岩溶疏干区覆盖层土体的稳定性分析

为给岩溶覆盖区盖层土体的稳定性判别方法提供更多的有效途径,以岩溶疏干区典型圆柱状盖层土体为研究对象,基于传统的极限平衡法,首先建立了处于一定覆盖层厚度、土体重度、降雨积水深度及岩溶空腔跨度等条件下的覆盖层土柱 临界线,在覆盖层土柱的渐进破坏过程中,土体的黏聚强度和内摩擦角发挥作用的大小和顺序是不同的,根据潘家铮原理假设二者沿着距离 临界线最短的路径折减,然后利用强度折减法确定了黏聚强度和内摩擦角的折减系数,进而获得了岩溶覆盖区盖层土体的稳定系数计算式,定义了覆盖层土体稳定状态的可靠域及失效域。最后指出在圆柱状塌陷坑形成后由于应力重新分布和集中,塌陷坑有继续塌陷的可能,通过分析建立了塌陷坑稳定性判据系数,为圆柱状塌陷坑是否二次发育继续塌陷提供了判定依据。实例分析表明,基于强度折减法建立的稳定系数计算结果及利用塌陷坑稳定性判据系数对已有塌陷坑稳定性进行判定的结果与现实情况吻合良好,为岩溶覆盖区盖层土体的稳定性分析提供了理论依据。     

孕育型土洞地陷判据研究

为评价地下孔洞发育过程中地表稳定性,将孔洞发育过程中地表变化过程离散化,依据突变理论建立地表塌陷分析判据;结合覆盖层土体失稳一致性、失稳同时性、塑形贯通判据及塑性区云图分析初步验证判据的有效性.利用上述方法量化地表失稳的判定过程,以此得到临界孔洞半径、地表塌陷范围,并讨论了覆盖层临界厚度与内摩擦角、黏聚力、弹性模量及泊松比之间的关系.研究结果表明,覆盖层厚度与内摩擦角及黏聚力均能拟合成相关性较好的线性关系,覆盖层厚度对泊松比和弹性模量并不敏感.基于突变理论的地表失稳判据可为发育孔洞上方地表稳定性探讨提供有益参考.     

土洞演化过程中路基变形的响应分析

为了分析隐伏土洞演化对路基变形的影响,基于已有公路路基土洞的塌陷实例调研分析,提出土洞具有"圆柱状塌陷"及"漏斗状塌陷"2种演化模式;分别利用极限平衡理论和普氏平衡拱理论推导2种土洞演化模式的临界塌陷高度,结合FLAC3D软件分析土洞在演化过程中路基的变形及塌陷规律。研究结果表明:圆柱状土洞临界塌陷高度主要由覆盖土层强度、土体重度、土洞断面面积以及车辆附加荷载等因素决定;漏斗状土洞的临界塌陷高度主要由土体内摩擦角、土体坚固系数、初始土洞半径等因素决定;路基在土洞演化过程中经历稳定、基本稳定、临界塌陷及塌陷等过程;在路基土洞完全塌陷之前,路基表面的倾斜变形值超过允许标准值。     

强度折减最短路径在浅埋隧道极限分析的存在性研究

将强度折减最短路径理论,应用于有限元强度折减与极限平衡强度折减分析中,假定黏聚力和内摩擦角按不同折减系数进行强度折减,结合具体算例探讨在双参数强度折减时黏聚力与内摩擦角的合理折减比例,同时考虑隧道埋深与洞跨比值的影响,证明了在浅埋隧道极限分析中强度折减最短路径存在的合理性.研究结果表明:在浅埋隧道强度折减最短路径分析中,随着黏聚力与内摩擦角折减比例λ=Fc/Fφ的增大,黏聚力的折减系数逐渐增大,内摩擦角的折减系数逐渐减小,折减路径长度先减小后增大,两者近似服从抛物线分布,证明存在最短折减路径;同时在强度折减最短路径下,黏聚力的折减幅度要大于内摩擦角,且随着埋深的增加,两者折减幅度逐渐接近.     

