单、双排桩支护路堑边坡动力响应特性的振动台试验研究

结合西部艰险山区铁路实际工程背景,开展了El-Centro波作用下单、双排桩支护路堑边坡大型振动台模型试验,基于位移、加速度等参数深入研究了两种模型边坡动力响应特性的差异,并结合快速傅里叶变化(fast Fourier transform,简称FFT)谱探讨了两种边坡出现差异的原因。结果表明:抗滑桩的支护效果和差异均随输入波幅值的增大而逐渐体现;当输入波幅值为0.1g~0.3g时,单、双排桩边坡均处于稳定状态,总体动力响应特性差异较小;当输入波幅值为0.4g时,两边坡动力响应开始出现较大差异,单排桩边坡宏观破坏更明显,坡表位移增大较多,土体损伤累积,非线性特征显现;当输入波幅值为0.5g~0.6g时,两种模型边坡的地震波峰值加速度(peak ground acceleration,简称PGA)放大系数高程效应明显,且均在路堑面和桩后坡面处出现塑性区,抗滑桩的存在有效地抑制了PGA放大系数沿坡面向上的增大趋势和坡表双塑性区的贯通,而单排桩边坡PGA放大效应更明显,塑性区范围更广,深度更大,局部失稳更严重,抗震支护作用相对较弱;引入FFT谱比可知,单、双排桩边坡在5~10 Hz频段振幅放大效应的不同是造成单、双排桩边坡动力响应差异的主要原因;在地震作用下,单排桩边坡破坏历经边坡自稳定→坡表土体塑性变形→边坡局部塌陷溃散3个阶段,双排桩边坡破坏历经前两阶段。

高烈度地震区椅式抗滑支挡结构抗震性能研究

针对位于9度高烈度地震区的某山区铁路陡坡工点,采用三维有限元分析软件,对椅式复合抗滑支挡结构的结构位移及内力动力响应进行分析,数值计算结果表明,复合抗滑支挡结构峰值位移较小,最大值为161.44mm,结构抗震性能好;左侧椅式桩板墙主桩、副桩桩身弯矩均呈Ω型,剪力呈S型,横梁弯矩和剪力均呈正弦分布,结构弯矩峰值位于副桩桩身中部附近,剪力峰值位于副桩与横梁连接处,需加强副桩中部抗弯能力设计,同时提高副桩与横梁节点处的抗剪能力;右侧锚索桩桩身弯矩呈Ω型分布,剪力呈S型,弯矩峰值位于锚索桩身中部,正负剪力峰值基本相当,锚索桩弯矩峰值偏大,因此需在桩身增设1~2排锚索以减少桩身弯矩。

列车运行引发的黄土地区高速铁路路堑动力响应规律

为研究列车运行状态下黄土地区路堑段路基动力响应规律,采用2.5D有限元方法对比分析了有砟轨道和无砟轨道条件下轨道位移、环境振动强度和路基动应力分布随荷载移动速度的变化规律,讨论了抗滑桩对环境振动衰减的影响。结果表明,抗滑桩改变了路基岩土介质质量和刚度分布的连续性,可有效减弱环境振动强度。无波动传播现象时,路堑不同深度处振动强度分布类似,且路基附加动应力受车速影响较小;波动传播现象出现后,随着深度的增加,路堑振动强度逐渐减小,随着车速的提高,路基附加动应力迅速增大。有砟轨道条件下的系统响应受车速影响更显著。在所涉及的黄土场地条件下,现行高铁运行速度一般不超过2种轨道结构的临界速度且不会产生波动传播现象。

