地震作用对Hoek-Brown准则下三维岩质边坡稳定性的影响

地震是滑坡灾害的重要诱导因素。对于满足Hoek-Brown破坏准则的三维岩质边坡,利用切线技术构建了非线性准则下三维破坏机制,基于拟静力法建立了地震作用下三维极限分析方法,开展了地震作用对三维岩质边坡稳定性影响研究。研究结果表明:边坡稳定性随着地震作用的增大而降低,地震作用的影响程度随着坡度和宽高比的减小而更显著;等效MohrCoulomb参数的取值会受到地震作用的影响,其影响程度随坡度的增大而减小;随着地震作用的增大,边坡最危险滑动面的位置变浅,其三维特性变弱。     

基于Hoek-Brown准则的二级岩质边坡稳定性研究

与固定坡率的边坡相比,在受施工及工程条件限制时,二级或者多级边坡得到更多地应用。在该类边坡的施工设计中,稳定性分析是非常重要的工作。基于极限上限定理和强度折减技术,对Hoek-Brown准则下二级边坡进行了稳定性分析,为二级边坡的稳定性分析分析及设计提供了理论基础。通过与已有结果对比表明:采用本文方法对二级边坡的稳定性分析是简单有效的。     

基于三参数破坏准则的均质边坡稳定性上限分析

非线性特征是岩土体材料的固有特性.研究表明,在此特征条件下,基于旋转失稳机制的均质边坡潜在滑动面并非单一对数螺旋线.本文假定岩土体材料服从三参数非线性强度准则,在极限分析上限定理的基础上,构建了均质边坡旋转失稳机制;通过拟静力方法考虑地震荷载,基于力学平衡方程结合变分原理获得边坡临界滑动面及其应力分布的微分方程组,采用Runge-Kutta方法进行求解,并基于虚功率原理结合免疫算法获得边坡最小临界高度.通过与有限元极限分析法（FELA）的结果进行对比验证了非线性上限变分分析方法的准确性和有效性.在此基础上,分析了无量纲强度参数（T、A、n）、水平地震加速度系数（kx）、边坡倾角（β）等因素对边坡稳定系数（Fn）、潜在滑动面及其应力分布的影响规律.本方法无需假定边坡潜在滑动面,丰富了边坡稳定性非线性分析理论,可为边坡的加固设计提供理论支持和有益参考.     

折线型滑面边坡强度参数反演的极限分析上限法

基于极限分析上限定理,考虑孔隙水压力的影响,提出折线型滑面边坡稳定分析计算模型。根据相关联流动法则和内外能耗守恒原理,结合强度折减技术,对折线型滑面边坡稳定性进行分析,得出折线型滑面边坡稳定性极限分析上限解。假定滑坡处于极限平衡状态,即安全系数Fs=1.0,求解不同断面一系列的c和φ组合,然后用图解法确定边坡滑面的抗剪强度参数,不同断面的c-φ曲线的交点即为抗剪强度参数的反演值。以湘西朱雀洞特大滑坡为工程实例进行抗剪强度参数反演分析,并与现场勘测的强度参数进行比较分析。研究结果表明:本文方法有效,反演结果可为相似工程的强度参数确定提供有益参考。     

均质边坡稳定状况快速辨识及参数反演的一种实用方法

基于塑性极限分析的运动单元法(kinematical element method)提出一种边坡稳定状况快速辨识方法.研究岩土体参数组合(坡高H、黏聚力c、内摩擦角φ和重度γ)与安全系数F和滑动面位置间的内在联系.在此基础上,绘制边坡稳定分析图,求解不需要任何迭代,可快速求解安全系数和滑动面位置.根据边坡稳定分析图,提出一种新的参数反演方法.结果表明,无量纲参数λ=c/(γH tanφ)控制着滑动面位置和F/tanφ.λ不变,则滑动面位置和F/tanφ保持不变;λ越大,边坡失稳模式由浅层破坏变为深层破坏,滑动面坡顶滑出点离坡肩越来越远.当λ＞0.2时,λ与F/tanφ符合线性关系,可用拟合公式快速计算安全系数.根据原始边坡形态和滑动面坡顶滑出点离坡肩的距离,即可快速反算滑带岩土体的黏聚力和内摩擦角.     

