顺兴露天矿顺倾软弱基底内排土场稳定性研究

以顺兴露天矿内排土场边坡为研究对象,以Mohr-Coulomb准则作为边坡失稳判据,基于强度折减理论,应用有限差分软件FLAC3D对顺倾软弱基底内排土场稳定性进行了数值模拟研究,通过分析边坡的应力分布特征、位移分布特征,确定了边坡的破坏模式,揭示了滑坡机理。研究结果表明,顺兴露天煤矿内排土场边坡处于稳定状态;滑坡是在拉-剪复合作用下形成的,潜在滑坡模式为以基底弱层为底界面的切层-顺层滑动;该弱层附近产生的应力集中是边坡发生剪切破坏的外在因素,基底岩土体在载荷作用下发生破坏是边坡整体失稳的直接原因。     

列车振动荷载作用下黄土动力特性分析

利用GDS动三轴仪,根据列车振动荷载"长持时,小振幅"的特点探究黄土动力特性。试验结果表明:在动应力过程中,动孔压波动变化且单调增长;土的动应变随着振次的增加而明显变大,且动应变相对动应力作用滞后,说明黄土的滞后性;试样的原有强度逐渐减小,最后剩余强度大幅度丧失。试样在3700次左右发生破坏。由此可见,在列车循环荷载作用下的黄土路基容易产生较大沉降,需合理预测和控制黄土在振动作用下的沉降。     

地震作用下岩体边坡锚固界面剪切作用数值模拟分析

为研究地震作用下锚固岩体边坡中锚杆-砂浆界面和砂浆-岩体界面的剪切相互作用,揭示锚固界面上相互作用机理,同时获得地震作用下锚固岩体边坡两锚固界面的剪应力分布规律,采用有限差分软件FLAC3D建立锚固岩体边坡数值分析模型,并用interface接触面单元模拟锚杆-砂浆界面和砂浆-岩体界面的剪切相互作用,对简谐地震波作用下锚固边坡中全长黏结锚杆锚固界面剪应力的分布规律进行了研究,研究发现:在地震作用下,砂浆-岩体界面剪应力首先达到其极限黏结强度并出现脱黏现象,剪应力峰值从破坏面向锚杆两端发展;与此同时,锚杆-砂浆界面上的剪应力没有达到其极限黏结强度,但是该界面剪应力峰值会随着砂浆-岩体界面的脱黏而进行相应的调整;砂浆-岩体界面脱黏后,锚杆轴力呈两翼外凸的人字形曲线分布,轴力曲线拐点与界面剪应力曲线峰值点相对应,脱黏区域锚固体均匀拉伸,轴力分布均匀.该研究可为相关模型试验、现场监测、设计施工研究提供参考.     

垃圾填埋场沿衬垫界面的地震稳定性及永久位移分析

提出了垃圾填埋场的三楔体极限平衡分析法,考虑水平地震力,得到了垃圾填埋场沿衬垫界面滑动的安全系数和屈服加速度系数的近似解．参数分析表明：填埋场衬垫界面和填埋体的抗剪强度以及垃圾坝高度等直接影响填埋体沿衬垫界面的地震稳定性和屈服加速度系数．结合一维等效线性动力响应分析及Newmark法对垃圾填埋场在地震荷载作用下沿衬垫界面的永久位移进行了分析．结果表明：屈服加速度系数ky与最大水平等效地震系数kmax之比、场地特性和输入地震波的幅值及频谱特性等因素对地震永久位移均有一定影响．     

降雨入渗过程中土质边坡的固-液-气三相耦合分析

边坡降雨入渗过程伴随着地下水湿润锋面的推进、孔隙气体的迁移和土体的变形,涉及土体固-液-气三相耦合作用.以往对边坡在降雨入渗条件下的非饱和渗流过程及其对边坡稳定性的影响研究大多基于单相流（Richard方程）模型或水-气两相流模型,而较少从固-液-气三相耦合角度分析孔隙气体迁移和土体变形对降雨入渗过程和稳定性变化过程的影响.本文基于连续介质力学原理和混合体理论,建立了边坡土体固-液-气三相耦合数学模型和有限元数值模拟方法.采用Liakopoulos砂柱排水实验成果验证了耦合模型和计算程序的正确性,深入分析了气体边界条件对排水过程的显著影响.在此基础上,采用固-液-气三相耦合模型,研究了土质边坡在降雨入渗过程中的地下水渗流、气体迁移以及变形和稳定性演化过程,揭示了孔隙气体迁移过程和土体变形过程对边坡湿润锋面的推进以及稳定性变化的阻滞和延缓作用.研究成果对于暴雨诱发滑坡机理与防治研究具有一定参考价值.     