某涉水崩滑堆积体边坡地震致灾机制综合评估

弄清高烈度区涉水边坡在地震、库水和人类工程活动综合作用下的坡体扰动劣化机制,是边坡稳定性评价的核心,也是采取有效应对措施的前提。依托某库区历史崩滑堆积体边坡,在搜集得到的勘察设计资料、三峡移民局蓄水及滑坡通报、参建单位往来函件、历史地震资料基础上,结合地面调查和数值计算,采用时空序列分析方法,探讨了该边坡致灾主导因素、坡体扰动程度和稳定性劣化机制,综合评估了工程处置的可行性,所得主要结论如下:(1)工程建设对该库区边坡的扰动和稳定性影响可控;永善和鲁甸两次地震对边坡均有影响,但多达1339次余震的鲁甸地震对该边坡岩土体震松效应影响最大,高水位加剧了震松岩土体的饱和软化,造成该边坡目前整体处于基本稳定-欠稳定状态,坡体前缘处于欠稳定-失稳状态。(2)该边坡坡顶和坡面发育的不良地质和不稳定现象为历史变形迹象,没有继续发展现象;但坡脚临牛栏江到金沙江一线,坡面破坏痕迹新鲜,下部边坡已经严重威胁结构安全。(3)极限平衡分析揭示边坡由勘察阶段的整体稳定,到两次地震作用后的基本稳定-欠稳定状态,达到1.30安全标准所需要加固力为20015~197421 kN/m、加固深度60~180 m、加固范围350~980 m,很难通过工程措施达到加固安全目标。(4)综合评估认为该涉水边坡潜在变形破坏范围深大,无法通过工程加固措施使得边坡满足工程稳定性要求,建议舍弃在建工程。

抗滑治塌中的高边坡监测技术运用研究

在山区实施的某工程中,由于天然山地平衡受到损坏,坡脚应力聚集,极易发生滑塌、断裂、崩塌等地貌自然灾害。为了确保建筑施工安全可靠迅速进行,应用了高滑坡检测方法,通过检测数据综合评判滑坡稳定性情况,以此指引实施,有效地预防和减少灾难的发生。文章进一步讨论了高滑坡控制实施方法,包括方案、流程、控制重点以及抗滑防塌方法等。

1/1万地质灾害风险调查工作探究——以江西省瑞金市某镇为例

以某镇为例,综合利用新技术、新方法、新手段,对其进行1∶10000地质灾害风险调查评价,识别地质灾害的隐患及风险,总结地质灾害的发育分布规律,分析地质灾害的形成机理及成灾模式,研究引发地质灾害的降雨阈值,评价地质灾害的易发性及危险性,识别承灾体及易损性,划定并评价地质灾害风险区及等级,提出风险管控对策措施,进行城镇规划场址地质灾害适宜性的评价,为组织开展地质灾害风险双控、科学实施避让搬迁与地质灾害综合治理及优化国土空间规划、村镇规划与建设与重大工程布局等提供依据,以全面支撑地质灾害的防治管理。

纵横波时差耦合作用的斜坡崩滑效应离散元分析——以北川唐家山滑坡为例

运用离散元数值模拟技术,对北川唐家山斜坡体在具地域性和空间非均质性的地震纵横波时差耦合作用(同时考虑水平和竖向地震力作用)下产生崩滑破坏的动力全过程进行研究,确定该斜坡体在强震动力作用下产生崩滑破坏的形成机制及主控因素。研究表明:(1)该斜坡体的初期崩滑破坏是受到地震纵波产生的水平与竖向拉裂耦合作用所致,并以竖向拉裂作用占优,而后期的抛射及运动过程则是受到地震纵横波的耦合作用所致;(2)地震纵波产生的水平与竖向拉裂耦合作用是触发斜坡体产生初期崩滑破坏的主控因素,而斜坡所处地形(如高程差、沟谷延伸方向)则是促使破坏后的斜坡体形成后续碰撞解体及碎屑流等运动过程的控制诱发因素;(3)该斜坡体动力响应特征值的放大效应表明,其放大系数值从大到小依次是:竖向加速度>水平加速度>竖向速度>水平速度,该结果与斜坡体发生先期崩滑破坏的形成机制及主控因素相符合,即地震纵波产生的竖向加速度起到了优势破坏作用。以上结论对研究动力耦合条件下的斜坡崩滑效应具有较高的理论和现实价值。

