层状岩体PFC模拟的细观参数分析

【目的】研究层状岩体的非均质性，通过数值模拟的方法建立模型。【方法】基于复合岩体思想，在PFC^2D中加入等间距的层理弱面以模拟层岩的各向异性。分析了三轴压缩作用下，数值试件基质细观参数取值的依据。【结果】数值试件的摩擦角随着颗粒间摩擦系数和黏结摩擦角的提高分别呈非线性以及线性增加趋势；数值试件的黏聚力随着颗粒间摩擦系数和黏结摩擦角的提高而呈非线性降低趋势；随着黏结距离的增加，数值试件的摩擦角和黏聚力均呈线性增加趋势。【结论】数值模型可以模拟层状岩体的非均质性。     

分级框架锚杆支护边坡的稳定性分析

【目的】为探究云南勐绿高速公路某分级框架锚杆支护边坡的稳定性。【方法】采用FLAC3D建立三维数值模型,对边坡分别在未支护和支护工况下进行稳定性分析。选取支护边坡中部断面,对该断面中的锚杆（锚索）轴力进行监测,研究锚杆（锚索）轴力沿长分布的特性。【结果】结果表明：未支护边坡有极大可能沿潜在滑动面发生失稳破坏,分级框架锚杆支护结构能够有效抑制边坡整体位移,改善坡体内部塑性区分布,提高边坡的安全系数;锚杆锚固边坡内部根据锚杆发挥的不同作用分为主动区和被动区;锚索最大轴力处于自由段,锚固段内轴力分布并不均匀,呈递减趋势。【结论】研究表明框架锚杆组合结构对边坡具有良好的支护效果。     

可拆卸钢-混凝土组合梁抗剪性能有限元分析

【目的】为了研究可拆卸钢-混凝土组合梁中螺栓连接件的抗剪性能。【方法】采用ABAQUS软件建立了推出试件的有限元模型，分析了混凝土板强度、螺栓强度和螺栓预紧力大小对抗剪性能的影响。【结果】结果表明：推出试件的最终破坏模式为螺栓剪断，同时混凝土受压破坏；试件的抗剪过程包括摩擦抗剪、螺杆承压抗剪和塑性三个阶段；混凝土板的强度对试件的抗剪性能影响较小；提升螺栓的强度可以显著提升试件的极限抗剪承载力；试件的抗滑移荷载随螺栓预紧力的增加而增大。【结论】综上所述，在实际工程中可以通过提升螺栓的强度和预紧力大小来获得更加优异的抗剪性能。     

基于套索与优化算法的矿山岩质边坡可靠度研究

【目的】为解决拟合边坡极限状态方程时存在的过拟合与共线性等问题,且为获得更符合实际的安全系数,在考虑剪胀角的基础上,建立基于LASSO-GA-PSO的矿山岩质边坡可靠度分析模型。【方法】通过将Slide与FLAC3D相结合的方法,计算考虑剪胀角变化的边坡安全系数;采用LASSO对数据进行拟合,获得相应的极限状态方程;编写用遗传算法与LHS优化的自适应粒子群算法程序,建立基于LASSO-GA-PSO的边坡可靠度分析模型,进而确定边坡的可靠度指标。【结果】二次带交叉项的LASSO-GA-PSO模型所得的可靠度指标为2.325 7,略小于LASSOMonte-Carlo的2.387 9,误差为2.6%。【结论】模型具有较好的优化结果,可为类似工程提供参考。     

植物防护对路堤边坡稳定性的影响研究

为认识植被对路堤边坡稳定性的影响,利用岩土数值分析软件,探讨了植被位置、植被深度、植被根型等参数与边坡稳定性的关系。结果表明：随着竖直单根远离坡脚,路堤边坡稳定系数呈先增大后减小的趋势,根系距坡脚的水平距离与坡高之比为0.2时植被防护效果最佳;随着竖直单根深度的增加,边坡稳定性呈递增趋势,当根系距坡脚的水平距离与坡高比值在0.3～0.7之间时,根系深度增加对边坡稳定性的锚固作用最明显;在总根系长度相等时,主直根型的锚固效果最好,散生型根次之,水平根型的锚固效果最差。     

