水库近坝高位滑坡滑带抗剪强度参数综合确定研究

滑坡滑带的抗剪强度参数是进行滑坡稳定性评价和滑坡涌浪等灾害链研究必需的数据基础,科学合理确定滑带物理力学参数至关重要.本研究以澜沧江GS水电站MLS滑坡为依托,采用现场调查、大型原位剪切试验、室内重塑样剪切试验、室内原状样剪切试验、工程地质类比法及参数反分析法,综合确定滑带抗剪强度参数.采用数值模拟软件运用所得参数对滑坡进行变形破坏分析.数值计算结果与现场滑坡监测变形数据相吻合,验证了采用多方法综合选取滑带抗剪强度参数的准确性和合理性.研究成果可为MLS滑坡稳定评估和防治工程设计等提供技术支撑和参考借鉴依据.

矿山岩质边坡地层结构及岩体抗剪强度参数随钻智能识别方法

地层类别及岩体抗剪强度参数的准确识别对岩质边坡的稳定性评估至关重要。基于无量纲的可钻性指标建立了岩体抗剪强度参数随钻识别模型,使得随钻测试结果能够不经标定或换算,即可直接识别岩体抗剪强度参数。结合无监督学习和自主设计的决策模块,对深度序列随钻数据进行智能识别和自动平滑处理,实现对地层结构的智能感知,并定量描述各岩层的随钻参数及抗剪强度参数。采用自主研发的高精度现场随钻测试设备对云南鹤庆北衙露天矿灰岩体区和F6-1断层交界区域的爆破钻孔过程进行监测,并以两个典型钻孔的全过程监测结果为例,展示随钻智能识别方法的应用。总体而言,ZK1钻孔随钻智能识别方法与原始地质剖面一致程度为90.85%,ZK2钻孔随钻智能识别方法与原始地质剖面一致程度为84.47%,钻孔成像验证表明该方法识别的地层能更准确地反映边坡实际地层情况。值得注意的是,该方法能够在大尺度与地质剖面结果一致的前提下,精准地识别出地质剖面未曾表现的关键层位。这一特性为破碎软弱岩层及其强度参数的识别,以及地质模型的精准构建提供了有力保障。该方法在岩土工程领域具有广泛的应用前景,为岩层性质和抗剪强度参数的实时智能识别及地质模型的精准构建提供了可靠的解决方案。

基于高斯过程回归的岩石抗剪强度参数不确定性估测

为克服以往岩石抗剪强度参数估测方法无法反映并量化其不确定性的问题,提出一种基于高斯过程回归(Gaussian processregression,GPR)的岩石抗剪强度参数不确定性估测方法,实现具有概率意义的不确定性分析。基于岩石强度参数数据集,利用高斯过程理论建立不同核函数下岩石单轴抗压强度(uniaxial compressive strength,UCS)和抗拉强度(uniaxial tensilestrength,UTS)与抗剪强度参数的映射关系。通过最大化对数边缘似然函数优化GPR模型超参数,然后根据预测效果与不确定性程度,确定合适的核函数及其GPR模型。结果表明,在给定UCS和UTS数据下,建议采用Matérn核函数构建黏聚力GPR模型,采用有理二次核函数构建内摩擦角GPR模型。对比传统机器学习方法,GPR方法不仅可准确地预测岩石抗剪强度参数,还给出了预测结果的不确定性程度,具有较强的科学性和可解释性,证明了GPR模型的可行性与有效性。

