复杂地质条件下多级高边坡组合支护方案与稳定性预测研究

以镇赫高速陈贝屯至煤灰堡段为例,根据工程地质、边坡等级和边坡特性等因素对边坡不同剖面采用衡重式挡墙、俯斜式挡墙、桩+锚索、锚杆+面板等支护形式。从病害原因分析和处治手段出发,研究了多级高边坡支护的质量保证措施。基于LightGBM算法建立边坡稳定性预测模型,验证模型精确性后给出预测模型的特征相对重要性结果和预测结果。结果表明:建立预测模型可较好地预测边坡稳定性;影响边坡稳定性最关键的因素为中土体粘聚力,其次为边坡角β,孔隙压力比和土体重度对边坡稳定性影响不大;镇赫高速K2+051~K2+340段边坡稳定概率为0.9,失稳概率为0.1。本项目运营经验表明,组合支护方案及质量保障措施有效提高了项目施工质量、减少了返工现象,保证了项目的经济效益。

基于能量演化的反倾层状岩坡多级折断面深度计算模型

多级折断是反倾层状岩质斜坡倾倒过程中普遍发育的一种变形破坏现象。为准确定位反倾层状岩质斜坡倾倒变形过程中多级折断带的埋藏深度,首先从能量守恒角度出发,结合悬臂梁模型,利用外力做功吸收能量与板梁变形释放能量守恒关系推导单层板梁能量平衡方程;在此基础上,根据岩体弹性屈服和弯折破坏2种临界失稳状态,分别推导出2种板梁失稳折断计算模型,并通过改变岩层倾角、斜坡坡角、斜坡高度等参数建立反倾层状岩质斜坡多级折断面深度计算模型;最后,利用离心模型试验和实际工程案例对计算模型的可靠性进行验证。研究结果表明:离心模型试验能够充分揭示反倾层状岩质斜坡倾倒变形过程中存在多级折断现象,整个倾倒变形过程可分为后缘岩体倾倒变形、岩层折断面裂隙逐级形成贯通和斜坡岩体倾倒失稳3个阶段;反倾层状岩坡多级折断面深度计算模型结果与离心模型试验结果、云南某边坡工程案例中各级折断带的埋深相吻合,证明了提出的反倾层状岩坡多级折断面深度计算模型可对离心模型试验和实际工程案例进行较为准确的折断深度定位,且能够根据计算结果判别边坡变形破坏的主要失稳模式。研究成果对反倾层状岩质斜坡的稳定性评价研究及破坏机制分析具有一定的理论和实际意义。

基于阈值自适应确定的多波束点云滤波算法

针对水下多波束地形测量点云去噪问题,提出了一种基于阈值自适应确定的点云滤波算法。首先引入虚拟网格对多波束点云进行分区编号,并采用二次分层统计法剔除显著离群噪点;其次归一化计算网格内种子点与邻域各点的坡度角,引入k-Medoids聚类算法自适应更新坡度阈值;最后按照多尺度滤波窗口逐级对点云进行迭代运算,得到精细化地形点云。2个实验区的多波束点云滤波实验结果表明,本文算法能较好去除多波束点云的噪声和非地形点,有效提高坡度阈值的自适应性,滤波精度有明显提升,可以适用于大规模的多波束点自动化云滤波工作。

基于无人机摄影测量的露天矿边坡非连续变形分析

岩体结构面在很大程度上影响了露天矿岩质边坡的稳定性。为提高岩质边坡结构面信息获取的精度及获取动态破坏过程的能量耗散问题,首先借助无人机非接触摄影测量的优势,提出无人机多层次全方位摄影测量方法获取露天矿边坡结构面信息;其次对动态破坏过程施加黏性阻尼,实现能量耗散,并与试验结果进行对比;最后应用所提方法对某露天矿岩质边坡进行非连续变形分析(Discontinuous Deformation Analysis,DDA)。研究结果表明:多层次全方位无人机摄影测量方法对于边坡结构面信息的采集精度良好,施加2.45%~2.53%黏性阻尼的非连续变形分析结果与试验结果基本一致。对某露天矿岩质边坡实际破坏过程的模拟效果良好,且DDA分析得出的滑落面位置与现场位移监测分析结果一致;滑落面安全系数为1.167,处于失稳临界状态,故应提前剥离上覆预失稳岩体,从源头上解决该边坡的滑坡灾害问题。所提方法也适用于其他结构面发育的边坡体分析。

商河油田沙河街组二段下亚段沉积微相展布及构造成因分析

针对商河油田沙二下亚段储层砂体厚度小且与泥岩薄互层的特点,通过对商河油田沙二下亚段沉积相横向展布及垂向分布规律的研究,结合同沉积断层的发育情况,系统分析沙二下亚段沉积体系发育的构造动力机制。由自北向南呈阶梯状分布的多级构造调节带和多级坡折带联合控制了商河砂体的沉积相带展布和古水系的方向,且控制着沉积微相的展布。

边坡稳定验算中全面搜索的一种新方法

提出圆弧滑动法中一种新的搜索方法———三向搜索法。圆弧滑动法可以利用其共性而不局限于一些经验假设 ,在坡顶线及其下部各道坡线间都存在一个安全系数最小的圆弧 ,针对这些圆弧的寻找 ,给出了具体办法 ,并给出几个计算实例。