溜砂坡的形成诱发因素及失稳破坏条件

通过对溜砂坡形成条件和诱发因素的分析,得出溜砂坡形成的3个必备条件是物质条件、地形条件和堆积条件;溜砂的主要诱发因素是地表水、地下水、河流冲刷、动荷载作用、风荷载作用、冻融作用、植物及人为因素。对溜砂坡砂样进行有关物理与力学试验,得出溜砂坡的粒度成分以中、粗砂和角砾为主;内摩擦角总体上是烘干状态大于天然状态,天然状态又大于饱和状态;粘聚力则呈现出天然时的大于饱和时的,而饱和时的又大于烘干时的规律。通过模型试验和理论分析,将双因素方差分析原理运用到砂粒粒径、含水量对溜砂坡天然休止角大小的影响分析中,结果说明这2种因素对溜砂坡天然休止角的影响都很大,并且含水量因素对天然休止角的影响,与砂粒粒径因素相比要大得多。运用线性回归理论对砂粒粒径、含水量、内摩擦角以及粘聚力等4个影响砂坡天然休止角的因素进行线性拟合,所得到的公式可用于天然休止角大小的估算。

地震动力作用触发的斜坡崩滑效应模拟

依据震后实地调查中竖向地震力作用十分明显的现象,突破传统斜坡动力反应分析中仅考虑水平地震力作用的局限,运用离散元数值模拟技术,对北川王家岩斜坡体在具地域性和空间非均质性的地震纵横波时差耦合作用下产生崩滑破坏的动力全过程进行了模拟,确定了地震动力作用下该斜坡体崩滑破坏的形成机制及主控因素.研究表明:该斜坡体的初期崩滑破坏是受到纵波产生的水平和竖向拉裂耦合作用所致,且以水平拉裂作用占优,而后期的抛射及碎屑流动则是受到纵横波耦合作用所致;即纵波的个体作用是触发斜坡体产生初期崩滑破坏的主控因素,而斜坡体所处地形则是促使破坏后的斜坡体形成后续碰撞解体及碎屑流动的主控因素.

地震纵横波时差耦合作用的斜坡崩滑效应研究

多次典型地震的灾后实地调查都表明震中附近的竖向地震力作用十分明显,而传统的斜坡动力响应分析仅考虑了水平地震力的作用。文中运用离散元数值模拟技术,对震中附近的斜坡体在具地域性和空间非均质性的地震纵横波时差耦合作用下产生崩滑破坏的动力全过程进行了研究,确定了地震动力作用触发的震中附近斜坡体崩滑破坏的形成机制及主控因素。研究表明:对于地震作用下震中附近的斜坡体崩滑破坏,由于纵横波作用的时间差较短,其崩滑形成机制多为受地震纵横波的耦合作用,即竖向周期拉压与水平周期剪切的耦合作用,在此基础上又以纵波的竖向拉伸作用占优,即表现为拉剪破坏形式;此外,在地震构造组合机制、岩体结构与构造、斜坡岩体风化程度及物理力学参数等因素既定的情况下,地震力作用(即地震纵波的周期拉压和地震横波的周期剪切耦合作用)是诱发斜坡体产生初期崩滑破坏的主控因素,而斜坡所处地形(如高程差、沟谷延伸方向)则是促使破坏后的斜坡体形成后续碰撞解体及碎屑流等运动过程的控制诱发因素。