外置扇形铅黏弹性阻尼器的自复位桥墩抗震性能分析与研究

【目的】为了提高自复位桥墩的抗震性能，本研究在传统自复位桥墩的基础上，更改接头组件的连接方式，并在桥墩外部设置可更换的扇形铅黏弹性阻尼器，提出外置扇形铅黏弹性阻尼器的自复位桥墩。【方法】采用数值模拟方法，分别建立传统自复位桥墩、嵌入式自复位桥墩和外置扇形铅黏弹性阻尼器的自复位桥墩。在验证传统自复位桥墩模拟方法可行性的基础上，分别对嵌入式自复位桥墩和外置扇形铅黏弹性阻尼器的自复位桥墩进行低周循环加载，研究二者的抗震性能。【结果】结果表明：将平齐接头更改为嵌入式接头有利于提高自复位桥墩的承载力和耗能能力，提供更为可靠的传剪机制。【结论】将扇形铅黏弹性阻尼器设置在嵌入式自复位桥墩两侧，累计耗能较传统自复位桥墩有显著提高，抗震性能优越，对自复位桥墩实现“韧性抗震”设计具有一定借鉴意义。     

蒿属植物黄土边坡固土效应数值研究

黄土高原生态环境脆弱,大量裸露边坡造成日益严重的水土流失与地质灾害问题。植物护坡是恢复黄土边坡生态和防治黄土边坡地质灾害的有效手段。文章基于延安地区黄土边坡调查,筛选出适宜当地环境且护坡效果明显的蒿属植物作为研究对象;通过土工试验,得到根-土复合体的力学参数;最后利用FLAC3D软件对不同坡度与不同根系状态下的边坡进行数值模拟,通过强度折减法求得安全系数,比较分析其护坡效应。结果表明：(1)植物根系能够提高土体的力学参数,从而提高边坡的稳定性;(2)植物根系对边坡稳定性的提高效果随着坡度增大而增大;(3)蒿属植物在西北黄土地区生态复合型防治技术方面具有极大的应用潜力。     

强震区高边坡稳定性及支护方案的数值模拟

【目的】了解地震作用对边坡稳定性的影响。【方法】研究选择尼泊尔某高速公路路堑边坡作为研究对象，针对强震地区地震荷载作用条件下，采用有限元方法，就高速公路路堑高边坡的稳定性和位移变化情况，进行了模拟计算。【结果】高边坡的稳定性随地震强度的增加而降低、高边坡的位移随地震强度的增加而变大。另外，还就削坡+锚杆支护或削坡+锚杆+土钉的边坡治理方案进行了对比，通过改变锚杆角度等工程设计要素进行数值模拟计算分析，提出了更加合理的边坡治理方案。【结论】对强震地区类似的高边坡稳定性研究具有一定的参考作用。     

粉砂土路基边坡稳定性影响因素研究

基于粉砂土路基,采用有限元折减强度法研究路基边坡高度、坡度和粘聚力、内摩擦角、回弹模量、剪胀角等力学指标对路基边坡安全稳定系数的影响,给出粉砂土路基边坡稳定性分析时力学指标的推荐值以及路基边坡合理的高度和坡度。结果表明:粉砂土路基填方路基高度小于8m,坡度小于1∶1.25;挖方路基高度小于12m,坡度小于1∶0.7。采用有限元强度折减法分析粉砂土路基边坡的稳定性时,对于路基填土而言,粘聚力取值大于25kPa,内摩擦角大于25°,回弹模量宜取10 000kPa,剪胀角宜取0°;对于地基土而言,粘聚力取值大于5kPa,内摩擦角大于15°,回弹模量宜取10 000kPa,剪胀角宜取0°。     

强降雨诱发茅台镇某滑坡复活变形机理及稳定性研究

【目的】强降雨作用是诱发滑坡变形及古滑坡复活等地质灾害的主要因素之一。通过研究强降雨条件下滑坡失稳变形机理及特征对开展滑坡灾害气象预警及监测意义重大。【方法】以贵州省仁怀市茅台镇仁文村海椒坪大型古滑坡为例，基于现场勘测的多源数据融合及室内试验成果，深入分析强降雨作用下该滑坡的复活变形演化规律。【结果】滑坡区较大的汇水面积及降雨持时过长，导致水沿中后缘滑塌区拉裂缝和右侧缘倾向节理与老崩滑堆积体接触带向下渗透。高含水率导致岩土体强度参数劣化，其中内摩擦角对坡体稳定性的影响系数是黏聚力的5～7倍。粉质黏土的过饱及富水环境为动水压力触发滑坡启动创造了条件，中后缘次级剪出部分已处于欠稳定状态，在短期强降雨条件下极易发生整体滑动并形成堰塞湖。【结论】可为该类滑坡的气象预警与防治提供参考。     