基于Hoek-Brown非线性极限平衡法的边坡安全系数

为了建立Hoek-Brown非线性准则下边坡安全系数计算的极限平衡法,通过理论推导与Hoek-Brown参数相对应的等效黏结力和内摩擦角,得到Hoek-Brown准则中简化Bishop极限平衡法计算边坡的安全系数公式,并分析Hoek-Brown参数对于边坡安全系数的影响,研究结果表明:岩体材料的等效黏结力与弱化因子D呈线性关系,而与岩体地质强度指标IGS、完整岩石单轴抗压强度σci和完整岩石参数mi呈非线性关系;等效内摩擦角与各Hoek-Brown参数均呈非线性关系.随D的增大,边坡安全系数F线性减小;随IGS的增大,F非线性增大;当σci较小时,F和σci关系呈现一定非线性特征,当σci较大时,二者呈现线性关系特征;F随mi的增大,呈先减小后增大的趋势.     

圆弧滑动边坡智能化反演设计方法研究

针对现行圆弧滑动边坡设计方法所存在的不足,应用神经网络理论,在集成以往圆弧滑动边坡成功范例的基础上,首次提出和建立了圆弧滑动边坡智能化反演设计新方法,并验证了该方法的正确性和适用性.     

关于非均质岩质边坡治理中滑动面的探讨

边坡治理成功的关键在于滑动面的合理确定,特别是对于大于30 m的非均质岩质边坡,其滑动面一般为较长的折线,通过勘探的手段很难将潜在滑动面客观确定下来,在实践过程中潜在滑坡的中部往往需要根据实际地勘资料推测,如推测不尽合理,误用最大的剩余下滑力,这就给边坡治理带来了潜在的隐患,从治理边坡实例出发,探讨一下非均质岩质边坡潜在滑动面的合理确定,供同行参考.     

考虑Hoek-Brown准则的挡土墙主动土压力

基于挡土墙对数螺旋破坏机制,考虑非线性Hoek-Brown强度准则,采用极限分析上限法计算了挡土墙的土体重力功率、内能耗散率和主动土压力功率,根据虚功率原理推导了挡土墙的主动土压力解析式,并采用Matlab软件求解了主动土压力的最优上限解.分析挡土墙和土体的参数、Hoek-Brown强度准则对挡土墙的主动土压力及稳定性...     

边坡工程中的PSA-ANFIS反演设计方法

边坡工程反演设计方法的提出,对于解决岩土工程设计工作中所面临的实际工程问题具有重要的现实意义.针对边坡工程反演设计工作的特点,首先采用正交试验设计法和模式搜索算法(PSA)研究了自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的训练参数和模型结构的优化方法,提出和建立了基于模式搜索算法的自适应神经模糊推理方法(PSA-ANFIS).进一步地,对一多峰函数Peaks进行离散,构建了训练数据对、检测数据对和预测数据对,并对PSA-ANFIS的拟合能力和预测能力进行了研究.结果表明,无论是在拟合精度和预测精度上,还是在训练参数的调整、模型结构的建立和训练过程上,PSA-ANFIS均适合于解决边坡工程反演设计这一高度非线性的映射问题.最后,还将该新方法应用于边坡工程的边坡设计问题中,对实例边坡的角度和高度进行了反演设计,从而证实了该方法具有较强的非线性处理能力,适用于处理边坡工程中的具有高度复杂的不确定性问题,是一种优异的反演设计新方法.     

地震效应下三维高边坡稳定性失效的图表描述

自然界中的土坡滑动失稳常具有三维体型特征,提出基于极限分析上限定理的边坡三维稳定性分析方法.引入刚塑性体的三维旋转破坏机制,并对原有旋转机制进行优化处理,采用强度储备安全系数,通过虚功率平衡方程求得边坡临界高度或临界稳定系数.将分析计算结果用稳定系数表表示,根据边坡的强度参数和坡比查稳定系数表可以方便的求出某一边坡的安全系数,避免了求解安全系数的迭代计算过程.对于地震荷载下边坡的稳定性,将地震荷载拟化为不变的惯性力,采用传统的条分法与极限分析(上限)法进行了分析对比,求解的安全系数在合理的范围之内.     

