1976年香港秀茂坪人工填土边坡滑坡灾害评析

简要介绍了1976年香港秀茂坪人工填土工程在强降雨后所发生的滑坡灾害,香港土木工程署当时根据滑坡 后的调查和试验研究,探讨了滑坡的起因,并提出了整治措施,为香港地区其它人工填土边坡的设计和施工提供了 有益的启示,也为类似滑坡的治理提供了参考依据。

藏东南雅江流域冰-岩崩灾害链研究进展

全球气候变暖导致冰-岩崩及其灾害链成为研究热点,然而由于此类灾害多发于高寒地区,监测和模拟手段不足,研究困难且成果有限。我国西藏东南部雅鲁藏布江流域是冰-岩崩灾害高发区,也是水电建设重要区域,其冰/岩体稳定性对水利工程建设、运营及人民安全构成严重威胁。在全面梳理国内外研究现状的基础上,汇编了雅江流域近70年来有相关记载的冰-岩崩事件;通过深入调查分析,对冰-岩崩灾害进行了重新界定,并探究了该地区冰-岩崩灾害的时空分布规律;进一步,结合雅江流域独特的地理特征,初步揭示了冰-岩崩的形成机制,并将冰-岩崩灾害划分为冰-岩崩泥石流灾害、冰-岩崩堵江溃坝型灾害、冰-岩崩冰湖溃决型灾害和冰-岩崩库坝失效型灾害四种。在此基础上,基于CiteSpace可视化分析软件和WoS核心合集数据库,定量分析了最近25年(1999—2023年)国内外对于冰-岩崩灾害的研究现状,指出了不同时间段的研究热点和发展趋势。上述成果为雅江流域冰-岩崩灾害的深入研究及重大水利工程防灾减灾提供参考价植。

多阶多层复杂边坡稳定性的通用上限方法

极限分析上限方法在边坡稳定性评价中受到了广泛关注,但当前所取得的解析成果尚不能直接应用于解决任意多土层分布、多台阶的广义复杂层状边坡。基于组合对数螺线的旋转破坏机制,推导了具有任意坡面几何特征、任意多土层(含非水平土/岩层)边坡的外功率统一积分表达式及相应的虚功率方程,提出了多阶多层复杂边坡稳定性的通用极限分析上限方法;为克服积分式的复杂解析计算,引入了数值积分技术。在此基础上,结合最优化方法和强度折减技术,优化求解了复杂边坡的全局稳定性安全系数及相应的临界滑动面。通过多个典型算例的验证与对比分析,表明该方法具有较高的精度和广泛适用性。最后,针对典型多阶多层边坡实例,开展了上限法的深度拓展与应用研究,其结果为广义复杂层状边坡的稳定性评价提供了新思路。

库水位下降过程中土坡稳定强度折减有限元分析

采用强度折减有限元法,考虑边坡土体的非饱和-非稳定渗流过程,从坡体内浸润线位置、土体的渗透系数、水位下降速率、下降比及基质吸力等5个方面研究了水位下降过程中岸坡的整体稳定性。结果表明,水位下降速率对高渗透性土坡内孔压的影响显著,对低渗透性土坡内孔压影响较小,对边坡安全系数的影响程度可达15%。

抗滑桩加固边坡三维数值分析中的几个问题

就当前抗滑桩加固边坡三维数值分析中存在的几个问题,开展了有针对性的研究。利用考虑桩-土-边坡相互作用的强度折减有限元程序,结合典型边坡算例,深入探讨了抗滑桩-边坡体系的计算模型尺度、设桩位置、桩间距(S)与桩径(D)之比(S/D)、桩长与桩底接触模式等因素对边坡稳定安全系数及临界滑动面的影响,以及不同桩头约束下抗滑桩内力分布等。研究表明,单桩取半、单桩、双桩取半、双桩、单桩加双桩取半5种尺度计算模型所得边坡的安全系数并无差异,模型尺度为0.5S时的计算工作量最小;抗滑桩加固于边坡中部可获得最大的安全系数,坡顶或坡脚处安全系数略高于无桩状态,总体上其安全系数与设桩位置的变化曲线近似为一抛物曲线;边坡安全系数随S/D的增加而减小,其最优的比值宜为S/D=2～6,此时桩间存在土拱效应;均质土坡中抗滑桩锚固深度宜为2/5桩长;其结果可为抗滑桩工程设计及规范修订提供参考。

