双排桩支承肋柱式桩板墙联合锚碇墙结构数值研究

针对重力式挡墙无法满足错综复杂场地支护需要的问题,提出一种双排桩支承肋柱式桩板墙联合锚碇墙的新型支挡结构,依托青岛某高填方边坡工程项目,基于数值模拟软件FLAC^(3D)分别建立了锚索及刚性加筋板的新型锚碇板墙和双排桩支承肋柱式桩板墙联合锚碇墙的边坡支护数值模型。并对该边坡在两种支护结构下的安全稳定系数、挡墙位移及桩板墙弯矩受力情况进行对比分析。数据表明:采用锚索及刚性加筋板的新型锚碇板墙支护结构的边坡安全稳定系数、挡墙顶部位移及桩板墙最大弯矩分别为13.6、0.261 m及593 kN·m;而采用双排桩支承肋柱式桩板墙联合锚碇墙支护结构的边坡安全稳定系数、挡墙顶部位移及桩板墙最大弯矩分别为13.9、0.225 6 m、269.3 kN·m。双排桩支承肋柱式桩板墙联合锚碇墙支护结构具有更好的安全性及抗变形能力。随后对双排桩支承肋柱式桩板墙联合锚碇墙结构的设计参数进行研究,发现随着桩长、桩径增大,支护结构具有更强的抗横向变形能力。

边坡凸集模型非概率可靠度求解方法

针对边坡工程稳定性分析中,因获取的参数原始样本信息的有限性,以及基于概率可靠性的常规可靠度计算方法的局限性,引入了边坡凸集模型非概率综合指标,形成了样本信息模糊特征条件下的边坡非概率可靠度求解方法。首先,根据有限的样本信息为参数划定一大致区间,在此区间构建边坡超椭球凸集模型。然后运用拉丁超立方抽样进行区间内采样,由于边坡工程的极限状态方程一般呈高度非线性隐式特征,采用Kriging代理模型来拟合其功能函数。最后,根据非概率可靠度和概率可靠度的相容性,引入非概率指标η,综合评估边坡的稳定性。当η>1时,评估标准为在标准的向量空间内坐标原点到极限状态曲面的最短距离;当0<η<1时,采用概率可靠度作为评估指标,此时运用蒙特卡洛法依托MATLAB程序语言即可求得边坡的可靠度指标。算例表明:该方法切实可行,计算高效,结果精确。为概率可靠性方法做了有益的拓展和补充,也为求解边坡可靠度提供了新的可能性。最后,在某实际边坡工程样本信息不完备的情况下运用此方法,结果显示该边坡的失效风险很低,与简化Bishop法分析结论一致,并符合《公路工程结构可靠性设计统一标准》(JTG 2120—2020)中高速公路路基目标可靠度指标标准。

基于二次逆可靠度分析方法的边坡稳定性研究

通常边坡工程中大部分的可靠度求解都是正向问题,即在已知边坡参数信息的前提下计算可靠度指标。但是随着工程上可靠度指标的变化,其相应的设计参数也应发生改变。基于反向推演工程参数的需要,本研究在一次逆可靠度的基础上,进一步提出了二次逆可靠度方法,结合极限平衡理论中的简化Bishop法,建立了基于二次逆可靠度的边坡稳定性分析方法并给出具体求解流程。将其运用至实际工程,结果表明:因考虑了边坡参数的不确定性,该方法不仅能适应工程目标可靠度指标的变化,并且相对于应用广泛的一次逆可靠度法而言,其精度有所提高,更能精确控制工程的失效风险和成本。

隧道洞口开挖诱导高陡边坡滑动变形及支护研究

依托某高速公路隧道洞口段边仰坡大变形情况,以现场调查、数值模拟和现场监测为手段,对隧道开挖诱导高陡边坡滑动的变形及支护展开研究。据现场调查结果推测隧道洞口施工扰动是滑坡的主要诱因,滑坡进而引起古滑坡复活,两者相互作用导致隧道洞口大变形。然后采用反算B样条曲面拟合方法,通过MIDAS GTS三维有限元软件建立隧道洞口段高陡边坡三维地质模型,分析数值模拟结果可知,边仰坡开挖致使古滑坡复活,另外因隧道洞口开挖施工使得围岩变形加剧,导致坡体的深部有潜在滑移风险;采取复合式支挡结构加固边坡方案能有效抑制边仰坡滑坡和古滑坡的进一步发展,同时隧道洞口的大变形也得到控制。这与现场监测结果一致,验证了之前的推测,也进一步证明支护方案的可行性及工程实用性。

基于FLAC^(3D)的深部隧道分区破裂特性研究

深部地层隧道施工期间,其围岩及支护构成一个复杂的承载体系。开挖导致深部岩体中出现的围岩分区破裂、岩爆等现象会给现场带来极大的安全隐患。围绕分区破裂化这一超常现象,依托淮南矿区某深部巷道工程,借助有限差分软件FLAC^(3D),通过模拟岩体高温、高地应力等特殊环境下,建立其响应模型,研究了原岩应力和内摩擦角对分区破裂化现象的影响。结果表明:不同原岩压力和内摩擦角对围岩分区破裂现象影响显著;当原岩压力在17.3~35.0 MPa内逐渐增大时,间隔破裂区域体积从0增大至25×10^(2) m^(3);当摩擦角在22~38°区间内逐渐增大时,间隔破裂区域体积则从26.87×10^(2) m^(3)降至0,恢复至浅部隧道传统破坏模式。

基于帕德逼近响应面法的边坡可靠度分析

边坡工程在进行稳定性分析评价时,通常其功能函数呈现出高度非线性隐式特性,从而导致无法直接求解其可靠度。因此,提出将数值分析中的帕德有理逼近与可靠度分析中的响应面法相结合,利用帕德逼近有理多项式拟合响应面函数。并采用拉丁超立方试验构造样本,将样本数据代入简化Bishop算法中得到边坡功能函数值,求解得到代理模型待定系数,从而实现隐式功能函数显式化。且基于Matlab程序语言编制JC法可靠度指标计算程序,建立了基于帕德逼近有理多项式的边坡稳定可靠度分析新方法(PRSM)。通过两个经典的边坡算例,验证了所提方法的可行性、计算的高效性及准确性。最后,将所提方法应用于某实际边坡工程中,计算结果表明,该边坡工程失稳的可能性较低,与实际监测结果吻合。