三维边坡稳定性的整体分析法及其工程应用

在水利水电工程中,有时需要考虑带有平行于滑动方向的侧向摩擦边界的滑动体的整体稳定性问题,现有的三维极限平衡法及其商用软件都没有考虑这种情况．因此其三维安全系数会被低估,而基于三维反演的滑面抗剪强度会被高估．本文将滑动体的侧向摩擦边界视为滑面的一部分,基于滑面法向应力表达式和分片插值技术,实现了能够考虑带有侧向摩擦边界的滑动体的三维严格极限平衡法．最后将所建议的方法用于正在建设中的大岗山水电站右岸坝顶高程以上边坡稳定性分析．     

水垫塘反拱底板静动力耦合分析及安全评价

泄水建筑物水垫塘底板稳定是实现泄洪消能防冲的关键所在,反拱底板工作条件复杂,其受力和破坏过程表现为高度非线性、耦合性．针对工程实践中所关注的水垫塘反拱底板安全问题开展了系统的研究．揭示了反拱底板在复杂工作条件下的受力机理和失稳模式;研究了水垫塘内的水动力荷载特性;基于粘结滑移、非线性接触理论,提出一种适用于反拱底板结构体系的非线性耦合静动力分析方法,该方法可反映水动力荷载-底板-锚筋-基岩（拱座）的耦合作用和底板结构失稳的动态过程．该方法充分考虑了多种非线性因素及静动力耦合效应,全面揭示了水垫塘反拱底板的工作条件、受力机理、失稳动态过程、影响稳定性的关键因素．     

水力作用下同向双平面滑移型岩质边坡稳定性分析

同向双平面滑移型岩质边坡的滑移破坏多属于推动式滑动破坏,其稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对岩体的水压力。通过分析此类边坡中地下水力的作用,发现水压力主要为沿结构面的静水压力和拖拽力。在建立边坡水力分析模型的基础上,推导出后缘结构面临界充水高度的表达式,并根据与降雨强度的关系建立水力驱动型边坡滑移破坏判据。最后选取实际边坡算例,验证公式的合理性,并运用Matlab编程分析了边坡稳定性系数在不同滑动面水深、滑动面倾角、坡高等影响因子影响下的动态演绎规律。结果表明:边坡的滑移破坏取决于水力作用的触发,边坡稳定性系数的降低主要与静水压力有关,渗透力的影响很小;在这些影响因子中,坡高、滑动面水深对稳定性系数影响较显著。     

基于改进IDA的混凝土坝地震易损性研究

针对目前混凝土坝易损性分析研究中震害等级划分多采用单一指标以及增量动力分析法(IDA)中选取步长增量时未考虑结构响应等问题,本文提出基于改进IDA的混凝土坝易损性分析方法:首先采用功效系数法以位移、应力、损伤区域为指标对坝体结构破坏进行综合评价,并应用变权模型考虑指标数值对指标权重的影响;然后通过计算得到的坝体综合破坏指数,根据坝体震害等级划分采用变增量步长法改进IDA法,从而可以更加全面地计算分析坝体在不同强度地震作用下从弹性状态到完全破坏的结构响应过程;最后,以某混凝土坝挡水坝段为例,建立有限元模型计算结构地震响应,应用改进IDA法绘制其地震易损性曲线.结果表明,该方法可以分析坝体结构在不同地震强度作用下产生各个等级破坏的概率,进而为混凝土坝结构抗震安全设计等提供理论依据.     

特大地震下超高层建筑的倒塌模拟

近年来500m以上超高层建筑发展迅猛,是当前土木工程的重要国际前沿,特大地震下抗倒塌性能研究是超高层建筑必须认真面对的重要问题.本文以结构总高度为632m的上海中心大厦为具体研究对象,建立了该超高层结构的有限元模型,讨论了巨型构件和各类不同构件的建模方法及其失效准则,分析了结构的基本动力特性,预测了该超高层建筑结构在特大地震作用下的破坏模式和倒塌过程,分析了其失效机理.本研究可为超高层结构地震破坏机理和抗震设计研究提供参考.     