南水北调中线某段渠道边坡滑坡成因分析及防治对策

【目的】渠道边坡失稳可诱发渠道边坡滑塌及其他险情，影响南水北调中线工程运行安全。【方法】以南水北调中线郑州段为例，对强降雨引起渠道边坡失稳造成渠道边坡滑坡的原因进行分析。【结果】结合国内外研究成果提出边坡防治措施，为类似水利工程边坡防治提供参考和借鉴。【结论】渠道边坡失稳由诸多因素引起，结合南水北调渠道运行过程造成边坡失稳的主要因素，提出不同的处置措施。     

大连自贸区岩质边坡稳定性评价

【目的】边坡尤其是岩质边坡稳定性评价是岩土工程学以及实际工程中经常遇到的问题。【方法】本研究选取大连自贸区内某边坡，将边坡分为AB、BC、CD三段，采用赤平投影法对边坡稳定性做定性分析，并利用平面滑动法对边坡稳定性做定量分析。【结果】结果表明：该自贸区边坡稳定性处于稳定状态。【结论】本研究对边坡防护措施提出了建议，涉及的边坡评价方法和边坡防护措施对于边坡治理具有理论和现实意义。     

公路边坡稳定性影响因素的敏感性分析

为分析均质路堤、路堑边坡稳定性影响因素的敏感性,采用正交试验设计,结合抗剪强度折减有限元法,以边坡稳定安全系数为考察指标,对50个算例结果进行了极差分析.结果表明,影响路堤稳定性因素的敏感性大小排序为：粘聚力、内摩擦角、坡角、坡高、容重、弹性模量、泊松比、宽度、均布压力;影响路堑边坡稳定性因素的敏感性大小排序为：内摩擦角、坡高、粘聚力、坡角、容重、弹性模量、泊松比.分析结果对公路边坡工程的设计与施工具有借鉴意义.     

深基坑开挖对邻近住宅楼的变形影响分析

【目的】深基坑工程中土体的开挖卸荷会导致土体位移变形，可能引起周围建筑物变形，因此有必要对深基坑开挖对邻近宅楼的变形影响进行分析。【方法】本研究以郑州某深基坑工程为例，在采取上部土钉墙、下部桩锚支护的联合支护方式下，使用FLAC3D对基坑的开挖过程进行数值模拟，探究不同工况下基坑开挖对周边土体和邻近建筑物的影响。【结果】研究发现：沉降量随着距基坑边缘距离的增加而减小，最终降低为零；沉降量和围护体的水平位移随着基坑开挖深度的增加而增大；邻近建筑物的沉降随着基坑开挖的加深而增大，随着距基坑边缘距离的增大而减小。【结论】本研究验证了该支护方式的可行性。     

基于FLAC3D的路堑边坡稳定性分析

【目的】道路切割坡体、暴雨和车辆荷载等条件会对路堑边坡的稳定性造成极大的影响。本研究以辉县市上八里镇回龙村张沟边坡为例,根据边坡所处的环境特征,分析其在不同工况影响下的变形特征及稳定性,为边坡的防治提供依据。【方法】使用FLAC^3D软件对边坡进行数值模拟,研究边坡在天然和暴雨条件下的变形和稳定性,并调用FLAC^3D内置的Fish函数对路堑边坡坡前道路车辆产生的动荷载进行模拟,对动荷载下滑坡体内部的变形特征进行分析。【结果】(1)边坡在天然和暴雨情况下的稳定性系数分别为1.9和1.186;(2)坡前公路动荷载峰值由1×10⁵ N增加为1×10⁶ N时,坡脚处水平最大应变值增大13.4%,后缘水平最大应变值增大13.2%。【结论】暴雨降低了岩土体的强度,直接破坏了边坡的稳定性,坡前竖直方向动荷载增加了坡体水平方向剪切带的连续性,但其对坡体最大应变量造成的影响较小。     