考虑抗剪强度参数空间变异性的边坡稳定性分析

提出基于商业软件ABAQUS的边坡稳定分析的随机有限元法。采用Karhunen-Loeve级数展开方法建立土体抗剪强度参数的随机场模型,在强度折减有限元法的基础上模拟边坡失稳过程,并采用塑性屈服区贯通以及计算不收敛判据作为边坡失稳判据,利用python脚本文件分析最危险滑面分布规律。运用该方法研究土体内摩擦角和黏聚力的空间变异性对边坡稳定性的影响。研究结果表明:所提的边坡稳定分析的随机有限元法操作简单易于实现,能够从安全系数以及最危险滑面2个方面分析土体抗剪强度参数的空间变异性对边坡稳定性的影响;内摩擦角随机场中相关长度的改变对边坡的稳定性影响不明显;而黏聚力的空间变异性对边坡稳定性影响则相对更大,黏聚力随机场中水平与竖直相关长度的比值不同,边坡稳定性的变化规律不同。此外,内摩擦角与黏聚力的相关系数越大,失效概率越高,最危险滑面分布越广。     

新密市双洎河河道地面塌陷发生机理分析及治理措施

根据多种勘察方法取得资料分析,本研究的塌陷区属于覆盖型岩溶区,覆盖在岩溶地层之上的土体属级配不良的土体,在长期的地下水潜蚀演化过程中,土体中的细粒不断被渗流携走,使土体形成隐伏"土洞"地层,土体抗剪强度逐渐降低,在巨大的暴雨洪水水动力作用下隐伏的"土洞"地层突然坍塌,松散的土体被洪水携带流入下伏灰岩岩溶地层,最终造成河道地面塌陷.对地面塌陷区应采取水平防渗铺盖、垂直灌浆、强夯密实等工程措施进行治理.     

基于ANSYS和强度折减法的边坡稳定性分析

探讨了强度折减法的基本原理、安全系数、屈服准则和破坏标准等内容,结合ANSYS有限元软件,对水泥库边坡工程在不同破坏标准下的稳定性进行对比分析.计算过程中,随着折减系数的不断改变,会得到不同的黏聚力和内摩擦角参数值,再将其输入到ANSYS中的等面积D-P本构方程中计算至不收敛,发现边坡的安全系数与此时的折减系数是相等的.结果表明:采用塑性区贯通和位移的突变作为边坡破坏标准所得到的安全系数与传统方法计算得到的安全系数十分接近,从而表明有限元强度折减法在边坡稳定性分析中具有可行性.     

覆盖型岩溶塌陷临界水位降幅模型试验研究

在考虑覆盖型岩溶塌陷各种影响因素的基础上,通过理论分析和室内模型试验,定量化的研究水位下降对岩溶塌陷的影响及其变化规律。结果表明,急剧的水位变化是影响覆盖型岩溶塌陷的重要因素,受覆盖层土体性质、溶洞内气压、溶洞开口大小等因素的影响。提出了水位下降过程中临界水位降幅公式;并以室内模型试验为例,对该公式进行验证评价,计算所得的塌陷临界水位降幅与实际情况符合较好。     

考虑基质吸力影响的非饱和均质边坡稳定性分析

控制吸力条件下非饱和土的强度特性主要基于膨胀土,文章针对侯禹高速公路某边坡黄土进行控制吸力固结不排水三轴剪切试验,主要研究了有效应力强度参数黏聚力c和内摩擦角φ随基质吸力的变化规律,并基于强度折减法对一定基质吸力影响下的该边坡进行稳定性分析。结果表明:黏聚力c随基质吸力的增大变化明显,而内摩擦角φ随基质吸力的增大基本不变;随基质吸力的增大安全系数增大;在低吸力阶段,增大幅度较大,随基质吸力的增大,增大幅度变小。     