边坡稳定分析的差分进化全局求解

将一种新兴的数值优化差分进化算法引入边坡临界滑动面搜索领域,并结合瑞典条分法和简化Bishop法构建了边坡稳定分析的差分进化全局求解策略。实例分析结果表明,差分进化用于边坡稳定分析易于实现、求解精度高、稳定性好,克服了传统方法的局限性,具有一定的工程应用价值,可供借鉴。

非均质边坡多级稳定性分析方法

为了实现对非均质边坡稳定性的全面表征与系统评价,提出了一种针对非均质边坡的"多级次"评价方法。这种方法以强度折减理论为基础,首先对岩土体进行多次局部强度折减,得到边坡不同深度、不同岩层控制的多级潜在滑动面;然后运用极限平衡法进行各个潜在滑动面的稳定性计算,即可得到边坡不同深度、不同级次的稳定性系数。这种方法在确定多级滑动面的过程中充分利用了强度折减法客观性的优点,避开了极限平衡方法主观性的缺点,折减所得滑动面更能反映边坡在重力作用下的变形破坏过程,优于滑弧法搜索结果。通过规则模型的验证及实际边坡的应用,证明这种方法对于综合评价非均质边坡的稳定状态是有效的,并可为边坡的治理、监测设计及施工提供指导。

多台阶岩质边坡的稳定性分析及加固效应

为掌握多台阶岩质边坡在开挖过程中的动态变形特性及其稳定性,确定在不同施工顺序下预应力锚索对边坡的加固效应,以具体岩质边坡工程为例,基于强度折减理论,利用FLAC3D模拟分析其在开挖过程中及形成后的变形特征;对比分析不同开挖、支护顺序下预应力锚索对边坡的加固效应.研究结果表明:开挖容易使局部岩体发生破坏;预应力锚索的使用,使岩体的完整性得到提高,并能很好的约束岩体水平位移,有效改善边坡的稳定性.

基于局部强度折减法的大型边坡安全度分区

针对大型边坡可能具有多个滑动方向和多级滑动面的特点,提出安全度分区的方法。这种方法以强度折减理论为基础,首先选取典型边坡地质剖面建立二维数值模型,通过局部折减搜索不同深度的潜在滑动面,确定边坡的多种破坏模式,运用极限平衡法进行各个潜在滑动面的稳定性计算,即可得到边坡不同深度处的稳定性系数。然后,建立三维数值模型,并对三维模型进行各种破坏形式的局部强度折减,分析各种破坏形式下的影响范围。最后,综合分析各种破坏形式的稳定性系数及其变形破坏影响范围,对边坡进行安全度分区。以龙江特大桥基础边坡的安全度分区为例,证明这种方法对于全面刻画大型边坡的稳定状态是有效的,并可为边坡的监测设计、治理设计及施工提供指导。

基于熵权的边坡稳定性评价物元可拓模型及其应用

针对目前高边坡安全稳定性评估主要考虑单项监测项目及不能综合考虑几项或多项监测项目等问题,在对安全监测资料进行分类汇总,并充分考虑影响边坡稳定的各种因素后,建立了边坡稳定综合评价多层次物元体系,对评价指标进行预处理后,运用物元可拓模型评价了边坡的安全等级。实例应用结果表明,该方法科学地构建了边坡安全稳定评估体系,合理量化了评估指标,可操作性强。

基于FLAC3D的多台阶岩质边坡的稳定性分析

为掌握多台阶岩质边坡在开挖过程中的动态变形特性及预应力锚索加固对其稳定性的影响,以具体岩质边坡工程为例,利用FLAC3D模拟分析其在开挖过程中及形成后的变形特征;对比分析两种加固方案时的加固效应。研究结果表明,开挖易使局部岩体发生破坏;预应力锚索的使用使岩体边坡的安全系数提高了21.3%;采用边开挖边支护方案能很好地约束岩体水平位移,并可有效改善边坡的应力分布。

三峡水库港口岸坡排水方案优化研究

分析了三峡库区库岸的渗流自由面随库水位升降的变化规律,根据库区岸坡不同地层构造,提出了以网络盲沟、虹吸排水技术为代表的排水技术措施,明确了虹吸排水最大吸水高度8.0m的工程应用界限,创建的多级串联虹吸排水技术首次应用于库区港口岸坡稳定性方案设计,解决了库水位陡降条件下的岸坡同步排水降压和稳定安全的难题,对三峡库区岸坡失稳破坏等地质灾害防治和港口同步排水降压具有指导性意义。

基于安全监测信息的岩石高边坡稳定性评价

监测数据是所有因素综合作用的结果,从中挖掘出隐含的规律特点,全面准确地评价出边坡的稳定状态,是目前高边坡研究的热点和难点.为此,采用改进的物元可拓理论,将研究对象、评价指标和指标量值融为一体,依据长期的监测资料,建立锦屏一级水电站左岸边坡的多层次多指标安全评价模型.综合考虑评价因素间的矛盾,定性与定量的共存、划分界线模糊等问题,层层递进由局部区域到整体详细分析.研究结果表明,大块体处于稳定状态,最大限度地利用了安全监测资料,有效地解决了复杂高边坡的多属性、不相容、定性与定量综合评价问题,全面细致地刻化了稳定状态,实现了从静态到长期的动态化分析,并为类似工程提供了借鉴.