基于广义条件强度参数的水平和竖向地震动联合选取研究

为了合理地考虑竖向地震作用和实现水平和竖向地震动的联合选取,提出了基于广义条件强度参数的水平和竖向地震动联合选取方法:扩展广义条件强度参数的基本理论,提出水平和竖向地震动广义条件强度参数分布的构建方法,并与“无条件分布”对比,提出基于广义条件强度参数的水平和竖向地震动联合选取方法的基本理论,给出以水平强度参数作为条件的实际算例,利用现有水平-水平、水平-竖向强度参数相关系数模型构建水平和竖向地震动广义条件强度参数目标分布,对目标地震动数据库进行联合选取,将选取结果与传统选取方法进行对比,说明该方法的合理性。结果表明:构建出的水平和竖向广义条件强度参数分布与“无条件”分布之间存在一定差异;水平和竖向地震动联合选取结果与目标理论分布匹配良好;与仅考虑水平向广义条件强度参数地震动选取方法相比,联合选取方法能够考虑竖向地震动特性,并且不会对水平向造成影响,提出的水平和竖向地震动联合选取方法能够更加合理地、全面地考虑水平和竖向地震动特性,为工程结构在水平和竖向地震动作用下的抗震性能研究提供地震动输入基础。

岩石抗剪强度参数的加权线性回归估计与验证

研究了岩石抗剪强度参数的优化估计方法,针对岩石抗剪强度数据中存在的异方差问题,引入了加权线性回归方法。在岩石抗剪强度的线性回归分析中,一般假定因变量观测值的观测误差都服从同一正态分布,但忽略了三轴强度数据中所存在的异方差问题。利用位于四川省西南地区的露天砂岩为研究对象,获取砂岩在不同围压下的三轴强度数据并应用加权线性回归方法进行分析并解决了数据的异方差问题。首先介绍了岩石抗剪强度的理论基础和相关的统计方法,然后详细阐述了加权线性回归的概念及应用范围。提出了加权线性回归的理论公式和检验方法,并解释了加权回归中的权重定义和计算方法。最后通过位于四川省西南地区的露天砂岩的试验数据进行验证,研究结果证明了加权最小二乘法在岩石抗剪强度参数估计中的有效性,研究成果可为抗剪强度参数的选取提供相关的理论依据。

基于优选地震强度参数的地下倒虹吸结构易损性分析

对水工建筑进行地震易损性分析是研究其抗震性能的有效途径。相比渡槽、大坝等地上水工结构,地下倒虹吸结构的地震易损性研究相对较少。为此,以滇中引水下庄地下倒虹吸结构为研究对象,选取16个标量地震动强度参数,使用IDA法对地下倒虹吸结构开展了土体-结构动力非线性有限元分析。以有效性、实用性、效益性和相关性这4个参数作为评价指标,优选标量IM构建矢量IMs;利用遗传算法(Genetic algorithms,GA)优化多层前馈(Back propagation,BP)神经网络建立了GA-BP神经网络,以优选矢量IMs作为输入进行训练,通过训练后的神经网络建立了地下倒虹吸结构的易损性曲面。研究结果表明:优选构建的矢量IMs能够更好地反映地下倒虹吸结构的抗震性能,可以降低地震易损性分析70%的计算成本。

某堆填土欠稳定高边坡抗剪强度参数取值研究

梧州市某楼盘在建筑安全影响范围内有一削坡形成的高度20~45 m的堆填土高边坡,存在较大滑塌安全隐患,需对该欠稳定高边坡综合整治处理。为取得符合实际的、经济合理的边坡设计抗剪强度参数,采用了综合法确定抗剪强度参数,即采用现场原位直剪试验、室内重塑土样试验、多元线性回归法等,综合分析确定欠稳定高边坡的抗剪强度参数。结果表明:采用综合法参数取值能优化边坡设计、缩短治理工期、节约治理费用,治理效果显著。

探析滑坡体强度参数对双排抗滑桩的影响规律

为掌握滑坡体强度参数变化对双排抗滑桩位移、内力分布及滑坡推力比例的影响,本文运用三维有限元分析方法对有关因素展开相关分析。研究表明,调整滑坡体的黏聚力c和内摩擦角φ的数值水平,对双排抗滑桩的桩身弯矩和剪切力的最大值有着明显的影响,对弯矩和剪力的分布影响则相对较弱。在c与φ的数值相对较低的情况下,桩的位移、内力,以及前后两排桩对应的滑坡推动力比例都会发生较大幅度的改变。当c与φ的数值上升时,其产生影响程度会逐步降低。φ对双排抗滑桩的影响大于c。这些研究结果对于优化双排抗滑桩的设计和增强其稳定性具有重要的指导意义。