基于强度折减弹塑性有限元法的抗滑桩加固边坡稳定性分析

以大型通用有限元分析软件ABAQUS作为平台,以迭代不收敛联合坡面特征点位移陡增作为抗滑桩加固边坡失稳判据,通过二次开发建立了能够自动搜索安全系数的抗滑桩加固边坡稳定性强度折减弹塑性有限元分析模型,结合典型算例的对比分析验证了这一判据的有效性。在此基础上,针对一实例边坡进行了稳定性数值分析。研究表明,对于抗滑桩加固边坡,以强度折减有限元法所确定的潜在滑动面,一般地比极限平衡法、极限分析上限方法要浅。

地震作用下锚固土质边坡稳定性解析

极限分析上限方法在边坡地震稳定性评价中受到了广泛关注,但已有研究成果均针对某一类具体边坡,获得的解析解往往不具有普遍适用性。以上限定理为基础,基于组合对数螺线的旋转破坏机制,采用拟静力法,推导了具有任意坡面几何特征、任意土层分布和多排锚加固的复杂边坡外功率与内能耗散率平衡方程。在此基础上,结合强度折减技术和最优化方法,提出了地震作用下多排锚加固复杂边坡的稳定性安全系数和屈服加速度系数解析式,并结合Newmark法求解了边坡的永久位移,发展了锚固土质边坡地震稳定性的通用极限分析上限方法。通过典型算例验证与对比分析,表明本文方法具有较高的精度和广泛的适用性,最后将这一方法应用于实际工程。

基于强度折减法的三维边坡稳定性与破坏机制

基于强度折减技术的三维弹塑性有限元法是当前较为有效的边坡稳定性评价方法,但很少应用于复杂地质环境及负载条件下的三维边坡稳定性与破坏机制分析。拓展这一方法,利用典型算例,探讨了单元尺寸、边界条件、土体强度、局部超载和地震荷载等因素对三维边坡稳定性及潜在滑动面的影响;在此基础上,着重研究含软弱夹层及地下水的复杂三维边坡在负载条件(坡顶局部超载及地震荷载)下的破坏模式及滑动机制。结果表明:随着黏聚力的增加,潜在滑坡体的剪出位置远离坡脚,滑坡后沿远离坡肩,滑坡深度加深;坡顶超载强度较低时,边坡表现为整体破坏模式,而高超载强度下表现为局部地基破坏;考虑地下水后边坡的稳定性显著下降,且潜在滑动面加深,滑坡体体积有所增大。含软弱夹层的三维边坡,其潜在滑动面呈折线型,当受超载作用时,其破坏模式和滑动机制与地震荷载作用下不同:前者为竖向剪切和水平错动的联合作用,而后者为软弱夹层水平错动起主导作用。

不同截面型式抗滑桩加固边坡数值分析

当前国内外抗滑桩主要采用圆形和矩形两种截面型式,而不同型式抗滑桩加固边坡的效果不同,施工方法和工程造价亦不同.为此,针对T形、正方形、矩形、正五边形、正六边形、圆形等6种不同截面型式的抗滑桩,采用弹塑性有限元强度折减法,计算了边坡岩土体在强度折减系数分别为1.35和1.50时6种桩型抗滑桩的桩身内力反应,并进行了加固效果的对比分析;在此基础上,深入研究了抗滑桩-边坡体系的整体稳定性及桩间的土拱效应.结果表明,抗滑桩加固潜在滑移坡体时,在特定桩间距范围内会产生土拱;不同截面型式抗滑桩引起的土拱形状不同,桩间的土拱现象在一定程度上能够反映不同桩型抗滑桩的作用机制和加固效果.