地震纵横波时差耦合作用的斜坡崩滑响应研究

运用离散元数值模拟技术,对北川新中崩滑体在具地域性和空间非均质性的地震纵横波时差耦合作用下产生崩滑破坏的动力全过程进行了研究,确定了该斜坡体在强震动力作用下产生崩滑破坏的形成机制及主控因素。研究表明:①对于新中崩滑体的先期崩滑破坏而言,由于其距离初始震中较远,故源自初始震源的地震纵横波到达该斜坡体的时差较长,为约15.21 s,而该斜坡体在地震纵波作用于斜坡体后8 s后即开始破裂,故其先期崩滑破坏是受到地震纵波产生的水平与竖向拉裂耦合作用所致,并以水平拉裂作用占优,而后期的抛射及运动过程则是受到地震纵横波的耦合作用所致;②对其发生先期崩滑的主控因素言,在地震构造组合机制、岩体结构与构造、斜坡岩体风化程度及物理力学参数等因素既定的情况下,地震纵波产生的水平与竖向拉裂耦合作用是诱发斜坡体产生初期崩滑破坏的主控因素,而斜坡所处地形(如高程差、沟谷延伸方向)则是促使破坏后的斜坡体形成后续碰撞解体及碎屑流等运动过程的控制诱发因素;③该斜坡体动力响应特征值的放大效应表明,其放大系数值从大到小依次是水平加速度>竖向加速度>水平速度>竖向速度,该结果与斜坡体发生先期崩滑破坏的形成机制及主控因素相符合,即地震纵波产生的水平加速度起到了优势破坏作用。以上研究为强震动力作用下的斜坡体先期崩滑破坏提供了新方法。

寒区公路土质路堑边坡滑塌原因及其防治

通过对寒区路堑土质边坡滑塌现象的调查研究,提出了寒区路堑边坡滑塌的主要原因及影响因素,尤其对“水线”的概念、成因、分布特征以及对边坡稳定性的影响,进行了详细阐述。在此基础上构建了寒区路堑土质边坡稳定性的力学模型。通过对春融期处于饱和状态的不同坡度(1∶1,1∶1.5,1∶1.75)土质路堑边坡土体稳定性进行验算,提出了宜排水固坡不宜削坡稳定的寒区路堑土质边坡稳定措施,即在边坡上挖设树型排水渗沟,采用自身具备反滤层功能的土工材料做下层排水,再利用网状土工格室上层固土并种植喜水根深的马莲草的综合边坡稳定防治技术,并在哈同公路路堑边坡滑塌地段进行了工程应用和实践,经过两个冻融循环,取得了较为理想的防治效果。

强震诱发单一弱面斜坡塌滑有限元模拟

基于汶川大地震形成的崩塌滑坡数量多、分布密度大、影响面积大等特点,分析复杂结构斜坡地震力作用下的破坏机制,给出斜坡中某点在微震和强震作用下的应力–应变曲线。指出在地震力作用下斜坡会产生附加应力,其与原始应力叠加形成总应力,当总应力超过岩体的抗拉强度时发生拉张破裂,并给出拉张破裂的判据。用有限元模拟了单一弱面斜坡强震作用下的拉张破裂过程。结果表明:当第一主(拉)应力大于等于岩石的抗拉强度时,岩体发生拉张破裂,不能再承受拉力,但可承受压力;如果总应力状态满足塑性屈服准则,则发生剪切破坏;在地震动力作用过程中,拉张破裂区不断累加,即在松动区的松散程度和松散范围都在增大;在地震动力作用下,含有弱面的斜坡很容易沿弱面发生拉张破裂。

强震作用下加固边坡的动力响应及不同加固方式的比较研究

文章建立一土质边坡模型,按照常规设计支护技术参数,对在强震作用下的挡土墙、抗滑桩和预应力锚索3种支护形式下的边坡进行动力分析,得到不同支护方式下边坡的动力响应,重点从动力放大系数、残余变形、动轴力、动拉应力等方面,对3种支护形式的加固效果做对比。结果表明,动力响应差别很大,动力放大系数以抗滑桩加固最大,挡土墙加固最小;残余变形以挡土墙加固最大,预应力锚索加固最小,挡土墙加固难以维持强震下边坡的整体稳定;挡土墙加固下坡顶面出现拉应力最大;综合比较,预应力锚索加固效果最优,应作为多震地区边坡防治的首选方案。

严寒地区路堑边坡破坏机理及稳定计算分析

内蒙古省际通道新林北至扎兰屯段一级公路修建过程中,一些局部路堑边坡出现了较严重的边坡滑塌现象。目前公路行业的路基设计施工规范中尚没有涉及高寒地区路堑边坡的设计施工方法,也缺乏此类地区路堑边坡的稳定性设计评价标准。为此在进行了大量调研工作的基础上,对路堑边坡的破坏机理进行了分析,提出了确保公路路堑边坡稳定的有效措施及相应的计算方法,成果可为其他类似工程借鉴参考。