某牵引式滑坡抗剪强度参数反演分析

牵引式滑坡在变形过程中呈现渐进式破坏,滑带土的抗剪强度参数在不同变形阶段具有差异性,如何获得经济合理的参数,对滑坡应急处置和工程治理意义重大。本文通过对某牵引式滑坡的滑带土抗剪强度参数分别采用极限平衡法和数值模拟法进行反演,并将之与土工试验法和工程类比法所得的参数进行比较,可见各种方法所得的参数存在一定的差异。在工程应用中,应充分考虑每种方法的适用条件,并根据滑坡的滑动状态和防治工作阶段,选择合理的参数,为滑坡应急处置和工程治理提供依据。

基于层次分析法的露天矿岩体抗剪强度参数研究

露天矿岩体抗剪强度参数影响边坡稳定和矿山安全,受结构面及地质环境条件影响,岩体抗剪强度很难直接和准确获取。文章通过工程上常用的岩块强度折减法、Hoek-Brown准则法和工程岩体质量分级标准法获得了岩体抗剪强度参数,在分析了各类方法问题的基础上,提出了基于层次分析法的岩体抗剪强度参数的确定方法,计算结果能综合反映岩体抗剪强度参数特征,为全面客观地确定露天矿岩体抗剪强度参数提供参考。

岩土强度参数选取方法研究及工程应用

为解决岩土勘察中强度指标的确定问题,以海南省G98环岛高速公路大三亚扩容工程SJ01标段岩土工程勘察为研究背景,在分析场区岩土工程地质特征基础上,采用室内试验和原位测试的方法获取各层土体的力学强度参数,并运用数理统计方法对各层土力学指标进行处理,研究力学强度参数的概率密度分布,用于指导实际岩土工程强度参数的确定。

水土化学作用对离子型稀土矿体抗剪强度参数的影响机理

为研究水土化学作用对离子型稀土矿体抗剪强度的影响,将矿体分别浸泡于不同浓度的硫酸铵溶液中,明确硫酸铵浓度对矿体颗粒表面双电层中滑动层厚度和矿体颗粒间净作用力的影响,由此探讨了硫酸铵浓度对矿体抗剪强度参数的影响机理。研究表明:当硫酸铵溶液浓度由0.08 mol/L增大到0.23 mol/L时,矿体颗粒间最大净引力的绝对值由10.44 atm增加到13.20 atm,矿体中的黏粒和细粉粒逐步团聚成粗粉粒、极细砂和细砂,且硫酸铵浓度越高,黏粒和细粉粒团聚成的大颗粒团越多,黏性颗粒间的接触面积由0.089 m^(2)/g减小到0.052 m^(2)/g,故矿体的黏聚力减少;同理,当硫酸铵浓度由0.08 mol/L增大到0.23 mol/L时,矿体颗粒表面双电层中的滑动层厚度由3.12 nm减小到2.25 nm,矿体颗粒表面的双电层厚度减小,矿体颗粒间直接接触面积增大,且矿体中的黏粒和细粉粒逐步团聚成粗粉粒、极细砂和细砂,则矿体的滑动摩擦强度和咬合摩擦强度均增大,即矿体的摩擦强度增大,矿体的内摩擦角增大。

