路堑顺层边坡稳定性分析及支挡防护数值模拟研究

为研究含泥岩夹层顺层白云岩边坡的变形特征、稳定性及支挡防护,以某路堑边坡为例,基于midas GTS有限元软件进行了数值仿真计算,并结合现场观测分析边坡开挖及支挡防护后的坡体变形特征、应力状态、塑性区分布、抗滑桩受力特性,以及边坡加固后的稳定性状态。结果表明,研究边坡开挖至路基标高后,泥岩夹层出露,其破坏模式为平面滑动,稳定性系数为0.92,边坡不稳定,需做进一步支挡;边坡开挖后预应力锚索在坡体表面发生应力集中,且产生了良好的反向约束力,改善了坡体内部的应力分布;坡脚施加抗滑桩后与预应力锚索共同约束坡体,防止其沿泥岩夹层滑动,起到了良好的阻隔作用,且二者相结合后固脚强腰效果良好,确保了边坡整体稳定与局部稳定;经长期观测,边坡采用抗滑桩+框架锚索等多种结构综合治理具有良好的支护效果。

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡中抗滑桩-键组合结构的应用

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏往往是沿软弱夹层向下滑移。针对这类边坡的破坏特点,以贵州某含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡为例,提出采用抗滑桩-键组合结构对此类边坡进行支挡防护,并基于有限元软件模拟了抗滑桩-键组合结构对边坡的支挡防护机理,讨论了不同排距对边坡稳定性、坡体变形特征以及边坡剩余下滑力分担情况的影响规律。结果表明:将抗滑桩与抗滑键组合形成新的抗滑体系,能有效地控制含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡的坡体变形,进而提升边坡的整体稳定性;抗滑键设置后分担了前排桩部分下滑力,显著改善了前排桩的受力状态,其承担的荷载约为前排桩的75%~90%;抗滑桩-键组合结构承担的边坡剩余下滑力之和略大于单排桩承担的边坡剩余下滑力,且排距对边坡剩余下滑力的分担具有一定影响,随着排距的增大,抗滑桩-键组合结构承担的边坡剩余下滑力之和缓慢增大,当排距为45 m时其达到峰值。研究成果可为此类边坡的支挡防护提供新思路,具有一定的参考价值和借鉴意义。

缓倾顺层岩质边坡中抗滑键的承载性能及破坏模式研究

为揭示抗滑键在含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡中的承载性能与破坏模式,基于有限元软件,考虑抗滑键为塑性损伤模型,开展分级荷载下抗滑键加固含软弱夹层边坡三维数值模型试验,研究抗滑键工作时的变形特性、应力分布特征及损伤过程,并讨论抗滑键承载性能的优化措施。结果表明,抗滑键工作时以受剪为主,当混凝土等级和配筋率一定时,其极限承载力受控于自身截面面积;不同长径比抗滑键破坏模式有所不同,当长径比为4,2.67时,抗滑键在滑面处被剪断,当长径比为2,1.33时,抗滑键被推倒;针对抗滑键被剪断时的情况,其承载能力大小主要取决于混凝土等级。

汽车荷载作用下斜拉桥结构体系力学性能分析

为探究汽车活载作用下,斜拉桥结构体系的变化对主塔、主梁以及拉索的响应,以南水北调桥为背景,采用midas有限元建立全桥模型,分析了漂浮体系、半漂浮体系和刚构体系斜拉桥的塔梁位移、内力响应,以及斜拉索索力响应.研究结果表明,在汽车活载作用下,3种结构体系斜拉桥的主梁弯矩相差较小;刚构体系斜拉桥的梁塔位移均减小,主塔塔底弯矩增大;刚构体系斜拉桥的最短拉索索力大幅减小,最长拉索索力减小较少,刚构体系可增加最短拉索的抗疲劳性能.

