板连式斜直组合微型桩加固边坡工作性状数值分析

为对斜直组合微型桩加固边坡中微型桩的工作性状进行研究,采用FLAC^3D数值模拟软件对斜直组合微型桩进行三维数值模拟,研究斜桩倾角对组合结构的力学响应及其对边坡加固效果的影响。结果表明：在相同条件下,随着桩身倾角的增大,桩身变形及桩身水平位移呈现先增大后减小再增大的变化趋势。当桩身倾角为10°和20°时,桩身变形(水平位移)分别达到最大值和最小值。同时,各桩桩身水平位移最大值出现的位置(距桩顶的距离)随着桩身倾角的增大而逐渐增大。总体而言,随着桩身倾角的增大,边坡潜在滑面由浅变深。不同桩身倾角组合结构加固下边坡的塑性区分布范围不同,当桩身倾角为20°时,发生剪切破坏的塑性区单元分布范围较小。为较好发挥斜直微型桩组合结构加固边坡效果,建议将组合结构中前排与后排的桩身倾角设置为15°～20°为宜。     

微型钢管抗滑桩的受力特点及其应用

结合工程实例,运用数值模拟的方法,对微型钢管抗滑桩的受力特性及支护效果进行研究.结果表明在加固土质边坡中,微型钢管桩受力主要表现为承受坡体侧向土压力,在加固岩质层状边坡中微型钢管桩的受力主要表现为承受坡体下滑的剪力,当微型钢管桩抗剪强度达到屈服强度后,逐渐转为受拉.因此,在加固土质边坡中,由于微型钢管桩截面矩有限,宜设计连系梁并结合锚杆(索)一起使用,以提高其整体抗弯性能;在加固层状岩质边坡中,不但应考虑微型钢管桩的抗剪性能,还应保证其足够的嵌固深度.     

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。     

软岩路堑高边坡开挖支护过程的三维数值分析

为研究软岩边坡在施工过程中的变形以及稳定性,以广西隆林至百色软岩高边坡为例,运用大型岩土软件FLAC3D,对边坡在开挖及锚固过程中岩体的位移场、应力场及塑性区的变化情况进行仿真模拟和全面分析.研究结果表明,边坡在无支护条件下其局部安全性难以保证,整体安全性基本可以满足,边坡在及时支护条件下开挖可以满足安全性要求.     

单排微型桩的稳定性计算与受力性能数值模拟

为研究微型桩加固边坡的效果与加固后边坡的受力机制,基于强度折减计算准侧与切向和法向耦合弹簧准则,建立了单排微型桩-边坡抗力分析有限元模型,分析单排微型桩桩位对边坡安全系数与桩身受力性能的影响,确定单排微型桩加固边坡的最佳位置。结果表明:随着单排微型桩体离坡脚距离的增加,微型桩加固的边坡安全系数先增大后减小,lx/l为0.6时为最优加固位置。当边坡内无微型桩或微型桩布置在边坡顶部与坡脚时,坡体内部产生了整体向下滑移的塑形剪切带,边坡发生了整体滑移;当微型桩布置在边坡上时,边坡滑动破裂面被切断,坡体由原来的整体滑移转变为了局部滑移变形。模拟结果可以为类似微型桩加固边坡工程稳定性计算提供参考,进而提高微型桩加固边坡的效果。     

基于强度折减法的河岸边坡稳定性及加固分析

基于有限元强度折减法,通过ANSYS数值模拟软件,采用与摩尔-库仑相匹配的DP3准则,对徐州市奎河市区段河道边坡加固前后建立有限元模型并进行边坡稳定性分析。分析结果表明：采用树根桩与预应力方桩加固边坡后,边坡安全系数显著提高,对应相同折减系数下边坡塑性应变、水平位移、塑性区面积均明显减小,这表明加固能达到预期效果;有限元强度折减法不需假定滑动面而获得稳定安全系数,并且考虑到了支护结构与土体的共同作用,对研究边坡加固机理具有很好指导意义。     

