前期降雨对非饱和覆盖层边坡性状及稳定性的影响

基于非饱和渗流及非饱和抗剪强度理论,以前期降雨强度为变量,对考虑前期不同降雨强度下的边坡体积含水率、有效应力场、位移场以及边坡稳定性变化过程进行数值模拟分析,得到前期降雨强度变化对覆盖层边坡性状以及稳定性的影响。研究结果表明:前期降雨强度越大,无差别降雨作用后边坡各位置含水率越大,对边坡最终含水状态起决定性影响的是前期降雨强度;无差别降雨过后,边坡相同位置的有效应力与前期降雨强度成反比,边坡深部有效应力下降幅度较小而边坡坡脚处有效应力下降幅度较大,边坡坡脚处位移与前期降雨强度呈正比;无差别降雨过后,边坡安全系数随着前期降雨强度的增大而减小,前期降雨对边坡稳定性的影响主要表现在前期降雨强度越大,边坡初始安全系数越小。     

考虑降雨与坡脚采石影响的海岛岩质边坡稳定性分析

基于海岛岩质边坡实际监测位移,利用有限元强度折减法,研究降雨与坡脚采石对海岛岩质边坡稳定性的影响.在降雨因素影响下,采用等效折减的办法,即以监测位移统计为依据的"日降雨量与日位移增量关系"和以有限元计算结果为依据的"折减系数与位移关系",以位移为中间变量,把日降雨量引起的边坡位移增量等同于因边坡强度参数降低引起的位移增量,从而建立了日降雨量与边坡强度等效折减系数的对应关系,提出了降雨导致边坡失稳的预警值.在坡脚采石因素的影响下,对坡脚开挖进行了11种方案的计算,通过对计算结果的对比分析,得出坡脚采石量对安全系数的影响程度与规律,提出了坡脚开挖对海岛斜坡稳定性的预警值.     

粉砂岩路堑高边坡施工监测与动态设计

结合高速公路路堑高边坡工程实例,利用施工监测联合边坡稳定有限元数值模拟进行边坡动态设计。研究结果表明:通过监测边坡施工现场深部位移可以及早发现边坡滑动趋势,准确推测边坡潜在滑动面位置;粉砂岩路堑高边坡开挖后在自然状态下基本稳定,但是在降雨饱水条件下边坡塑性变形区范围增大,边坡安全系数显著降低,边坡由局部破坏发展为整体滑动破坏,模拟分析结果与施工监测结果具有较好的一致性;利用边坡稳定分析有限元强度折减法计算得到的边坡变形拟合实测变形和滑动面,可以确定坡体当前状态的等效力学参数;采用有限元数值模拟方法优化设计边坡加固方案,可以确定边坡最终形态以及锚索加固位置、加固长度、加固密度和设计预应力;边坡优化设计后,在自然与降雨饱水2种工况下边坡塑性应变区域及位移形变量均较小,边坡安全系数满足设计规范的安全要求;施工完成后,边坡处于稳定状态,说明基于现场监测联合有限元分析方法确定的边坡加固方案是可靠的。     

某公路边坡稳定系数的强度折减法分析

针对湖北境内某高速公路边坡遭遇连续降雨出现失稳的问题,基于有限差分的强度折减法分析该高速公路边坡在自然状态、开挖、非正常工况（暴雨）下的安全系数,同时采用有限单元应力法对所得安全系数进行验证。在此基础上,分析非正常工况下边坡的破坏形式,获得该工况下边坡的潜在滑动面位置。结果表明,三种工况下的安全系数分别为1.22、1.04和0.88;有限单元应力法所得结果与强度折减法基本一致;经加固后,边坡的安全系数为1.21,达到了设计要求。该研究为失稳边坡加固提供了依据。     