缓倾顺向软弱夹层岩体边坡变形机理及稳定性研究

以贵州某边坡为例,基于FLAC3D平台建立含软弱夹层岩体边坡模型,等间距监测边坡垂直开挖后软弱夹层的变形特征可知,此类边坡失稳是沿软弱夹层向临空面缓慢滑动的过程,具有明显的渐进性,属于滑移-拉裂模式。为探究软弱夹层力学参数对此类边坡稳定性的影响,适当扩展软弱夹层参数粘聚力c、内摩擦角φ的范围,采用控制变量法对比分析强度折减法和极限平衡法的计算结果表明,极限平衡法计算偏于安全;软弱夹层参数对边坡稳定的敏感性为:内摩擦角φ>粘聚力c。

基于尖点突变理论的含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡稳定性研究

为了探讨软弱夹层对缓倾顺层岩质边坡稳定性的影响,克服采用安全系数评价边坡稳定性的局限性,提出一种基于尖点突变理论的突变级数法。选取软弱夹层的黏聚力c、内摩擦角φ、倾角β、厚度d、岩体重度γ和空隙水压比γ6个因素进行五水平正交试验,并建立相关的边坡模型,然后采用强度折减法求出边坡的安全系数,基于突变级数法求取试验边坡模型的突变级数。结果表明:影响含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡稳定性的主控因素的敏感程度大小顺序为φ>β>c>γ>γ>d;采用突变级数法对边坡稳定性的评判结果与强度折减法、极限平衡法一致,并在实际工程中进行了验证;突变级数法在此类边坡的稳定性评价中具有可行性,且较为直观、便捷。研究成果可为此类边坡的稳定性评价提供理论依据。

断层几何参数对岩质边坡稳定的敏感性分析

以某露天矿边坡为例,结合FLAC^3D内置强度折减法与数理统计方法探讨了断层几何参数对边坡稳定性影响的敏感程度。利用极差法和单因素敏感性分析,选取断层厚度、断距、断层倾角以及相对临空面距离4个因素进行4因素4水平的边坡稳定性正交试验,结果表明,断层几何参数对边坡稳定性影响顺序为:倾角>相对临空面距离>断距>断层厚度。研究成果可为含断层岩质边坡的稳定性分析和支护设计提供有效的理论指导。

岩石高边坡加固中抗滑桩-内支撑联合支护的数值模拟研究

为解决岩石高边坡因放坡条件受限导致加固措施难以满足工程应用这一现实问题,提出了抗滑桩-内支撑联合支护体系。基于有限差分软件FLAC3D,对贵州某岩石高边坡施行了抗滑桩-内支撑联合支护,并进行了三维数值模拟计算,分析了边坡从开挖到支护完毕全过程中的坡体位移、桩身弯矩、剪力、桩身位移以及安全系数的变化规律,研究了抗滑桩在内支撑作用下的受力变形特性和边坡支护效果。研究表明:抗滑桩联合内支撑结构能有效地控制坡体变形,提高了边坡施工过程中的安全系数,增加了边坡的整体稳定性;内支撑的施加将两侧的抗滑桩连成一个整体,使得双侧桩共同受力、协调变形,改善了桩身的变形和受力状态,极大地提高了抗滑桩的承载性能。研究结果可为此类岩石高边坡的支护治理提供理论借鉴。

极射赤平投影在含多结构面边坡稳定性分析中的应用

赋存于地质环境中的天然岩体经历漫长的地质演变后,往往具有复杂的结构特征,尤其是出露于地表或近地表的岩体,更是发育着有各种各样的结构面。岩体总是由纵横交错的结构面所切割,结构面的存在是造成岩体性质不连续性、各相异性和不均性的根源,根据前人大量的试验总结可知,结构面的抗剪强度总是低于完整岩石的抗剪强度,岩体结构面对岩体的变形和破坏起着决定性的控制作用,针对结构面带来的各种不利影响以及其对工程建设起着至关重要的作用,本文主要从结构面的研究意义、成因、结构面抗剪强度的影响因素、结构面抗剪强度确定方法的发展以及赤平投影分析定性斜坡稳定性并结合工程实例来浅谈结构面对岩土工程的影响。

大型顺层岩质滑坡工程中大截面抗滑桩承载性能研究

在大型滑坡特别是缓倾顺层岩质边坡治理工程中,通常采用大截面抗滑桩以抵抗巨大的滑坡推力。目前,大截面抗滑桩的承载性能研究较少,众多工程实践表明,抗滑桩的理论计算承载力与实际工况承载力有一定差距,这将大大降低大截面抗滑桩在工程应用中的经济性与合理性。基于Abaqus数值模拟软件,模拟大截面抗滑桩实际工况,将数值模拟结果与传统理论计算结果以及常规截面抗滑桩与大截面抗滑桩进行比较,结果表明,数值模拟的极限弯矩是传统理论方法计算的极限弯矩的0.8~0.9倍;大截面抗滑桩与常规截面抗滑桩破坏模式不完全相同;大截面抗滑桩的桩顶位移随着其截面尺寸的增加而降低。