基于蠕变试验下高边坡稳定性模拟研究

为研究黄土高边坡在蠕变作用下长期稳定性问题,以支党河特大桥的黄土高边坡为研究对象,开展天然状态下黄土蠕变剪切试验,利用数值模拟方法模拟高边坡治理和未治理两种情况,分析2,5,10,30,50和70 a边坡塑性区和位移场分布特征。结果表明：随着剪应力的增大,蠕变速率先减小后增大,试件进入等速蠕变阶段所需的时间越长;坡体开挖治理前在蠕变作用下塑性区持续发展,至30 a后基本保持稳定,在2～30 a间位移量持续增大,坡体发生加速蠕变,位移量最大达到63.6 cm,坡体发生失稳破坏;开挖治理后塑性区面积明显减小,从10 a开始出现新的塑性区,直至发展到30 a,之后保持稳定,在2～30 a间位移量最大27 cm,蠕变至70 a位移量几乎不变,坡体也未发生失稳破坏。利用蠕变模型与数值模拟相结合的方法可为高边坡稳定性研究提供思路。     

双排微型抗滑桩的抗滑效果

考虑到高速公路边坡的安全性,为了掌握潜在滑移体的滑动趋势,评价双排微型抗滑桩的安全性,验证理论计算方法的合理性,对通平高速公路某边坡实施双排微型抗滑桩施工,并且对加固边坡进行坡体位移、桩顶位移和桩侧压力监测.此边坡为普遍存在的含有软弱夹层的强风化岩石边坡.通过监测结果发现潜在滑移体和固定坡体没有明显位移差,桩顶位移略小,且变化速度明显减小.在有限元力学分析的基础上,对比发现在承受相同下滑力时,双排微型抗滑桩桩顶位移较普通悬臂桩减少27.88％.在理论分析的基础上阐述边坡加固后的动态稳定性,得出双排微型抗滑桩前后桩的受力比例、受力分布等情况,比普通抗滑桩加固效果更好,桩顶和坡顶位移更小,为以后此类边坡和双排微型抗滑桩的应用设计提供一定的帮助.     

露天矿烧变岩高边坡卸荷机理与稳定性研究

烧变岩裂隙发育、富水性强,严重威胁露天矿山采剥安全生产及其边坡稳定。为确定露天矿烧变岩高边坡隔水煤岩柱宽度,以新疆昌吉某露天矿北帮烧变岩高边坡为研究对象,通过构建坡体开挖卸荷的驼峰分布力学模型,将坡体卸荷松弛区域划分为拉裂区和压剪区两部分,分析了边坡后缘拉裂区裂隙的最大扩展深度;以卸荷松弛带宽度表征塑性剪切滑动面位置,推导了弹塑性条件下边坡浅表部破碎带与卸荷松弛带宽度的理论计算公式,进而确定了塑性滑动面位置及形态。结果表明：边坡后缘裂隙临界扩展深度随边坡倾角的增大而增大;卸荷松弛带宽度随岩石强度参数的增大而减小,随岩层埋深的增大而增大;北帮边坡后缘裂隙临界扩展深度为9.42 m,火烧区水位线处卸荷松弛带宽度为6.94 m;坡体潜在滑面安全系数均大于设计评价标准值;确定了北帮烧变岩高边坡的隔水煤岩柱留设安全宽度为36 m,为该矿的安全高效生产提供了技术保障。     

弹塑性有限单元法在岩石高边坡稳定分析中的应用

本文采用弹塑性有限单元法对某水电工程岩石高边坡施工开挖进行了仿真模拟计算.对边坡的变形、应力状态、塑性区分布等进行了分析评价.计算结果表明:边坡整体是稳定的,但坡脚部位分布有一定范围的压剪屈服区,对该部位应加强支护,计算成果对边坡的合理支护具有一定的指导作用.     