剪切速率效应下路基盐渍土应力-应变软化模型及抗剪强度参数试验研究

盐渍土这一特殊土,目前作为路基填土在西北地区的应用十分常见,其工程力学特性广受关注,且随环境变化对路基工程影响明显。通过室内三轴试验,分析了路基盐渍土在不同围压下加载速率、含盐量、含水率的改变对其抗剪强度参数黏聚力和内摩擦角的影响机理,并以此建立了盐渍土应力-应变软化本构模型。试验结果表明:土体软化模型能较好反映盐渍土的应力-应变关系曲线变化规律。随着加载速率的增大,黏聚力先增大,后有减小趋势,内摩擦角先减小后有缓慢增大趋势,二者类似横坐标方向镜像对称。当含盐质量分数从2.54%增加到16.54%时,黏聚力和内摩擦角变化一致,均为先减小后增大,临界含盐质量分数在10%左右。当含水率增加时,黏聚力和内摩擦角均有明显减小趋势,当下降到一定值后趋于平稳。     

锚索预应力损失对某既有公路路堑边坡稳定性的影响研究

【目的】路堑边坡稳定性是影响公路运营安全的重要因素之一,为保证某公路段运营期边坡安全,以某公路路堑边坡为例进行分析。【方法】采用有限元软件GeoStudio中的slope模块,基于极限平衡法计算锚索不同预应力损失率条件下路堑边坡的稳定性,建立预应力损失率与边坡整体稳定性的关系式,结合现场边坡稳定状态调查及锚锁预应力损失率检测结果,综合评价现状条件下公路边坡的稳定性。【结果】研究结果表明,目前该路堑边坡处于基本稳定状态,若预应力损失率达到60%,则可能出现失稳风险。【结论】建议加强监测,并适时进行相关检测,必要时采取相应补强措施。     

土体压密注浆过程的抬升数值模拟

【目的】为了减少压密注浆过程土体抬动位移过大而引发安全事故。【方法】基于有限元软件COMSOL中的线弹性土体本构模型，构建了浆泡在土体中均匀扩张和非均匀扩张两种模式下的抬动数值仿真模型，仿真结果与前人成果进行对比，抬动曲线相吻合，验证了模型的合理性。【结果】通过仿真模型分析了注浆孔高度、扩张方式、注浆量和土体类型对抬动的影响。【结论】该方法为土体压密注浆过程的土体抬动提供了一种分析方法，施工中可以通过提前仿真模拟来降低安全事故。     

基于GIS的龙羊峡水电站库区滑坡易发性评价

【目的】龙羊峡水库地质环境条件复杂,地质灾害隐患较多、规模较大、影响严重,因此对龙羊峡水电站库区滑坡进行易发性评价,能够为库区滑坡预测提供一定的参考。【方法】在野外勘察及遥感解译的基础上,选取高程、坡度、坡向、地层岩性、降雨、植被覆盖度、水位涨幅等7个因子为评价因子,利用层次分析法确定了评价因子权重,构建了龙羊峡水电站库区滑坡地质灾害的易发性评价模型,得到了龙羊峡水电站库区滑坡灾害易发性分区图。【结果】高易发区占研究区总面积的15.7%,中易发区占总面积的31.8%,低易发区占总面积的44.3%,极低易发区占总面积的8.2%。【结论】高易发区主要集中于龙羊峡水库右岸近坝岸处,这是由于其岩性软弱,以及高陡边坡在库水位反复升降过程中导致边坡稳定性降低,易发性较高;中易发性主要集中龙羊峡水库右岸的中上游处;低易发区主要分布在龙羊峡水库上游左岸处;极低易发区主要分布在龙羊峡库尾距水系较远处。     

基于有限元模拟的溢洪道边坡稳定性分析

【目的】重庆市南川区鱼枧水库工程中溢洪道边坡所处位置地质条件复杂，开挖规模较大，加之不确定因素较复杂，导致该工程溢洪道边坡存在安全隐患问题。【方法】结合溢洪道左侧边坡的总体结构特征，研究选取两个典型剖面及相应的岩体力学参数，利用强度折减法对该边坡分别在不同工况和不同施工工序下进行稳定性分析。【结果】研究表明：该边坡在未开挖及开挖支护两种工况下均满足稳定性要求，而在开挖未支护时处于不稳定状态；边坡采用边开挖边支护的施工工序比先开挖后支护工序产生的整体位移缩减15%。【结结论论】本研究验证了边坡支护方式的合理性，具有一定的指导意义。