顺层岩质边坡加陡开采的稳定性研究

为了研究确定顺层边坡陡帮开采的稳定性,以元宝山露天矿南帮边坡为研究对象,基于刚体极限平衡理论,采用RFPA中的细观本构模型,研究分析南帮边坡受采动影响应力和位移随时间的变化规律,分析滑坡机理、滑坡模式,并确定最终境界的合理边坡角。结果表明：采用细观模型得到的岩体变形随时间的变化规律与现场观测基本吻合,上部岩体沿圆弧滑面拉裂滑移,下部沿弱层组合滑面剪切滑移,且滑体上部均以下沉为主,向采空区发生水平位移,下部以水平位移为主。计算剖面边坡的稳定系数Fs〈1．2,应放缓边坡角使φ=18°以保证边坡稳定使露天矿安全生产并获得最大效益。     

露天矿边坡稳定性的仿真模拟研究

结合现场工程实例,应用RFPA-SRM模拟了该矿顶帮高陡边坡失稳的动态过程.基于强度折减理论,确定了滑坡模式,以及影响边坡的稳定性的因素.通过对仿真模拟结果的分析得出如下结论:边坡开挖后的稳定性破坏是一个循序渐进的过程,同时存在拉张和剪切两种破坏方式,其根本原因在于边坡岩体所处的应力状态.     

露天煤矿采场软岩边坡稳定性研究

针对某露天煤矿采场边坡出现的不稳定现象,通过大量现场地质调查,总结分析出滑坡主要是由采区软岩地质造成。在此基础上采用FLAC-拉格郎日显式有限差分法对采场的边坡进行分析,并根据模拟采场边坡的应力、应变及位移情况,通过分析确定危险边坡的潜在不稳定范围。分析过程中充分利用FLAC-拉格郎日显式有限差分法对应力应变逼真的模拟这一特点,采用理论分析与数值模拟二者相结合,计算得出边坡的稳定系数,对露天煤矿边坡稳定性做出了客观评价,为露天矿下一步滑坡防治方案、边坡监测方案的制定提供了决策依据,对实际生产有着及其重要的指导意义。     

层次分析法评价降雨对滑坡稳定性的影响

利用层次分析法建立了万塘滑坡危险度评价模型,综合考虑降雨、地震、人类工程活动、库水位、地形地貌、地层岩性和岩层组合结构七个方面的因素,对三峡库区万塘滑坡进行危险度评价,并与传统的刚体极限平衡法相比较验证。通过重点定量分析降雨对万塘滑坡稳定性的影响程度,验证了降雨在滑坡稳定性中所起的关键作用,为滑坡灾害预防提供依据。     

高速铁路基础结构动态性能演变及服役安全的基础科学问题

中国高速铁路已经由大规模建造进入长期安全稳定运营阶段,如何科学维护庞大规模的高速铁路运营线路,使高速铁路长期保持高安全、高稳定、高可靠的运营品质,是我国现阶段面临的重大课题.在分析总结中国高速铁路基础结构构造特点及其复杂运营环境特点的基础上,提出了高速铁路基础结构动态性能演变及服役安全的三个基础科学问题:环境与动载耦合重复作用下高速铁路基础结构关键工程材料与结构动态性能演变,高速铁路基础结构累积变形与轨面几何形态的映射关系,基础结构劣化与高速列车-基础结构耦合系统动态性能的相互影响及演化机制;回顾评述了国内外在此方面的研究现状与最新进展;指出了本领域今后的发展趋势以及需要重点关注和加强的基础研究工作.     