考虑土体强度参数深度依赖性的非平稳随机场边坡滑动深度和体积分析

基于随机有限元方法(RFEM)和Monte-Carlo模拟,建立了能够模拟具有深度依赖性的土体强度参数边坡或具有软弱夹层边坡的非平稳随机场模型。通过辐射扫描方法获取最危险滑动面,得到非平稳随机场边坡滑动深度和滑动体积。将该方法与均质边坡和平稳随机场边坡获得的滑动深度和滑动体积进行对比,研究土体强度参数深度依赖性的非平稳随机场边坡的不同坡度和各向异性对滑动深度和滑动体积的影响。结果表明:基于RFEM的非平稳随机场滑动深度和滑动体积结果为地质灾害风险及后果评估提供了一个参考分析的新角度;参数的深度依赖性程度越高(变化率b越大),则边坡平均滑动深度和滑动体积越小;在大坡度滑坡风险后果评估中,可以基于均质边坡分析结果进行初步预估;在非平稳随机场中,随着各向异性的增大,所有坡度边坡的滑动体积变异系数增大;不同坡度下,水平方向的相关程度越大,则土坡内软弱夹层的不确定性越强,滑动体积的变异系数也不断增大。

混凝土界面过渡区三维分形冲击模型HJC强度参数仿真

为了研究HJC等效应力本构关系中各参数在混凝土数值模拟中的敏感性,基于水泥水化分形特征,将混凝土界面过渡区看作球壳形薄体,以计算机时间为“随机种子”,运用FORTRAN语言编写球形骨料随机投放程序,通过建立30μm厚界面相的混凝土三维三相有限元模型,研究冲击体、承载体以及砂浆、界面相和骨料的交互动力响应。以10 m/s的冲击速度进行ANSYS/LS-DYNA动力学有限元仿真,得到混凝土随时间变化的破坏模式和应力时程曲线。结果表明:在冲击荷载作用下,混凝土三维三相细观模型裂纹从冲击面延展至承载面,界面相处先破坏,砂浆少量破坏,骨料基本无破坏;承载面平均压应力时程曲线呈“双峰”特征;HJC等效应力本构关系中各参数的敏感性排序:压力硬化系数>凝聚强度>压力硬化指数。

基于Copula函数的水平和竖向地震动强度参数相关性分析

水平和竖向地震动强度参数的相关性是水平和竖向地震动选取等研究的重要基础。该文从PEER NGA-West2数据库中选取了975组地震动记录,基于水平向地震动四种合成方法,计算合成后的水平向地震动强度参数和竖向地震动强度参数。利用K-S检验、AIC和BIC准则,确定了水平和竖向地震动强度参数的最优边缘分布。采用Pearson线性相关系数、Kendall秩相关系数和Spearman秩相关系数,分别计算了水平和竖向地震动强度参数相关性度量指标。利用AIC和BIC准则,确定了水平和竖向地震动强度参数最优Copula函数。综合最优边缘分布和最优Copula函数,建立了水平和竖向地震动强度参数联合分布模型,给出了以水平向地震动强度参数为条件的竖向地震动强度参数预测均值,并且研究了不同场地类别对其相关性结果的影响。研究表明:水平和竖向地震动强度参数的边缘分布以广义极值分布为主;在四类地震动强度参数中,与时程相关的地震动强度参数相关性最高;Copula函数是一个建立水平和竖向地震动强度参数的联合分布模型的有效工具;基于四种方法合成的水平地震动强度参数与竖向地震动强度参数间的相关性基本相同;不同场地类别下水平和竖向地震动强度参数间的相关性差别不大。

单管通信塔脉冲型地震动强度参数研究

以一典型的30 m高薄壁单管通信塔为研究对象,从太平洋地震工程研究中心(PEER)地震动数据中心选取50条近断层脉冲型地震动组成脉冲型地震动集。选取幅值参数、频谱参数、持时参数和能量参数4大类共14个地震动强度参数进行对比分析,从有效性和充分性两个维度得到在脉冲型地震动作用下最优地震动强度参数。结果表明:在同时考虑有效性和充分性的前提下,对于薄壁式单管通信塔,在脉冲型地震动作用下,地震动强度参数最优的是结构基本周期对应的谱加速度S_(a)(T_(1))和有效峰值加速度EPA。该结论可为薄壁式单管塔动力时程分析时选择最优地震动强度参数提供理论依据。