土石混杂高边坡稳定性分析数值方法研究

基于整体强度折减法和局部强度折减法的边坡稳定性分析数值方法,只能获得单一的边坡安全系数和边坡在临界失稳状态下的位移数值参考值.为了掌握边坡的变形破坏过程和稳定性情况,通过FLAC3D中的Extrusion功能和自定义程序,实现对折减区域、强度折减计算精度、强度折减范围的控制,使强度折减法更加契合土石混杂高边坡在实际工程状况下坡体的稳定性分析.以鄂西山区高速公路典型土石混杂高边坡为研究对象,通过建立边坡的三维数值模型,根据实际工况调整边坡的计算强度折减范围,实现对土石混杂高边坡的稳定性分析,所获得分析结果与实际边坡工程监测数据相吻合.计算结果表明,该方法合理反映了土石混杂边坡在施工的各个阶段的变形破坏特征及滑动面存在区域,相比较与传统的稳定性分析方法可更好的量化边坡变形破坏状态,研究成果可为土石混杂边坡的稳定性分析提供有效参考.     

渗流-应力耦合及降雨入渗作用下的边坡稳定性分析

为了探究地下水和降雨入渗对边坡稳定性的影响,在分析强度折减法原理和渗流-应力耦合机理的基础上,建立了渗流-应力耦合数学模型;运用有限元数值模拟软件ABAQUS,计算出无地下水、有地下水以及地下水和降雨入渗共同作用三种工况下的边坡安全系数,并探讨了不同粘聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、渗透系数、水头高度、降雨时间和降雨强度对边坡稳定性的影响。计算结果表明:地下水和降雨入渗会对边坡稳定性产生较大不利影响;边坡安全系数随粘聚力和内摩擦角的增大而增大,随水头高度、降雨时间和降雨强度增大而减小;而弹性模量、泊松比、各向同性的渗透系数对边坡安全系数几乎没有影响。     

考虑降雨入渗的非饱和土边坡流固耦合数值分析

针对降雨入渗作用下非饱和土边坡的变形和稳定问题,运用ABAQUS有限元软件,建立二维非饱和土边坡流固耦合数值模型,对边坡渗流场、应力场和位移场进行分析,分析降雨入渗后边坡的孔压、饱和度、位移、塑性区扩展和安全系数的变化规律.结果表明:降雨入渗引起边坡孔压、饱和度、等效应力和位移增大,降雨强度减小和无降雨下,边坡孔压、饱和度、等效应力和位移减小回弹,边坡表层响应早于坡体内部;边坡坡脚最先出现塑性区,塑性区沿坡面浅层向上扩展,形成连续的塑性区贯通面;边坡安全系数在持续强降雨下持续减小,降雨强度减小和无降雨下,边坡安全系数增大回弹.研究结果可为非饱和土边坡的变形与稳定分析提供参考.     

边坡在降雨及地震作用下的稳定性分析

目的研究边坡在地震和降雨作用下稳定性的变化规律,得出导致边坡失稳的敏感因素.方法基于ABAQUS有限元软件模拟分析边坡稳定性的变化过程,采用拟静力法和强度折减的有限元法等方法对边坡进行数值模拟,将得到的安全系数与极限平衡法所得安全系数进行对比.结果在弱降雨20 mm/h条件下,边坡安全系数发生变化的几率特别小,可见一定强度的弱降雨不会对边坡安全构成威胁;在强降雨50 mm/h状态下,前期边坡安全系数变化不大,后期安全系数逐渐降低且变化明显,甚至在降雨大约34h后边坡发生失稳破坏,安全系数极具降低,强降雨会对边坡安全稳定性构成极大威胁.结论在边坡或者堤坝等岩土工程中降雨和地震对其稳定性和安全性的影响,相对于其他外界因素更为重要.     

强度折减计算中的可视化分析与失稳标准比较

为了探讨强度折减有限元计算中不同失稳标准的适用性和差异,基于实时可视化思路,研发了相应的可视化程序,在强度折减有限元计算中完成了3种失稳标准与强度折减系数之间关系的实时可视化视图显示技术,然后对3个较为复杂的边坡进行了数值计算分析和比较研究。研究结果表明:采用强度折减有限元法与计算机可视化技术结合可直观分析滑坡的滑动面和稳定性;uF曲线的最大曲率出现位置比ε-F曲线的最大曲率出现位置稍早,而ε-F曲线的最大曲率出现位置又比N-F曲线的最大值出现位置稍早;对于具有局部滑动面存在的边坡和形状复杂的边坡,在强度折减有限元计算中采用不同失稳标准得出的安全系数有一定差异,算例中最大差异可达到22.6%。     