多层边坡的加权位移反分析方法

利用传统反分析方法对边坡,尤其对含有软弱夹层或者多个土层的边坡进行参数反演研究时,易导致反演结果的不精确。针对分层边坡的位移特点,计算了每个土层的"宏观"位移,并将其用于参数反演。根据滑动面对边坡位移的影响,利用模糊数学中的隶属度概念,求得每个土层的位移权重。在此基础上,构建了新的目标函数,并利用工程实例计算了本文方法和传统方法的目标函数敏感度。结果表明,本文方法的目标函数敏感性较大,效果较好。     

软弱围岩下浅埋隧道稳定性的能量分析

基于能量的角度,采用极限分析理论中的上限定理对软弱围岩下浅埋隧道的稳定性进行分析,得到了围岩压力的理论公式。研究表明:埋深、土体容重越大及黏聚力、内摩擦角越小,浅埋隧道的围岩压力越大,破坏范围也越大;当埋深较大、围岩较好时,浅埋隧道由于自稳能力有可能不会发生破坏,而对于比较差的围岩,在施工过程中应采取更为安全可靠的支护措施,以防止发生垮塌破坏。     

岩质边坡楔形体破坏的稳定性分析

为了更准确地判断岩质边坡发生楔形体破坏时的稳定性,利用极限平衡原理,分析楔形体受力的平衡条件,推导得出了楔形四面体的安全系数.通过对典型边坡计算分析,得出边坡稳定系数.该方法适用性强,计算简单,结果与工程实际相符,可以在工程实践中推广应用.     

基于Hoek-Brown准则的Morgenstern-Price法在边坡稳定性分析中的应用

针对目前边坡稳定性计算中破坏准则均为Mohr-Coulomb破坏准则的情况,根据相关准则和原理,推导了基于Hoek-Brown准则的Morgenstern-Price法计算公式.该法克服了一般岩体边坡稳定分析中岩体强度参数纯经验取值的缺点,使计算更为精确、合理.采用具体算例进行对比,探讨了不同准则下边坡稳定性计算的差异原因,并运用基于Hoek--Brown准则的Morgenstern-Price法对安家岭露天矿北端帮滑坡进行了分析.     

非稳定渗流作用的岩体边坡稳定非连续变形分析

建立了分析边坡非稳定渗流场的有限元模型;考虑库水位降落的非稳定渗流的影响,应用非连续变形分析方法分析了岩体边坡的变形规律,并确定了边坡断层的极限内摩擦角;利用传统安全系数的概念,分析了某水库水位降落时边坡的稳定性,得到了该边坡稳定安全系数随库水位降速的变化关系.结果表明,在现行水库运用方式下该边坡是稳定的.     

强降雨激励下松散岩堆路堑边坡稳定性分析

岩堆是我国西南高山峡谷区常见的不良地质体,其存在对高速公路边坡稳定性提出了严峻挑战。文章依托国家高速公路网规划中南北纵线G85高速公路工程,运用数值模拟的方法研究了深厚岩堆拉锚抗滑桩路堑边坡在自然、强降雨和地震状态下的稳定性,对比分析了岩堆体在自然状态、地震状态与强降雨条件下岩堆体边坡变形破坏特征及锚索轴力变化规律。计算结果表明,开挖对岩堆体变形有较大影响,岩堆体自然状态和暴雨状态下,在无任何加固措施时整体稳定性相对较低;增加抗滑桩和锚索加固后,安全系数均有所提高,潜在滑动面整体向下移至抗滑桩下部,加固作用效果显著。研究成果为岩堆路堑边坡工程设计与施工提供了参考依据。     

基于Hoek-Brown准则的边坡开挖岩体力学参数研究

将边坡开挖弱化因子引入广义Hoek-Brown强度准则,并对其进行定量表述,以研究爆破开挖对边坡岩体力学参数的影响程度．工程实例表明：开挖对不同边坡岩体的力学参数的影响程度不同,对坚硬岩体的影响比对软弱岩体的影响大;开挖弱化因子与变形模量、黏结力和内摩擦角呈线性相关,与抗拉强度呈指数相关．     

非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力的极限分析

采用土体非线性破坏准则,基于浅埋隧道的泰沙基破坏模式,利用极限分析法中的上限定理,推导非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力的计算公式。运用序列二次规划算法进行优化分析,得出围岩压力上限解的最优值。研究结果表明:当非线性系数m=1时,非线性破坏准则变成线性Mohr-Coulomb准则,本文方法的计算结果与泰沙基极限平衡法的计算结果比较接近,证明了本文方法的有效性;非线性系数对围岩压力上限解有较明显的影响。