大型露天矿岩体工程地质分区及边坡岩土强度参数取值

露天采场的开采过程中地质情况被逐步揭露,因此单一的边坡设计及施工参数无法适应复杂的工程地质条件,必须要进行工程地质分区,合理优化边坡参数。以某大型露天矿山为研究对象,对已揭露的地层进行划分,同时进行现场结构面调查分析,建立完善的地质模型,根据影响因素的不同对采场进行工程地质分区,在各地质分区基础上选择典型剖面分析破坏模式。通过室内试验及工程类比法确定岩土强度参数取值,根据边坡整体稳定和台阶边坡局部稳定状态,分别对冲洪积层、灰岩、灰岩破碎带和斑岩破碎带的强度参数进行了反分析,给出了露天采场边坡岩土强度参数取值。

三峡库区典型土质滑坡抗剪强度参数的敏感因素分析——以神女溪青石滑坡为例

三峡水库蓄水以来,水位的周期性升降影响岸坡土体的物理力学参数。考虑库区同一岸坡不同高程土体的环境影响因素不同,通过不同高程土体的物理力学参数试验,分析三峡库区典型土质滑坡抗剪强度参数的敏感因素。选取三峡库区典型土质滑坡神女溪青石滑坡,在滑坡不同高程取土,分别进行粒度成分分析试验、X射线衍射试验及不同含水量的直剪试验,通过对比分析同一滑坡不同高程土体物理力学参数的变化规律及滑坡抗剪强度参数对含水量变化的敏感性,揭示三峡库区典型土质滑坡抗剪强度参数的敏感因素。结果表明:神女溪青石滑坡不同高程土体的抗剪强度参数对含水量变化的敏感性与土体的颗粒级配、矿物组成及抗剪强度参数有较大的相关性;高程较低的周期性浸泡区,土体的颗粒级配、矿物组成及抗剪强度参数均使土体的抗剪强度在不同高程土体中最小,抗剪强度参数c值和φ值对含水量变化最为敏感;水位的周期性升降对三峡库区典型土质岸坡的土体强度和稳定性影响较大。

基于触探法的回填土强度参数测试研究

依托广西南宁某公路路基工程,采用轻型动力触探击数N10对回填土强度参数测试进行分析。结果表明,针对固结程度好、回填时间长的回填土,采用轻探动力触探击数N10对回填土强度参数进行评价具备可靠效果;理论锤击数变化趋势和轻型动力触探击数N10变化趋势整体保持一致。该方法在天然回填土地基承载力检测中的应用效果良好。

中欧规范岩体抗剪强度参数确定方法比较研究

对我国岩体分级常用规范《工程岩体分级标准》(GB/T 50218—2014)中的BQ分级系统与国外岩体地质力学RMR分类方法、巴顿Q系统分类方法进行比较分析,阐明三种方法在岩体分级评价时的评价过程和评价特性;结合国外在建某高铁项目,对项目某段路堑边坡岩体的分级和强度参数进行评价。结果表明:岩体质量分级(BQ)和RMR分类方法为定性与定量相结合的方法,而巴顿Q系统分类方法主要为定性分析方法。三种方法对砂岩夹泥岩岩体评价结果分别为Ⅱ级、Ⅱ级和Ⅲ级,对砾岩夹泥岩岩体评价结果分别为Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅲ级。在对路堑边坡岩体强度参数进行评价时,岩体质量分级法(BQ)所得岩体黏聚力与最终采用值相近,而岩体地质力学RMR分类法和巴顿Q系统分类法确定的岩体黏聚力分别为最终采用值1.4~2.7倍和0.4~0.6倍;岩体内摩擦角与最终采用值相比分别偏大8.7%~52.2%、偏小9.4%~43.5%。