软岩条件下隧道进洞口仰坡开挖的变形分析

以贵州地区苟江隧道工程为背景,研究分析软岩条件下隧道进洞口仰坡开挖的变形。利用FLAC~(3D)建立软岩条件下的隧道进洞口仰坡开挖模型,在支护和不支护情况下对仰坡开挖进行数值模拟,通过计算生成的应变、位移云图及数据处理所得趋势变化图,对仰坡变形进行分析,可以得出:支护结构能抑制仰坡变形,在仰坡下部开挖后最为明显,并且能改变较大Y向位移集中区域,使之位于坡体最弱处;每开挖完一级仰坡后,坡顶Y向位移逐渐趋于稳定,直至下一级仰坡开挖为止,仰坡上部开挖时稳定趋势较为明显;无论支护与否,受地形影响,仰坡坡面上部较大Y向位移区域右移,以仰坡中线为分界,仰坡右侧Y向位移及其随开挖增加量大于左侧;受地形及仰坡岩体分布情况影响,在右侧第2级与第3级仰坡之间可能发生局部滑动。

竖向受荷桩与支护后的顺层岩质边坡共同作用研究

为了更好地研究建筑桩基竖向荷载增加对边坡的不利影响,了解临坡建筑桩基的荷载传递情况,选取采用预应力锚索加格构梁支护后的顺层岩质边坡,通过研究建筑桩基竖向荷载增加对支护结构受力及坡体变形的影响,从而探究桩基竖向荷载增加对边坡的不利影响强度。采用FLAC3D有限差分软件在不设隔离层的情况下研究了支护后的顺层岩质边坡与建筑竖向受荷桩的共同作用,研究表明:格构梁所受剪力和锚索轴力均随桩基竖向荷载的增加而增大;格构梁所受剪力最大值出现在潜在滑面附近,相同荷载条件下,锚索距离坡脚越近,轴力越大,不同位置桩基荷载增加对锚索轴力的影响存在较大差异,当桩基穿越潜在滑面时,锚索轴力对桩基荷载增加较为敏感。

坡地填方边坡三排阶梯形抗滑桩数值模拟

针对新型抗滑支挡结构——三排阶梯形抗滑桩,以某填方边坡为例,采用有限差分法FLAC3D探讨了三排阶梯形抗滑桩的受力特征、支护效果以及岩土参数对抗滑桩受力特性的影响。研究表明:三排阶梯形抗滑桩各组成构件具有共同作用、协调变形,侧向刚度大、抵抗侧向变形能力强的特点,在边坡填方中,便于施工,能很好地抑制坡体变形;三排阶梯形抗滑桩工作时,在桩梁搭接处易产生拉应力集中,且后桩桩背受拉最强,中桩次之,前桩最弱,下部横梁易产生剪应力集中,且下梁受剪高于上梁;随着回填土内摩擦角的减小,抗滑桩各构件内力逐渐增大,且增加幅度越来越大;随着填土内摩擦角的增大,抗滑桩变形逐渐减小,且幅度越来越小。

双向地震作用下不同结构体系斜拉桥的响应研究

为探究不同结构体系斜拉桥在双向地震作用下的内力和位移响应变化规律,依托实际工程,运用midas有限元分别建立3种结构体系的斜拉桥模型,采用非线性时程分析法,对比分析3种结构体系斜拉桥的地震响应规律,结果表明:纵向+竖向地震作用下半漂浮体系斜拉桥的主塔和主梁位移响应均较大,刚构体系斜拉桥的主塔塔底内力响应最大,漂浮体系斜拉桥的主塔塔底内力响应最小;横向+竖向地震作用下半漂浮体系斜拉桥的主塔塔顶位移响应较大,主梁跨中横向位移响应最小;地震作用下半漂浮体系斜拉桥的受力性能更好,更合理。

8字形抗滑桩优越性研究与探讨

为提高边坡治理工程中抗滑桩的抗滑作用,通过分析常用的桩型、施工方法及其存在的问题,提出了一种新型边坡支挡结构——8字形抗滑桩,并开展了理想状态下的理论分析和素混凝土条件下的数值模拟分析。结果表明:8字形抗滑桩结构的抗弯性能为圆桩的1.88倍;其变形和位移控制能力也优于圆形桩和矩形桩,经济性和安全性较好,且机械化程度高、工期短、抗侧力大,有着广泛的应用前景。