水流冲刷过程中的边坡临界滑动场及河岸崩塌问题研究

针对河岸崩塌问题分析和研究,在考虑江河水位升降引起坡外水压力变化及坡内非稳定渗流基础上,同时考虑水流冲刷引起的河床冲深及河岸后退,提出了水流冲刷过程中的边坡临界滑动场和适用于天然江河崩岸的数值模拟,并对水流冲刷过程中的崩岸问题进行了分析。通过对两类不同土质岸坡的崩岸数值模拟,分析了水流冲刷引起的河床冲深及河岸后退过程中坡体的稳定性变化,探讨了不同土质岸坡的崩岸类型及崩塌模式。结果表明,坡度较陡的黏性岸坡崩塌时趋近于平面破坏且通过坡脚;坡度较缓的粉土岸坡崩塌时沿曲面破坏,且在水位骤降过程中易发生局部崩塌。

非饱和-非稳定渗流条件下的边坡临界滑动场

受季节性降雨或水库运行的影响,岸坡外水位及坡内孔隙水压力场的变化较大,不利于岸坡的稳定性。在水位变化过程中,利用非饱和-非稳定渗流有限元计算得到孔隙水压力场,基于非饱和土的渗流和抗剪强度理论,对水位变化过程中的边坡临界滑动场法进行改进,提出可考虑水位变化与岸坡非饱和-非稳定渗流过程的边坡临界滑动场数值模拟方法。将改进后的水位变化过程中的边坡临界滑动场法分别应用于黏土、粉土岸坡在水位升降过程中的稳定性分析,研究了水位升降速率及基质吸力对岸坡稳定性的影响,并揭示了边坡在水位变化过程中的稳定性变化历程。研究表明,该方法计算结果合理、可靠,更适用于涉水边坡的稳定性计算,且岸坡稳定性变化历程受水位升降速率、基质吸力等多种因素共同影响,只有在考虑非稳定渗流的基础上同时考虑基质吸力的作用才能正确得出水位变化过程中岸坡稳定性变化规律和实质。

基于FLAC3D地铁车站基坑开挖的变形规律研究

文章运用FLAC3D有限差分软件对合肥轨道交通2号线潜山路车站基坑工程开挖全过程进行数值模拟,计算中土体采用摩尔-库伦弹塑性模型,围护结构采用实体单元,围护结构与土体的接触面采用接触面单元。通过分析计算结果与监测数据可得:围护结构的最大水平位移发生在基坑的中部,随着基坑不断开挖,围护结构最大水平位移逐渐下移,其最大变形位置位于开挖面附近,呈现两端小、中间大的"抛物线"分布;基坑外地表沉降是一种典型的凹槽形沉降,最大沉降值发生在距基坑边缘10m处;数值模拟结果与监测数据基本一致,且变形规律及趋势相吻合,可为类似工程的设计与施工提供参考。

降雨过程中边坡临界滑动场

降雨入渗过程中孔隙水压力的升高与基质吸力的降低引起边坡稳定性的下降,是导致边坡滑塌的主要诱导因素。利用饱和-非饱和渗流有限元计算得到的孔隙水压力场,基于Fredlund提出的非饱和土抗剪强度理论,对边坡临界滑动场进行改进,提出可以考虑降雨过程的边坡临界滑动场数值模拟方法,能够方便、快速地计算出边坡局部、整体安全系数和相对应的临界滑动面在降雨过程中的变化历程。将该法用于一个典型均质边坡和一个非均质边坡在降雨过程中的稳定性计算,分析降雨持续时间、降雨强度和非饱和强度参数取值等因素对边坡稳定性的影响,并将计算结果与其他方法进行比较,结果表明临界滑动场方法能搜索任意形状最危险滑面,计算的安全系数合理。

邻水深基坑开挖室内模型试验研究

文章采用室内缩尺模型试验对基坑开挖下土压力分布、变形机制进行了分析,并研究了水体对基坑开挖效应的影响。结果表明:随着开挖深度的加大,基坑周围的应力值在减小,且与开挖深度处于同一深度的土体的应力变化幅度最大,尤其在邻水状态下,应力变化幅值曲线会有明显的拐点;基坑侧向位移逐渐增大,但增幅逐渐减小,非邻水状态下位移曲线走势平滑稳定,邻水状态下位移在开挖深度达到一定值时会有减小趋势。试验研究成果对基坑开挖效应的分析,特别是邻水基坑的研究具有一定的参考价值。

分洪隧洞在上穿分离式隧道施工期的结构影响研究

为分析瑞苍高速公路施工期对平阳南湖分洪隧洞结构安全的不利影响,考虑真实地形及台阶式开挖,采用有限元软件模拟新建分离式高速隧道上穿已建分洪隧洞,重点研究了分洪隧洞在高速隧道施工期的应力特征、变形规律和塑性区分布情况,为本区域类似工程提供借鉴。结果表明,伴随高速隧道逐步开挖,已建分洪隧洞变形逐步增大,直至开挖越过交叉部位3倍洞径距离后变形才趋于稳定;开挖完成后,已建分洪隧洞发生隆起变形,竖向隆起量为0.18mm,拱腰处发生最大向内水平位移为0.03mm,最大变形部位均发生在新建隧道与已建隧洞的空间交汇处;分洪隧洞衬砌最大压应力为1.83MPa、最大拉应力为0.17MPa,满足规范要求;隧道开挖时,洞周塑性区范围较大,但与已建分洪隧洞有效应变区未贯通,岩体仍保持完整;分洪隧洞在双线高速隧道施工期受到的总体影响较小,结构受力及变形满足设计要求。