岩质陡高边坡稳定性评价与防治措施

以典型工程实例为背景,借助surfer软件生成实际地形曲面。以此为基础,采用有限元软件建立较为接近实际的计算模型。计算分析了强降雨和地震作用对岩质高边坡的影响。研究表明:不同影响因素作用下,边坡均表现为开挖面以上近山顶坡面向临空面滑动,并形成浅层局部贯通的塑性区;降雨和地震作用对边坡产生了显著的影响,安全系数较自重作用分别减小11.3%和14.5%;边坡形成了贯穿的塑性区,处于稳定状态,说明塑性区贯通是边坡失稳的必要条件;坡顶局部几乎临近极限平衡状态,在地震和降雨诱发因素作用下易产生局部失稳破坏。基于分析结果,制定了边坡防治措施,计算表明措施有效可行。     

桩间距和布桩形式对微型桩受力的影响

建立了独立式、连系梁式及承台式微型桩支护体系模型,探讨了不同布置形式及桩间距下,各类型微型桩体系的受力特性.研究结果表明,相同荷载下承台型微型桩抗滑效果好,其最大桩身弯矩分别为独立式和连系梁式微型桩的1.36倍和1.35倍;梅花形布桩形式下,同类型微型桩的桩身最大弯矩约为矩形布桩形式微型桩的1.02倍;桩间距取1.5~2.0m更有利于微型桩体系抗滑效果的充分发挥;最佳的微型桩布桩形式为承台式微型桩呈梅花形布桩,桩间距为1.5~2.0m.     

局部超载下土坡稳定影响因素敏感性分析及破坏机理研究

为研究坡顶超载下边坡破坏机理及各因素对边坡稳定性的影响程度,结合典型边坡实例建立非线性有限元数值模型,采用强度折减法分别计算8种影响因素作用下的安全系数,并对各因素敏感度进行单因素分析、正交试验极差分析及方差分析。结果表明:局部超载下,坡率对边坡稳定性影响最为显著,而超载宽度影响最微弱;土坡安全系数随内摩擦角、粘聚力、土体容重呈线性变化,与超载离坡肩的距离、坡率、坡高大致呈抛物线变化趋势,与超载值呈非线性变化;3种分析方法在确定各因素敏感度排序上具有较好地一致性,方差分析结果离散度最大,效果最佳。超载下和仅在自重下土坡失稳破坏机理有所不同:自重下坡脚处最先出现塑性区,此后塑性区由坡脚处向上延伸扩展至坡顶,进而引发边坡失稳破坏;而超载下坡脚和超载区域下的土体几乎同时出现塑性区,此后塑性区从坡脚和超载区域同时扩展直至贯通,最终导致失稳破坏。     

川北某变电站堆积体边坡稳定性及加固措施分析

为解决山区变电站建设过程中基坑周边的堆积体边坡稳定性和设计优化问题,以川北某变电站基坑高边坡为例,结合监测数据,采用FLAC^3D对该边坡各阶段暴雨工况进行数值反演,揭示其应力、塑性区、位移和稳定性规律,定量评价支护措施的作用效果,并模拟改进的支护方法,以期选取最优方案。结果表明：降雨入渗堆积体及后缘拉裂缝,加剧了软弱滑动面的贯通趋势;于露空区增设抗滑桩与腰梁,最大位移监测值与模拟值较初期支护分别减小74.7%和67.8%,其挠度曲线存在明显拐点;采用预应力锚杆加固土体,安全系数从1.06回升至1.41,支护效果提升较明显。对于堆积体边坡,降雨是其失稳的主要影响因素,可施加预应力锚杆以改变边坡牵引破坏模式,提供抗拉承载力,降低雨水入渗影响,有效控制坡体变形。     

微型桩组合结构加固边坡稳定性耦合分析

采用数值分析方法,对微型桩组合结构加固边坡的稳定性进行耦合分析,通过分析微型桩组合结构加固前后边坡破坏模式的变化,系统研究微型桩组合结构的桩位、桩长、岩土类型及顶梁布置方式等对边坡稳定性的影响。研究结果表明:耦合作用下均质土边坡的破坏模式与微型桩组合结构的布设位置关系较大,对于常见的均质黏土边坡,将微型桩组合结构布置在边坡中上部能够取得更好的加固效果,微型桩的最优锚固长度约为滑面以上自由段长度的2倍;微型桩组合结构加固不同岩土类型边坡的效果相差较大,黏土和粉砂质边坡的加固效果较好,砂性土边坡的加固效果较差;顶梁布置形式对微型桩组合结构加固边坡效果有重要影响,采用行列式布置顶梁的效果优于锯齿状等顶梁布置方式。研究成果对微型桩组合结构加固边坡、滑坡的工程设计和安全评价具有借鉴意义。     