降雨雨型和强度对土边坡稳定性影响分析

自然界绝大多数滑坡都是在降雨期间发生的.研究降雨诱发滑坡机制具有十分重要的意义.选取南京板桥河某堤段边坡,利用SLOPE/W和SEEP/W耦合进行土坡稳定性分析.通过建立不同降雨雨型和降雨强度影响下的土坡仿真模型, 并对暂态渗流场进行相应的数值计算,分析了不同降雨雨型和强度对土坡稳定性的影响.计算结果分析表明:(1)边坡安全系数随降雨雨型的变化而变化;(2)降雨持时相同,边坡安全系数随降雨强度增大而降低;(3)只有经过一定的降雨持时,安全系数才会明显变化.     

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.     

考虑尖点突变理论的边坡安全稳定性综合评价

边坡稳定性受多种因素影响而且目前的分析方法仍存在不足,为了更加高效准确地判断边坡的稳定性,实现失稳判据的量化,基于尖点突变理论-强度折减法,运用FLAC3D数值模拟软件,以某工程边坡计算边坡逐步强度折减系数下位移变化情况,建立强度折减系数-位移的突变数学模型,分析在天然工况及地震工况下边坡的稳定性情况,并与强度折减法、极限平衡法进行对比分析。研究结果表明：基于尖点突变理论得出的安全系数与强度折减法、极限平衡法所得安全系数基本一致,验证了此类方法的可行性,为边坡稳定性分析提供了新判据。     

基于综合分析法的滑坡稳定性研究与治理效果评价

不平衡推力法是滑坡稳定性分析中应用最为广泛的一种极限分析法,其计算简洁并且能够为治理工程提供滑坡推力设计值,但需人为确定坡体的滑动面,使其在相邻滑块倾角变化较大时计算结果偏大.鉴于此,基于综合分析方法以某滑坡实例为研究对象做了详细计算分析,结果表明:应用ABAQUS模拟计算得到的边坡塑性区形态与现场实测滑动面相近,滑动面位置基本处于边坡的强风化岩与中风化岩交界面;不平衡推力法所得安全系数(F_s=1.183)与数值分析所得结果(F_s=1.02)较为接近.提出了预应力锚索抗滑桩+锚杆框格梁的滑坡治理方案,有效的阻断滑坡塑性区的发展和控制坡体变形,处治后边坡自重工况下F_s=1.76,处于稳定状态.     

降雨对岩土边坡稳定影响的实例分析

以建始县红土坪新城区红土中路K1+140-360右侧安置点边坡为例,采用有限元强度折减法及Mohr-Coulomb屈服准则对边坡进行数值模拟,分析不同降雨入渗时间岩土边坡渗流路径、渗流速度和孔隙水压力对岩土边坡稳定性的影响.计算结果表明:随着降雨时间的持续,岩土边坡卵石土层中的渗流路径进一步向水平向倾斜,中风化砂岩层中的入渗深度进一步增大,开始在坡脚处产生水平向的渗流,坡体内地下水的流动速度加快,对渗透通道里面的岩土体(卵石土层、强风化砂岩层)中产生冲刷,造成细颗粒的流失,从而导致整个开挖边坡的稳定性急剧下降.持续降雨作用下,边坡土体含水率急剧增加,进而饱和,导致边坡土体基质吸力下降,开挖边坡的稳定性降低.     