基于有限元分析的岩质边坡稳定性模糊评判方法研究

随着模糊数学引入到岩质边坡稳定性分析中,已取得多项成果,但评价专家主观意识对评价结果的影响较大、评价因素覆盖面不全,因此评价系统对岩质边坡的针对性不足等问题始终存在。对此,在将岩体质量分级法和卸荷岩体力学理论引入到模糊评价系统的基础上,提出一种基于有限元分析的边坡稳定性模糊评判方法。该方法在增加和修正评判因素的同时,通过有限元模型的计算结果分析,选取适当的参照量,将某些因素影响进行定量化处理,从而确定这些因素的权重比,减少专家评分中主观上造成的偏差。结合实际工程的分析过程显示,该方法实际操作性较强,对岩质边坡的分析更具针对性,能使得较多的影响边坡稳定性因素参与评判。

基于灰色多层次的露天转地下开采边坡稳定性评价模型

矿山露天开采中后期会转入地下开采,而露天转地下开采过程对露天边坡稳定性的影响将直接决定着矿山的安全生产。因此,研究露天转地下开采边坡的稳定性,并对其进行评价具有非常重要的实用意义。结合现场调研情况和实际工程,基于灰色多层次分析评价理论构建出露天转地下开采边坡的灰色多层次分析评价模型。研究表明,海南某铁矿露天转地下开采边坡基本稳定,需要采取一定的防治措施,结果与实际情况吻合,因而灰色多层次分析评价模型能较好地对露天转地下开采边坡进行稳定性评价,具有一定的实用性和可行性。

基于多级可拓模型的边坡稳定性评价

为了能准确评价边坡的稳定性,降低边坡治理过程中发生滑坡事故的风险,借鉴可拓学原理,将熵权法和层次分析法复合应用于指标综合权重的确定,建立以地形地貌等4个1级指标和以坡高、坡角等16个2级指标组成的边坡稳定性多级可拓评价模型,对边坡稳定性进行评价。研究表明,将物元可拓理论应用于边坡稳定性评价是可行的,应用该模型得到的边坡总体稳定性与实际边坡情况相吻合,可以很好地预测边坡的安全状态。

农用底盘主动平衡试验平台与控制系统设计与试验

常规的农用作业装备很难适应坡地作业环境,为了使作业车身在坡地作业时保持水平,以主动平衡系统作为研究对象,开发了主动平衡试验平台及控制系统。基于Sim Mechanics与Sim Hdraulics模块建立了机-电-液多物理域仿真模型;针对双作用非对称式液压油缸推程与回程运动的不同特性,采用双通道式PID控制策略进行控制,分别对液压油缸跟随响应、位移误差变化、速度阶跃响应与平台双轴倾角进行仿真分析。仿真表明,双通道PID控制下最大跟随误差为1. 90 mm,响应时间为0. 228 s,极限状态下平衡时间为2. 98 s。与单通道PID控制相比,其最大控制误差降低49. 3%,响应速度提高了45. 8%。在实验室模拟8种不同坡度,对主动平衡试验平台进行响应时间和平衡效果测试,系统响应时间为0. 328 s;随着坡度的增加,试验平台调平最大误差为1. 14°,最大均方根误差为0. 299°,主动平衡试验平台及控制系统达到了设计要求。

多级边坡开挖与锚固的影响范围数值模拟

采用FLAC3D对岩土多级边坡施工过程进行系统的数值模拟,探究多级边坡在开挖时引起的松弛区范围和锚索在锚固时引起的坡体预压区范围以及两者相互影响的作用机制。结果表明:多级边坡开挖与锚固引起的坡体变形均大致呈圆弧状。预应力锚固时,在一定范围内坡体预压区随着预应力的增大而增大,但当预应力增大到一定程度,坡体预压区边界不再有明显扩展。施加预应力能有效缩小下级边坡开挖引起的松弛区范围,所以高边坡施工应遵循"逆作法"原则,边开挖、边加固,一次开挖量不能过大。预应力锚固引起的坡体预压区与该级边坡开挖形成的松弛区在形状上非常相似,说明施加预应力能有效恢复开挖引起的土体松弛变形,从而提高边坡的稳定性和安全性。

Civil 3D在多级边坡场地设计中的应用

本文以某干港项目为例,通过Civil 3D预设的放坡到相对高程和放坡到距离的标准,生成多级放坡曲面,结合曲面分析中求两曲面之间的最小距离,得到曲面交线,以交线作为边界添加到多级放坡曲面,最后通过曲面粘贴功能形成设计曲面,实现了多级放坡建模,并以设计曲面为基础,简要介绍了土方量统计、土方施工图和断面图生成的思路。本文应用Civil 3D完成多级边坡场地设计的方法,可供设计人员在工作中参考。