露天矿土-岩复合边坡形态优化及失稳机理研究

针对露天矿土-岩复合边坡构成及失稳破坏模式的复杂多样性,以依兰露天矿为研究背景,应用极限平衡分析法和强度折减法分别对采场、排土场及二者构成的土-岩复合边坡稳定性进行了分析,优化边坡最终形态,研究其滑坡模式与机制。结果表明：当采场边坡角41°,与排土场相距80m时,复合边坡达最优形态,边坡破坏模式为在自重力作用下,坡面向外蠕变引发的圆弧滑动;极限平衡法简单、可靠,其与强度折减法相结合可弥补各自的不足,结果可靠,便于复合边坡的优化设计。     

吴家沟赤泥尾矿库初期坝稳定性分析

吴家沟尾矿库初期坝包括下部天然岩土体初期坝和上部土石混填初期坝两部分。在分析初期坝基本特征的基础上,把初期坝视作重力式档土墙结构,采用极限平衡法计算堆积坝对初期坝的静止土压力和主动土压力,应用抗剪强度公式分析上部初期坝与基岩之间坝基面的抗滑稳定性,得到无水和有水工况下静止土压力和主动土压力作用下坝基面抗滑稳定安全系数,其安全系数值明显大于规范规定的安全系数。采用ABAQUS有限元软件对初期坝应力特征进行分析,初期坝(包括天然坝体和堆石坝体)的最大剪应力及最大竖向应力分别小于坝体的抗剪强度和抗压强度,初期坝是稳定的。     

高速铁路钢轨焊接区不平顺的动力效应及其安全限值研究

应用车辆–轨道耦合动力学理论及其仿真分析软件TTISIM,研究了钢轨焊接区低塌不平顺对轮轨动力响应的影响特征,分析了高速行车条件下典型焊接区低塌不平顺波长和幅值对轮轨动力响应的影响规律,在此基础上,提出了高速铁路钢轨焊接区不平顺幅值的安全限值.分析结果表明:钢轨焊接区不平顺会导致明显的轮轨冲击效应,且该冲击作用由短波不平顺所控制;高速行车条件下,轮轨动力响应随着焊接区不平顺波长的增大而减小,随行车速度和不平顺幅值的增大而增大,其中,轮重减载率指标受不平顺波长和幅值的影响更为显著,为钢轨焊接区不平顺作用下行车安全性的首要控制指标;高速行车条件下,钢轨焊接区不平顺幅值的安全限值随行车速度的增大而减小,随不平顺波长的增大而增大,叠合形不平顺幅值的安全限值受短波不平顺(波长小于0.2 m)波长和幅值的影响较大;在200~250 km/h行车速度等级,1 m直尺测量矢度条件下,余弦形低塌不平顺幅值的安全限值为0.82 mm,叠合形低塌不平顺在1 m长波幅值为其作业验收限值0.3 mm时,其短波不平顺幅值的最大安全限值为0.2 mm,叠合形不平顺幅值总的安全限值最大为0.5 mm;在250~350 km/h行车速度等级,1 m直尺测量矢度条件下,余弦形低塌不平顺幅值的安全限值为0.62 mm,叠合形低塌不平顺在1 m长波幅值为其作业验收限值0.2 mm时,其短波不平顺幅值的最大安全限值为0.14 mm,钢轨焊接区叠合形低塌不平顺幅值总的安全限值最大为0.34 mm.研究结果可为高速铁路钢轨顶面焊接区不平顺的养护维修管理提供理论参考.     

基于FLAC软件对超高边坡加固的稳定性分析

采用似圆弧状潜在滑动面模型和传递系数法对红透山铜矿工业场地超高边坡的稳定性系数及剩余下滑力和支护力进行计算。根据该边坡的加固方案借助FLAC软件对该加固方案的稳定性进行了计算和分析,为边坡加固提供了可靠的参考依据。结果表明,该加回方案能够保证边坡的稳定,可作为类似工程参考。     

利用植被和地形信息进行水土流失风险度评价

在影响水土流失过程的众多因素中,选择植被和地形来进行水土流失的风险度评价.试验区域为密云水库上游.利用Landsat-7 ETM＋的影像,在计算归一化差分植被指数NDVI的基础上估算密云水库上游的植被覆盖度;利用栅格数字高程模型DEM,计算地表坡度;根据水利部部颁标准,对植被覆盖度和坡度进行分级.植被覆盖和坡度要素的分级组合形成一个交叉表模型,从而对密云水库上游的水土流失风险情况进行评价并绘制水土流失风险分布图.采用这一方法可以相对快速地度量一个区域水土流失发生的可能性和程度。