基于极限分析下限方法的抗滑桩锚固深度检算

工程上一般采用通过控制滑动面以下锚固段桩周地层的强度来设计抗滑桩的锚固深度,即要求抗滑桩传递到滑动面以下地层的侧壁压应力不大于地层的侧向容许承载力。但其侧向容许承载力算式是基于传统Rankine土压力理论推导出的,仅适用于黏性土水平地面情况。为此,利用极限分析下限定理,考虑黏性土斜坡效应,建立了抗滑桩桩周土体侧向容许承载力的下限解法,通过数值计算以图表形式给出了综合主动和被动土压力系数数值,工程设计中直接以此进行抗滑桩桩周土体侧向容许承载力计算,进而利用弹性桩锚固深度公式确定抗滑桩的锚固深度。

基于强度折减弹塑性有限元方法的路堤稳定性分析

以大型通用有限元分析软件ABAQUS作为平台,通过二次开发建立了能够自动搜索安全系数与相应失稳机理的边坡稳定弹塑性有限元分析模型。以数值计算迭代不收敛作为失稳判据,对路堤边坡的稳定性进行了变动参数计算与对比分析;进而针对车辆荷载作用下的路堤边坡及多级路堤边坡的稳定性进行了数值分析。结果表明:车辆荷载作用下的路堤边坡稳定性明显降低,但其破坏模式仍为典型的对称式滑移破坏;有限元数值计算迭代不收敛判据适用于车辆荷载下的路堤及多级路堤的稳定性分析。

抗滑桩锚固深度的极限分析下限方法

运用塑性极限分析下限定理，在考虑边坡坡角、坡面超载与地震惯性荷载等情况下，提出抗滑桩加固黏性土质边坡中桩周土体侧向容许承载力的下限解法。针对土的内摩擦角、边坡坡角、无量纲黏聚力、无量纲超载集度或水平地震加速度系数等参数的不同组合情况，通过数值计算给出了综合主动和被动土压力系数，结果与已知文献中的结果一致，表明本文算法可行。进而利用弹性桩锚固深度公式计算抗滑桩的锚固深度。算例分析表明，边坡坡角对抗滑桩锚固深度具有明显影响，一般比水平地面情况下的锚固深度加深1—3m左右。

阻滑桩加固土坡稳定性分析与桩基的简化设计

基于极限分析上限定理与土的抗剪强度折减系数概念,建立了土坡稳定的极限平衡状态方程,以此确定土坡稳定的安全系数及相应的潜在破坏模式。通过针对典型算例所进行的对比计算与分析,验证了该方法的可靠性。进而针对潜在失稳土坡,建立了阻滑桩加固土坡的极限平衡状态方程,将桩侧有效土压力作为目标函数,运用数学规划方法确定了极限平衡状态时的临界桩侧有效土压力,以此进行土坡预加固中阻滑桩的简化设计。最后,根据最大、最小值原则,探讨了阻滑桩的最优桩位问题,并通过变动参数比较计算对影响加固力的有关因素进行了分析。

水位下降条件下黏性土边坡稳定性的图表法

库(河)岸边坡由于坡体迎水面水位下降经常造成坡体稳定性降低,建立快速评估水位变化条件下的边坡稳定性分析方法具有重要的工程实用价值。基于库(河)水位下降过程及坡体内非稳定渗流条件,通过对ABAQUS程序进行二次开发,发展了考虑地表水-地下水联动作用下的黏性土边坡强度折减有限元分析方法;在分析边坡土性参数、相对渗透比值、边界条件对边坡稳定性影响的基础上,建立了考虑土性参数、相对渗透比值、库水位下降比、坡角等一体化的相对稳定安全系数综合图表表示方法。该方法能够简便、快捷地查出实际涉水边坡在不同工况下的稳定安全系数及设计边坡坡比,可作为现有图表法的有益补充。

考虑边坡内孔隙水压力效应的抗滑桩简化分析方法

将塑性极限分析上限定理与抗剪强度折减技术相结合,建立了考虑孔隙水压力效应的抗滑桩加固土坡的极限平衡状态方程,采用数学优化方法求解桩侧极限有效土压力及相应的潜在破坏模式,其中水对边坡的影响作用通过虚功方程来体现,将孔隙水压力当作外力荷载做功,进一步地,基于获得的桩侧无量纲极限有效土压力,建立了抗滑桩的挠曲微分方程,采用有限差分法求解桩身的反应。在此基础上,针对典型算例边坡进行变动参数计算与对比分析,探讨了孔隙水压力对抗滑桩加固力与最优加固位置的影响。