岩土边坡地震崩滑的三级评判预测

岩土边坡地震崩滑是最为严重的地质灾害之一 ,对岩土边坡地震崩滑的可能性提出及时有效的评价预测至关重要。本文提出并讨论了岩土边坡地震崩滑三级评判的思想及其实施方案 ,由主要考虑地震影响的初判 ,到以考虑控制地震崩滑的岩土边坡内、外因素为主的再判 ,最后是研究岩土边坡力学稳定性的详判 ,构成了一套由粗到细、分级筛选的有效方法。继续深入研究扩展该套方法的功能 ,使之适应多种灾害的评判预测工作 ,对于地质灾害防治手段和技术的发展具有战略意义。

某机场高填方边坡变形破坏机制分析

阐述了某机场高填方边坡滑塌变形破坏的特征。通过数值模拟计算,分析了该边坡的滑塌变形破坏过程。分析结果表明,下伏地层发生过大沉降变形,导致了上部土体发生了以沉降变形为主、兼有明显水平滑移的滑塌变形破坏。

地震动力作用触发的斜坡崩滑高差效应研究

运用岩石动三轴剪切试验及有限差分数值试验技术,对地震动力作用触发的斜坡崩滑破坏时的坡体力学特征值空间变化规律进行了研究。研究表明:(1)地震动力作用触发的斜坡体崩滑破坏具有显著的"高差"效应,即斜坡体先期崩滑破坏大多起始于坡肩部位;(2)斜坡体临界破坏应变有随坡体微元埋深减小而减小的趋势,临界破坏应变小和坡肩地震峰值加速度的优势放大双重因素导致坡肩部位优先发生先期破坏;(3)斜坡体动态抗剪强度有随坡体微元埋深减小而减小的趋势,临界动态抗剪强度低和坡肩地震峰值加速度的优势放大双重因素导致坡肩部位优先发生先期破坏。

土质路堑边坡冻融浅层的滑塌机理与数值模拟

春融期土质路堑边坡经常发生浅层滑塌。在新近滑塌的哈同公路土质路堑坡体附近取样,测量边坡滑塌时边坡土体的含水率、黏聚力及内摩擦角等参数的变化,并研究土体抗剪强度随深度的变化规律。通过数值模拟,分析土质边坡自冻结开始至春融期全部融化约200 d的温度变化规律。结果表明:随着深度的增加,含水量先增加后降低,土体抗剪强度呈先减小后增加的趋势,在融化界面处土体基本达到饱和状态,抗剪强度极低;边坡达到最大冻结深度后,自坡面开始向坡体内部融化,至一定深度时坡体发生破坏。该研究成果对春融期土质路堑边坡滑塌治理具有重要的指导意义。

地震动力作用触发的斜坡崩滑响应研究——以青川东河口滑坡为例

同时考虑水平、竖向加速度和两者之间时差对斜坡体破坏作用的研究较少见.运用UDEC对青川东河口斜坡体在具地域性和空间非均质性的地震纵横波时差耦合作用下产生损伤和崩滑破坏的全过程进行了模拟,确定了该斜坡体在水平和竖向地震力作用下产生崩滑破坏的成灾机制及主控因素.结果表明：在输入地震动力条件7~10 s内,坡体后缘形成动力损伤并完全开裂,而横波由于传输速度较慢在26 s时才到达斜坡体,故坡体初期崩滑破坏是受到源自初始震源的纵波产生的水平拉裂作用所致,而后期的抛射和碎屑流动则是受到纵横波耦合作用所致;此外,纵波产生的水平拉裂作用是触发斜坡体产生初期崩滑破坏的主控因素,而斜坡所处地形则是促使其开裂后形成后续碰撞解体、碎屑流动和堆积等运动过程的主控因素.