井介于平港和竖井之间,结构受力具有一定的复杂性,因此研究斜井硐室开挖和支护的有效性和可行性尤为重要,有必要对斜井支护效果展开研究。【方法】采用FLAC^3D对斜井围岩变形及支护技术方案的应力场、位移场和塑性区的分布变化情况进行数值模拟分析。【结果】在斜井开挖过程中,未支护工况下城门型斜井拱腰、拱顶、拱脚及底板等三处是开挖围岩最不稳定区域。支护后的围岩应力场、位移场和塑性区的分布减少了较多,其中,拱顶下沉位移量从57 mm降至5.3 mm;拱腰处水平位移量从26.7 mm降至15.7 mm;底板水平位移量从11.3 mm降至7.14 mm。【结论】在支护工况下的围岩应力场、位移场和塑性区的分布得到了较好改善,对斜井围岩的位移变形、塑性区范围起到了显著的控制作用。     

分级框架锚杆支护边坡的稳定性分析

【目的】为探究云南勐绿高速公路某分级框架锚杆支护边坡的稳定性。【方法】采用FLAC3D建立三维数值模型,对边坡分别在未支护和支护工况下进行稳定性分析。选取支护边坡中部断面,对该断面中的锚杆（锚索）轴力进行监测,研究锚杆（锚索）轴力沿长分布的特性。【结果】结果表明：未支护边坡有极大可能沿潜在滑动面发生失稳破坏,分级框架锚杆支护结构能够有效抑制边坡整体位移,改善坡体内部塑性区分布,提高边坡的安全系数;锚杆锚固边坡内部根据锚杆发挥的不同作用分为主动区和被动区;锚索最大轴力处于自由段,锚固段内轴力分布并不均匀,呈递减趋势。【结论】研究表明框架锚杆组合结构对边坡具有良好的支护效果。     

多场耦合作用下天然土质边坡安全性数值仿真研究

山体滑坡等边坡失稳问题易造成人员和财产的损失,多场耦合作用下边坡的安全性分析对于边坡灾害的防治意义重大.运用COMSOL Multiphysics 5.5数值软件,构建了二维有限元模型,并引入安全学原理,对降雨-渗流-应力耦合作用下天然土质边坡的稳定性进行了研究.研究结果表明:在降雨渗流前1.4 h,天然土质边坡的变形呈直线上升,此时为低风险状态,即处于事故孕育阶段,较为安全;在1.4 h至24 h为缓慢变形阶段,24 h后变形程度又逐渐加大,其中以坡角处变形最为明显,此时为高风险状态,处于事故生长阶段,即较为不安全;在持续作用直至失稳破坏后,转变为事故损失阶段,此时事故已产生,由不安全逐渐转变为趋于安全状态,即逐渐向低风险状态过渡,形成新的平衡状态;基于强度折减法,边坡潜在破坏面为滑动破坏,其主要表现特征为边坡土体内部朝向坡面,由坡角延伸至坡顶处形成滑动弧面,最小位移为0.04 m,最大位移为1.45 m,安全系数为1.283.研究成果可为边坡安全防护提供参考.     

坡面荷载作用下二维边坡稳定性分析

基于极限分析上限法理论,考虑坡面荷载作用的影响,研究二维土体边坡的稳定性。通过求解土体内耗功率、重力功率、坡面荷载功率,推导二维土体边坡在坡面荷载作用下的稳定系数计算表达式,编制稳定系数计算程序,分析内摩擦角、坡角、坡面荷载对边坡稳定的影响规律,为坡面受荷载作用边坡稳定性分析提供理论基础。     

公路边坡稳定性影响因素的敏感性分析

为分析均质路堤、路堑边坡稳定性影响因素的敏感性,采用正交试验设计,结合抗剪强度折减有限元法,以边坡稳定安全系数为考察指标,对50个算例结果进行了极差分析.结果表明,影响路堤稳定性因素的敏感性大小排序为：粘聚力、内摩擦角、坡角、坡高、容重、弹性模量、泊松比、宽度、均布压力;影响路堑边坡稳定性因素的敏感性大小排序为：内摩擦角、坡高、粘聚力、坡角、容重、弹性模量、泊松比.分析结果对公路边坡工程的设计与施工具有借鉴意义.     