刺槐根土复合体抗剪强度试验

植被边坡的稳定性与其根土复合体的抗剪强度密切相关，其主要受根系作用与水分作用的影响。通过直剪试验和SWCC试验获取了含根量和含水率与抗剪强度及其指标的关系，推导出根土复合体的强度计算模型。结果表明：刺槐根系能显著增强土体抗剪强度，黏聚力随含根量的增加先增大后趋于平缓，内摩擦角随含根量的增加有所增大，但增长幅度较小；抗剪强度随含水率的增大迅速降低，黏聚力与内摩擦角变化趋势与抗剪强度一致，内摩擦角变化幅度较小；含根量与含水率对土体抗剪强度的影响均体现在黏聚力的变化上；将根土复合体视为含根非饱和土，推导出根土复合体强度计算模型，强度模型的计算值与试验实测值较为接近，对于根土复合体的强度计算有一定的参考价值。     

基于强度折减有限元法的边坡稳定性影响因素敏感性研究

为了研究各因素对边坡稳定性的影响,采用强度折减有限元法分别计算不同黏聚力、内摩擦角、土体重度、弹性模量、泊松比以及坡顶超载大小等因素对边坡稳定性安全系数的影响,运用正交试验安排不同参数的水平组合,对正交设计计算结果进行极差和趋势分析,并与单因素分析法所得结果进行对比分析。结果表明,两种方法所计算出的各个因素敏感度大小具有一致性,在坡顶超载作用下,内摩擦角对边坡稳定性影响最为显著,而泊松比对边坡稳定性的影响最小;黏聚力、内摩擦角、土体重度、超载大小等参数的改变与边坡稳定安全系数大致呈线性变化规律。     

重塑玄武岩残积土抗剪强度的试验研究

文章以重塑玄武岩残积土为研究对象,采用直剪试验测定了不同干密度、含水率下土体的抗剪强度及其强度指标,得到了黏聚力和内摩擦角随含水率的变化规律;通过滤纸法测定了不同干密度条件下残积土的土水特征曲线,结合直剪试验结果,分析了基质吸力对抗剪强度的影响规律。结果表明:随含水率增大,黏聚力呈先增大后急剧减小趋势,内摩擦角呈逐步减小趋势;在试验所得基质吸力范围内,随基质吸力增大,抗剪强度先增大后不变,非饱和抗剪强度参数φ~b逐步减小且最终趋于0°,即基质吸力对抗剪强度的贡献是有限的;竖向荷载对φ~b有较大的影响,竖向荷载越大,φ~b越大。     

土体力学参数对坡面应力重塑效果的影响

在开挖边坡上施加重塑应力能改善边坡土体受力状态,提高边坡安全系数。本文在ABAQUS平台上用有限元强度折减法计算边坡的安全系数,并通过变换土体粘聚力c、内摩擦角φ,从而获得不同土体参数对边坡应力重塑效果的影响。     

基于位移突变准则的颗粒流强度折减法

采用颗粒流强度折减法评价边坡稳定性的关键是临界破坏状态的判定。以某边坡工程为例,利用PFC~(2D)程序对土体进行双轴压缩试验,标定了土体的细观参数并建立边坡颗粒流模型。对位移突变准则进行改进,通过绘制特征颗粒位移与折减系数关系曲线求解边坡稳定系数,并研究特征颗粒的选取方式。研究结果可重现边坡滑动破坏的形态变化,模拟的边坡破坏形态与有限元强度折减法和Bishop法结果一致,研究结果可为颗粒流强度折减法求解边坡稳定系数及滑坡模拟提供参考和借鉴。     

基于含水量和干密度影响的压实土抗剪强度试验

为准确评价填土强度,对某高填方机场不同深度、不同方位原状土,不同土石比、不同压实度、不同含水量的重塑土进行直剪试验,建立考虑含水量和干密度共同影响的填土强度公式.结果表明:随着含水量的增加,土体抗剪强度降低,黏聚力和内摩擦角均下降,且含水量对黏聚力的影响比内摩擦角大;土体抗剪强度受含水量和干密度共同影响.原状土剪切方位不变时,随着深度的增加黏聚力先增大,之后基本保持不变或略微减小.含水量不变时,黏聚力随着剪切方位角度的增大而增大,内摩擦角相对黏聚力变化不大.重塑土在不同含水量状态下,干密度不同时抗剪强度指标变化差异较大,土石比为4∶6的土样抗剪强度略低于2∶8的土样.     