不同降雨类型对粗粒土高路堤边坡稳定性影响分析

为了深入研究不同降雨类型下粗粒土高路堤边坡的稳定性,提出了一种能同时考虑路堤边坡内部饱和度、孔隙水压力及软化效应的稳定性分析方法;拟定了小雨、中雨、大雨以及暴雨4种降雨类型,设定一级坡高8m、二级坡高12m的A类和一级坡高10m、二级坡高10m的B类两类典型边坡,通过分析A,B两类方案填筑的路堤边坡在不同降雨工况下安全系数和塑性区的变化规律,提出了路堤边坡最佳填筑方案,探讨了最佳方案填筑的路堤边坡稳定性。研究结果表明,相同降雨类型下,A类方案填筑的边坡稳定性比B类边坡更好,表明依托工程高路堤边坡最佳填筑方案为A类;降雨0~12h内边坡安全系数下降较快,随着降雨持时的增加,安全系数下降趋势减缓;在相同的降雨持时下,边坡安全系数随着降雨强度的增加而逐渐减小,当降雨强度超出一定范围后,其安全系数下降趋势相差不大;降雨初期,水位线上升较快,但存在一定的滞后性,随着降雨持时的增加,水位线上升速率减慢并呈规律性上升;小雨对边坡塑性区分布影响较大,但随着降雨强度的增加,降雨强度不再是影响边坡塑性区分布的主要原因。     

不同锚固方式边坡地震响应与动力有限元稳定分析

为探究地震作用下,边坡不同锚固方式支护效果的差异,考虑锚杆支护与锚杆+预应力锚杆复合支护两种锚固方式,建立三维边坡模型,分析边坡位移、加速度响应、以及锚杆的受力特征.按照平面应变问题考虑边坡稳定性,得到两种锚固方式下边坡安全系数时程曲线.结果表明:复合支护较锚杆支护可更有效限制边坡的变形和坡面峰值加速度PGA放大系数,两种锚固方式锚杆受力特性有所差异.相同地震动作用下,复合支护边坡安全系数较锚杆支护得到提高.     

狭窄场地二元结构高边坡组合支挡变形与优化分析

以某狭窄场地地下厂房土岩组合高边坡为例,采用条分法和数值分析法对上部桩锚与下部锚喷组合支护结构进行变形及稳定性分析,并对支护体系进行设计优化,最后结合现场实测对优化效果进行评价。结果表明：（1）随着开挖深度增加,桩身侧移、地表沉降和土体位移均逐渐增大,位移主要发生在土层中,桩身最大侧移点逐渐下移,发生在桩身第3排锚索下约2~3 m处。桩顶2 m范围内和公路区域地表沉降较大,近地表和桩身1/3区域土体水平位移较大;（2）数值分析与实测结果较为接近,组合支护体系能够有效控制坡体变形以及桩体侧移;（3）优化后地表沉降最敏感,比优化前增加约56%,土体位移增加约40%,而桩身侧移变化较小;（4）组合结构分界处平台宽度不应小于3~5倍桩径,且不应小于5 m,桩的嵌岩深度应控制在桩长的1/4左右,桩身设置多排锚索可有效控制变形。     

临近铁路路基的建筑边坡支护方法研究

在工程实例的基础上,探讨了临近铁路路基的建筑边坡支护方法.在重点考虑铁路路基边坡的物理力学参数取值以及边坡支护和临近建筑地下室基坑的施工顺序等因素后,选择"放坡+排桩"的形式进行支护.工程实践证明,运用合理的支护方案进行边坡支护能取得良好的加固效果,且经济合理.     

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。