边坡临界滑动场软件改进及在滑坡稳定性评价中的应用

为增强边坡临界滑动场软件的适用性,考虑孔隙水压力及外水压力,在软件中增加水压力模块,使其适用于临水岸坡的稳定性分析。为验证软件的实用性,将其应用于三峡库区某动水压力型滑坡的稳定性评价,并与GeoStudio软件的计算结果、GEO-SLOPE软件的搜索结果进行比较。结果表明,增加水压力模块后的软件适用于水位变化过程中的岸坡稳定性分析,能够较好地自动搜索出地层复杂的滑坡临界滑动面,拓展边坡临界滑动场软件的工程应用范围。

邻近水体多层地基深基坑整体稳定分析

针对基坑工程中渗流作用下基坑整体稳定性分析这一难点,在考虑基坑邻近水体水位变化及其非稳定渗流的基础上,同时考虑连续墙的影响,对常规边坡临界滑动场法进行改进,提出邻近水体多层地基深基坑整体稳定分析方法。以合肥地铁1号线大东门站基坑工程为依托,分析了邻近水体水位变化及其渗流作用下基坑开挖过程中整体稳定性变化,并与圆弧滑动法计算结果进行比较。结果表明:该方法可搜索出任意形状危险滑动面,相比于传统设计方法假定圆弧滑动面更合理,计算结果也更可靠;渗流作用是影响邻水基坑整体稳定性的主要因素之一,渗流场的变化会造成滑动面位置的改变。

强降雨条件下具有张裂缝边坡临界滑动场

降雨持时较长且雨强较大时,雨水的入渗不仅会增大孔隙水压力,且易使张裂缝充水形成静水压力,对边坡稳定不利。结合降雨条件下饱和-非饱和渗流分析,考虑降雨过程中的瞬态孔隙水压力场与瞬态强度场,并同时考虑张裂缝充水时的静水压力,对边坡临界滑动场法进行改进,提出降雨条件下具有张裂缝边坡临界滑动场数值模拟方法,且对其进行了验证。将该方法用于一个典型均质黏土边坡算例,结果表明,(1)文中方法可考虑张裂缝具体位置、深度及其充水状态下对边坡稳定性的影响,并能搜索出任意形状危险滑面,计算结果合理可靠;(2)降雨条件下张裂缝中静水压力对边坡稳定性及滑面形状有较大影响;(3)降雨条件下张裂缝位置对边坡稳定有较大影响,距坡肩越近,张裂缝对边坡稳定性影响越大;(4)张裂缝处在最不利位置且充水时存在一个最不利深度。

水位骤降过程中岸坡稳定性分析

由于季节性降雨或水库调度运营,库水位呈现周期性波动,由此引起的渗流对岸坡的稳定性会造成很大的影响,岸坡常因水位的骤降而失稳。文章通过Geostudio软件分析了具有典型土性参数的岸坡在水位骤降期的渗流场变化及其稳定性变化规律。分析表明,土-水特征曲线决定了水位骤降时岸坡内的渗流场;土-水特征曲线相同时,库水位下降速率越大,岸坡稳定性越低;库水位骤降过程中安全系数先减小后增大,存在最危险水位。

锚固力作用下的边坡临界滑动场法研究与应用

极限平衡方法计算锚固力作用下边坡稳定性时,通常将锚固力作为集中力处理,得到的滑面正应力和条间力分布曲线极不合理。除此之外,若按常规方法处理锚固力的作用,采用临界滑动场法分析锚固边坡稳定性时,搜索的滑动面会产生突变。为克服以上固有缺点,将半无限体受法向力作用的弹性力学解答近似作为锚固力在边坡体内产生的附加应力等效模型,并在此基础上建立了锚固力作用下的边坡临界滑动场计算方法,且通过算例分析表明了这种集中力近似等效处理方式的合理性,进一步丰富了锚固边坡稳定性分析方法。算例分析与工程应用表明,锚固力的作用会改变边坡临界滑动面位置,该方法能够搜索到锚固力作用下的合理临界滑动面,且滑面正应力和条间力分布曲线也较合理,相应的安全系数也较可靠。同时,该法能够全面评价边坡的整体和局部稳定性,可为实际边坡工程提供欠稳定区域的空间分布情况,使其得到有效的治理。

圆形基础地基极限承载力计算

利用临界滑动场法计算了浅埋圆形基础的地基承载力,并提供了系数Nγ、Nq和Nc的计算表格和曲线,同时分析了侧面土压力对Nγ、Nq的影响。通过建立土体条块极限平衡方程,推导了计算地基承载力的递推关系式。首先,设定土体计算范围,并划分条块和设置状态点;其次,根据递推公式和推力极值原理计算各个状态点的参数,并搜索临界滑面;最后,根据搜索出的临界滑面计算地基承载力。通过与已有系数计算值或模型试验的比较,验证了该方法的合理性。研究结果表明:Nγ、Nq和Nc与其他学者的计算值相近;相同情况下侧面土压力越大系数Nγ、Nq越小。该方法是临界滑动场法在地基承载力研究中的推广应用,原理简单、易于编程,可为深入研究圆形基础地基承载力的计算提供参考。

边坡临界滑动场计算软件开发

以面向对象的编程语言C#为开发工具,充分利用其高效特点,在VS开发环境下建立了边坡临界滑动场计算软件,并自带绘图功能,实现了边坡模型的可视化输入。该软件采用的边坡临界滑动场法在搜索边坡任意形状滑动面时有其独特的优势,适用于复杂条件下的边坡稳定性分析。通过计算分析表明,该软件图形处理能力较强,计算结果可靠,适用于复杂的边坡工程,且该软件操作方便,易被研究人员与工程人员所掌握和应用,便于边坡临界滑动场法的推广。