基于强度折减理论的加筋土边坡稳定性分析

结合有限元软件ABAQUS和强度折减理论,通过对均质路堤边坡进行数值模拟,分别对土质边坡以及加筋土边坡进行敏感性分析,研究了边坡的几何参数、土体强度和刚度、筋材埋置深度和间距以及长度对边坡稳定性的影响.结果表明:土体黏聚力对边坡安全系数影响最为显著,其次是土体的内摩擦角、边坡比、筋材的长度和间距;筋材铺设在潜在滑移面,即素土边坡塑性破坏区域,能够很好地限制坡体的滑移,有效提高边坡的稳定性.     

考虑填料与土地基差异性的填方边坡稳定性上限分析

考虑到填方边坡中填方部分填料与地基土体力学特性存在差异性,表现出明显的"两层土结构"特征,基于上限法推导适用于填方边坡稳定性计算式,并通过与已有的研究成果进行对比分析。同时,分析土体黏聚力比、内摩擦角以及边坡坡度对填方边坡稳定性及其滑动面参数的影响。研究结果表明:本文计算式所得稳定性系数N_(cr)更小,验证了所推导的即计算式的可靠性;随着黏聚力比增大,滑动面出口角度β′、临界高度H_(cr)与比黏聚力比为1时的临界高度H_(cr0)之比(即H_(cr)/H_(cr0))均呈非线性增大,β′最后稳定在边坡坡度;内摩擦角、边坡坡角对H_(cr)/H_(cr0)的影响与黏聚力比有关,即地基土与填方填料的差异性明显影响填方边坡稳定性及其滑动面形状;地基土强度提高可使地基所需加固深度降低。研究成果可为填方边坡填料选取、地基加固设计提供参考。     

溶洞、土洞稳定性评价与工程处理

土洞、溶洞发育是广州地铁二、八号线延长线嘉禾车辆段的主要不良地质问题之一,结合场地内岩溶发育特征,论述了工程实践中常用的岩溶地基稳定性分析评价方法及岩溶塌陷的处理措施,提出轨道交通工程车辆段、停车场在覆盖型岩溶区设计的基本思路。     

海原特大地震红土川滑坡拟静力强度折减法模拟分析

为研究黄土物理力学参数对滑坡稳定性的影响,通过拟静力强度折减的方法进行红土川滑坡的模拟分析,研究了地震动输入及岩土体强度指标:黏聚力、内摩擦角对黄土-泥岩的二元结构滑坡的影响。结果表明:在地震输入为0. 70g时,接近边坡的极限状态,稳定性系数为1. 01。在此地震输入下,当黄土黏聚力为21 k Pa、内摩擦角为28°时,其稳定性系数为1. 00,可见在黄土物理力学参数相似的红土川地区,0. 70g可作为该地区参考的地震输入。并且将红土川滑坡所在区域划归成Ⅸ度区时,相对较稳定;而划归成Ⅹ度区时,稳定性系数小于1。鉴于此处已形成滑坡,则划归为Ⅹ度区更加合理。可为减轻黄土地区滑坡灾害提供基础资料与参考。     

海原特大地震红土川滑坡拟静电强度折减法模拟分析

为研究黄土物理力学参数对滑坡稳定性的影响,通过拟静力强度折减的方法进行红土川滑坡的模拟分析,研究了地震动输入及岩土体强度指标:黏聚力、内摩擦角对黄土-泥岩的二元结构滑坡的影响。结果表明:在地震输入为0. 70g时,接近边坡的极限状态,稳定性系数为1. 01。在此地震输入下,当黄土黏聚力为21 k Pa、内摩擦角为28°时,其稳定性系数为1. 00,可见在黄土物理力学参数相似的红土川地区,0. 70g可作为该地区参考的地震输入。并且将红土川滑坡所在区域划归成Ⅸ度区时,相对较稳定;而划归成Ⅹ度区时,稳定性系数小于1。鉴于此处已形成滑坡,则划归为Ⅹ度区更加合理。可为减轻黄土地区滑坡灾害提供基础资料与参考。