基于Massflow模拟的察隅县N047泥石流运动特征研究

【目的】研究察隅县编号N047泥石流灾害的运动特征，为后续的防灾、减灾工作提供有效的参考。【方法】依据野外调查成果，采用Massflow数值仿真软件，对N047泥石流灾害进行模拟。【结果】(1)在20年一遇暴雨状况下，其运动特征为：泥石流从开始到停歇经过了“蠕动-加速-减速-停歇”的过程，导致其运动状态变化的主要因素为沟道内地形、沟形的不断变化；(2)在50年一遇与100年一遇暴雨状况下，预测的泥石流最大流速与最高泥深分别为：5.678 m/s、4.950 m及6.476 m/s、5.353 m。【结论】不同降雨频率下，该泥石流的流速、泥深及流体液面范围均与流量呈正相关的关系。     

基于滑前三维地形反演的黄土-红土层滑坡破坏机理研究

以山西省柳林县贺西滑坡这一典型黄土-红土层滑坡为研究对象,根据其破坏后的地形高程数据,结合周围地形分布特征,以滑体总体积不变为原则,重新构建了滑坡的滑前三维地形,利用Sassa K运动模型对重构地形下的滑坡开展了滑动过程的仿真模拟,通过模拟后的滑坡分布范围、滑坡地形与实际滑坡相应特征的对比,最终对该滑坡滑前三维地形进行了反演.基于反演得到的滑前地形,建立了贺西滑坡坡脚开挖前和开挖后的有限元模型,利用SIGMA/W分析了坡体在坡脚开挖前和开挖后的应力应变变化规律,结果表明:坡脚开挖后,改变了上部坡体应力分布,在开挖处出现了应力集中,坡体整体剪应变增大,剪应变区域整体向坡脚移动,坡脚开挖部位剪应变增幅明显;利用SLOPE/W分析了边坡在坡脚开挖前和开挖后的稳定性,其最危险滑面的稳定性系数分别为1.654和0.996,结果表明:坡体在坡脚开挖后,稳定性快速下降直至破坏.     

加筋高填方边坡稳定性影响因素分析

由于西南山区地形复杂,该地区机场常使用高填方的方式来建设地基,其中加筋土边坡是高填方工程的一种重要形式.为研究加筋高填方边坡稳定性影响因素,对自然工况与多种雨强工况下2种坡度加筋高填方边坡进行离心模型试验,分析加筋高填方边坡的变形和稳定性特性.结果显示在天然工况与降雨工况下,加筋边坡稳定性与坡度之间都存在近似线性的负相关关系,但在降雨工况下,加筋边坡稳定性对坡度变化带来的影响更加敏感.同时利用PLAXIS与Geostudio分别对2种工况、2种坡度加筋高填方进行稳定性数值模拟.结果表明随着坡度增加,坡体孔压分布等值线由同心圆形逐渐转换成层状,渗流中心随坡度增加存在"坡体中心位置-坡脚位置-基覆界面水平斜面交界处"移动趋势.     

深埋地下洞室柱状节理围岩变形特征分析

【目的】金沙江白鹤滩水电站输水系统中的尾水调压室规模巨大，洞室埋深大，穹顶柱状节理玄武岩发育，地质条件复杂，为了降低围岩变形破坏的风险，保证工程安全，节约生产成本，需对深埋地下洞室柱状节理围岩变形特征进行分析。【方法】依托右岸深埋地下洞室8#尾水调压室，结合现场工程地质资料及施工过程，运用非连续介质力学的数值计算方法，得出无支护条件下穹顶在柱状节理岩体及完整岩体两种情况下围岩的应力应变分布，继而分析评价两种情况下围岩可能出现的变形特征。【结果】结果表明，柱状节理的发育使穹顶开挖面附近浅层围岩强度降低、应力集中区与开挖面的距离增大，围岩塑性区深度显著增大；受初始最大主应力方向及柱状节理各向异性影响，穹顶S侧翼围岩变形值及N/S两侧翼变形值的差异均有所增大，层间错动带C5在N侧法向应力有所减弱，在S侧的松弛变形有所增大。【结论】分析方法及结果符合地下工程设计施工的一般规律，为围岩稳定、设计方案和支护安全评价提供了有力支撑，具有可靠的工程指导价值。     

强降雨诱发茅台镇某滑坡复活变形机理及稳定性研究

【目的】强降雨作用是诱发滑坡变形及古滑坡复活等地质灾害的主要因素之一。通过研究强降雨条件下滑坡失稳变形机理及特征对开展滑坡灾害气象预警及监测意义重大。【方法】以贵州省仁怀市茅台镇仁文村海椒坪大型古滑坡为例，基于现场勘测的多源数据融合及室内试验成果，深入分析强降雨作用下该滑坡的复活变形演化规律。【结果】滑坡区较大的汇水面积及降雨持时过长，导致水沿中后缘滑塌区拉裂缝和右侧缘倾向节理与老崩滑堆积体接触带向下渗透。高含水率导致岩土体强度参数劣化，其中内摩擦角对坡体稳定性的影响系数是黏聚力的5～7倍。粉质黏土的过饱及富水环境为动水压力触发滑坡启动创造了条件，中后缘次级剪出部分已处于欠稳定状态，在短期强降雨条件下极易发生整体滑动并形成堰塞湖。【结论】可为该类滑坡的气象预警与防治提供参考。