基于GeoStudio的边坡稳定性数值模拟研究

研究以铜仁市钟鼓台滑坡为例,采用GeoStudio数值模拟软件中SLOPE/W模块与SEEP/W模块对边坡进行稳定性模拟计算。选取了极端暴雨条件下的三个工况进行模拟,分析了其在不同降雨的工况下的稳定性。研究结果表明,水是导致滑坡的诱导因素,在计算出边坡无降雨条件下的稳定系数的情况下进行降雨工况模拟,在连续降雨条件下,钟鼓台边坡安全系数随降雨时间的增加而降低,且在前4h降低幅度很大,之后趋于平稳。     

考虑降雨入渗的边坡稳定性数值分析

运用有限元软件ABAQUS模拟降雨条件下边坡渗流场和应力场耦合,并运用强度折减法,以监控点位移突变和边坡形成连续贯通的塑性变形为边坡失稳判据,采用数值方法计算出耦合后的安全系数,结合孔压演变分析,综合评价稳定性变化情况,从而研究降雨影响边坡稳定性的机理,并通过含黏土层边坡工程实例进行验证.分析发现:降雨强度越大,浅层土体形成饱和区的速度越快,极易发生浅层滑坡,而黏土层则会加速上述过程,危害边坡稳定性;在降雨24h内,安全系数降幅最大.该研究结果为降雨条件下边坡事故防治提供了参考和分析依据.     

基于颗粒流的局部强度折减法在边坡稳定分析中的应用

岩土边坡稳定问题是土力学中仍未圆满解决的重要课题,边坡的渐进破坏过程是数值分析中的难点。颗粒流方法的特质是模拟大变形、可破坏的问题,用于边坡失稳破坏研究能获得该过程的时空演化规律。边坡失稳往往是由于局部土体的强度降低造成的,为此,运用颗粒流程序建立边坡模型,采用传统的强度折减法获得滑裂带土体区域,通过对滑裂带区域内土体强度的折减实现局部强度折减,以此进行边坡稳定分析。研究表明采用颗粒流结合强度折减法开展边坡稳定分析,通过数值双轴试验建立试样宏观力学响应与颗粒流细观参数之间的联系,不断折减宏观强度参数直至边坡破坏得到的安全系数与极限平衡法结果基本一致,并且能直观地显示边坡破坏的渐进过程及滑移面位置和形状。局部强度折减得到的边坡位移变化较传统强度折减略小。     

水库水位上升软岩边坡软化失稳性研究

软岩在饱水状态下,其抗剪强度严重削弱,从而影响到边坡的稳定性。基于强度折减法对软岩边坡地稳定性进行研究,系统的分析了水位高度、软岩饱和时间对边坡安全系数和边坡破坏形式的影响。分析结果表明:当岩石软化程度小时,上升的水位起到稳定作用。岩石软化程度大时,软岩边坡安全系数呈现随水位升高而降低的规律。水位越高,坡脚的剪应力集中越明显。不同水位高度,边坡的安全系数随水饱和时间变化规律大致相同。软岩饱水1个月时,不同水位的边坡安全系数均提高。之后随着时间增加,安全系数不断减小。饱和期6个月后,安全系数的变化趋于稳定。边坡饱和时间越长,坡脚软岩的力学参数越小。当坡脚软岩的抗剪强度小于一定值,坡脚处将会发生蠕动,而水面以上的岩石受坡脚蠕动的影响产生裂隙。饱水6至12个月,这种现象明显,边坡的破坏形式由滑坡转变为崩塌。     

降雨条件下不同非饱和参数的数值模拟研究

降雨条件下边坡渗透稳定性研究十分重要,但是考虑气候因素下的边坡温湿耦合研究则较少.基于广西某边坡,对考虑气候条件下的边坡渗透稳定性进行了数值模拟,得到了不同监测点孔压、温度、位移及安全系数.数值仿真结果表明:降雨条件下边坡孔压不断升高,停雨后由孔压逐渐回落,监测点越靠近坡脚,孔压上升幅度以及整体上的孔压值均大于远离坡脚的监测点.进气值a越大,m、n及k值越小,边坡内部整体的温度越高,与此同时,距离坡脚越近,温度变化幅度要大于远离坡脚的监测点;边坡位移与安全系数在降雨前期变形较大,而在降雨后期及停雨过后较小,参数a与k对边坡位移影响较大,而参数m、n影响则较小;对考虑蒸发条件下的边坡温湿耦合情况下的渗透稳定性规律进行了灰关联度敏感性分析,进气值a与渗透系数k是影响边坡稳定的关键因素,而拟合参数m及n影响较小.     

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。