极端波浪条件下黏土质斜坡海床稳定性解析

海洋资源开发引起海底软黏土的结构性破坏,导致土体强度弱化,在百年一遇的极端波浪作用时极易发生斜坡海床的局部失稳甚至大范围海底滑坡,给海洋工程建设和正常运营带来严重影响。目前,主要采用极限平衡法评价这类海底斜坡,但该法只能给出近似解。基于极限分析上限方法,推导了极端波浪诱发的波压力对斜坡海床的做功功率,建立了外力功与内能耗散率平衡方程;利用最优化方法,结合数值积分和强度折减技术,求解了不同时刻的斜坡海床稳定性系数,并针对扰动后的斜坡海床开展了有限元解的对比验证。在此基础上,深入探讨了不同波浪参数(波长、波高和水深)和坡长小于一个波长等极端条件下的海底斜坡稳定性。

坡顶斜向受荷桩工作性能的室内模型试验研究

位于边坡顶面上的建(构)筑物桩基,具有承重和阻滑双重功能,又兼有抵抗水平荷载或倾斜荷载作用,其受力性状远比边坡内部的抗滑桩、水平地面上的横向受荷桩或倾斜受荷桩复杂。通过对位于粉土边坡顶面上5组11根刚性混凝土短桩的室内模型试验研究,初步得出了坡顶斜向受荷桩的位移、弯矩、桩侧土抗力的分布规律;通过对桩侧土抗力与桩身位移等试验结果的深入分析,提出了坡顶斜向受荷桩侧向阻力与位移关系曲线的可能型式及统一的简化p-y曲线表达形式,为有关规范的修订和改进工程设计提供了参考。

城市固体废弃物卫生填埋场选址评价的模糊集方法

针对固体废弃物卫生填埋场地适宜性评价具有多目标性和模糊性的特点,引入改进的层次分析法(AHP)确定评价指标的权重,在此基础上构造多目标模糊模式识别模型,发展了模糊模式识别模型和模糊综合评判模型相结合的多层次多目标复杂系统模糊集评价方法。利用该方法对某地固体废弃物卫生填埋场进行了选址评价,论证了固体废弃物卫生填埋场的场地适宜性。

不同土质条件下高能级强夯加固效果测试与对比分析

为了探讨山谷型与滨海型两种不同土质条件下碎石回填地基的强夯加固效果,开展了8000kN·m能级的现场强夯对比试验;同时考虑滨海大型工程建设地基处理施工的需要,在沿海地区实施了10000,15000kN·m高能级强夯的现场试验。通过对各场地不同能级试夯前后地基动力触探与静力载荷试验结果的分析与对比研究,得出如下结论:①采用8000kN·m夯击能处理山谷型厚层碎石回填地基,其有效加固深度可达10.0～11.5m;处理滨海型下卧软弱夹层且存在地下水的碎石回填地基,其有效加固深度为8.5～9.0m;②采用10000kN·m夯击能处理滨海山前厚层碎石回填地基,其有效加固深度为12～12.5m;③采用15000kN·m夯击能处理滨海型下卧软弱夹层且存在地下水的碎石回填地基,其有效加固深度为11.5m;④若采用梅纳公式的修正形式预估强夯的有效加固深度,其修正系数取值范围建议为0.29～0.40;对于软弱下卧层浅、高地下水等不利情况应取低值,对于回填碎石层厚、且级配较好时可取高值。

考虑地震效应的阻滑桩加固土坡简化分析方法

利用拟静力概念,将塑性极限分析运动学定理与抗剪强度折减技术相结合,建立地震条件下土坡的极限平衡状态方程,以此确定土坡的屈服加速度系数与临界安全系数及相应的潜在破坏模式;进而对于在给定的荷载条件下不能满足抗震稳定性要求的土坡,考虑采用阻滑桩加固方式,根据桩侧有效土压力的合理分布模式导出极限平衡状态时桩侧抗力的解析式,以此进行土坡加固中阻滑桩的简化设计.通过一定的变动参数计算与对比分析,探讨了水平地震加速度系数对阻滑桩侧向极限抗力与最优加固位置的影响.研究表明:考虑地震效应的阻滑桩最优加固位置处于边坡坡脚处,因为较小的加固力就能使边坡达到设计的安全系数值;地震加速度系数对阻滑桩所需提供的加固力有明显影响,且地震加速度系数越高则影响越显著.