考虑超载和纵坡效应的隧道开挖面破坏分析

针对地表超载和纵向坡度影响下的隧道开挖面稳定性问题,提出源于构造破坏机制的初始三角形网格更新策略,应用刚体平动运动单元上限分析(UB-RTME)方法开展非线性规划运算,获得地表临界超载系数σs/c图表与滑移线网破坏模式。结果表明:①以网格更新得到的UB-RTME滑移线网与OptumG2自适应加密网格,均可反映隧道开挖面破坏影响范围及承载关键区域,且UB-RTME以有效间断线及单元速度确定破坏范围,可揭示相对破坏范围S/D2定量数据及滑移线网破坏形态与影响因素的关联规律。②临界超载系数σs/c随纵向坡度角θ增大而显著降低,随埋深比C/D增大而增大,随重度系数γD/c增大而不断减小,随内摩擦角ϕ增大而非线性增大。③对于C/D和ϕ数值较大的情况,网格密度将显著影响UB-RTME运算得到的σs/c数值解精度;网格密度增加后,σs/c计算结果精度显著提高,且体现破坏特征的网状滑移线变得更加光滑。

综采工作面过断层回采工艺及支护技术

针对永定庄煤矿8103工作面强行破岩过F6断层时,破岩量大、设备故障率高、回采效率低等技术难题,提出采用俯斜回采工艺,并对俯斜段顶板实施“迈步式梯形锚索梁+柔性纤维网”联合支护技术。通过实际应用效果来看,采取俯斜回采工艺后,减少破岩量达2415 m^(3),提高了断层区煤柱回采量;采取联合支护技术后,控制了俯斜段顶板破碎下沉现象,取得了显著应用成效。

某面板堆石坝施工及运行期渗流特性仿真研究

结合ABAQUS大型有限元渗流分析软件,以我国西南方某混凝土面板堆石坝实际工程为例,建立三维有限元渗流场,对比分析面板、垫层、防渗帷幕等防渗措施在不同工况下的渗流量、渗透坡降、水头分布以及孔隙压力情况。结果表明,本工程设计的渗流控制措施防渗效果明显,逸出点有较明显的降低,且渗透坡降、渗流量均满足抗渗稳定要求。但在无面板防渗措施下,垫层渗透系数较大,不满足渗流稳定要求,对坝体安全稳定造成较大威胁,并提出修改或优化建议。研究成果可为类似工程提供参考与借鉴。

隧道洞口边仰坡的平衡稳定分析

将多种土质的圆弧破坏面转动平衡分析方法运用于洞口边仰坡的稳定分析中 ,能够根据现场的实际地层状况准确地判断最危险滑动面 。

双坡面临空岩质边坡滑动破坏模式下的稳定性分析

多数岩质边坡稳定性分析已基本解决了常走向单坡面临空的边坡平面滑动问题。然而,在路堑边坡工程和自然边坡中有很多边坡坡面并不是平面,它包含多个坡面。多坡面边坡包含两个或多个不同走向的坡面。多坡面边坡几何特征不同于单坡面边坡,所以滑动条件也不一样。在赤平投影图上,多坡面的滑动包络线是组成边坡的每个坡面单独投影包络线的组合。为了探讨方便,只讨论了双坡面临空岩质边坡的滑动破坏模式,并将其分为双坡面临空下的平面破坏和楔形体破坏。在赤平投影图上,双坡面滑动区域定义为双坡面边坡滑动包络图中两侧坡面的真倾线之间的面积。如果有一两个节理面真倾向线落在滑动区内,滑动破坏才可能发生。

三维不连续变形分析理论及其在岩质边坡工程中的应用

三维非连续变形分析主要包括3个关键问题:块体系统的拓扑识别问题;单个块体(刚体或变形体)运动方程建立与求解;伴随着块体运动和变形,块体间的接触关系需要不断地判别和更新。针对这3个关键问题,从代数拓扑中单纯形及单纯复合形的概念出发,依靠边界算子来生成三维空间块体的几何识别算法,采用Euler-Poincaré公式来确保块体搜索的准确性;利用单纯形积分来获得块体物理特征量的解析解;在一阶位移模式下,按照最小势能原理建立三维块体系统非连续变形分析的总体平衡方程;针对岩体工程破坏特点,提出面-面接触模型,并在此基础上采用强度折减法来计算岩质边坡的安全系数。由简单楔形体破坏算例可知,三维DDA能够解决由传统极限平衡方法假定条件带来的问题,能够正确计算楔形体破坏的抗滑安全系数。通过工程边坡算例可知,采用三维非连续变形分析方法来研究岩体边坡稳定问题,既能深入理解岩质边坡的破坏机制,又能方便地确定临界滑动块体位置、体积、滑动方向以及相应支护方式等;同时,鉴于DDA方法能够精确地求解切向滑动力,结合强度折减法能够获得比较合理的安全系数。

双临空面岩质边坡滑动与倾倒破坏的运动学分析

临空面的几何形状在边坡破坏模式与稳定性分析中起着举足轻重的作用。运动学分析是确定边坡破坏模式与评价边坡稳定性的一种有效方法。目前基于运动学分析的边坡稳定性研究主要集中于单临空面边坡的破坏模式与最大安全开挖边坡角的确定。本文将此项研究扩展至双临空面边坡,将其破坏模式细分为4种,分别为沿结构面发生单平面滑动、沿结构面发生楔形体滑动、沿两个结构面的交线发生楔形体滑动以及倾倒破坏。在立体投影中得出,平滑滑动与楔形体滑动的滑动区为双临空面真倾向线与摩擦圆所组成的区域,单个结构面倾角矢量与两个结构面交线矢量位于该区城内;倾倒破坏区为双临空面真倾向线、摩擦圆与基圆所组成的区域,结构面的法向矢量位于该区城内。提出了双临空面边坡最大安全开挖边坡角的确定方法及边坡设计原则。最后将上述方法应用于三峡库区湖北省秭归县郭家坝镇郭家坝村生基坡高边坡,研究了该双临空面边坡的破坏模式并给出了最大安全边坡角的建议值。

黄土路堑高边坡稳定性分析新方法--特殊滑裂面快速搜索法

黄土路堑高边坡自身的特点,决定了其失稳破坏时滑裂面的特殊特征。综合考察大量失稳黄土高边坡实例,发现其滑裂面剖面形态多呈上陡下缓的"L"形。利用传统稳定系数的概念进行分析,与实际情况出入较大。利用数学方法,将黄土路堑高边坡的滑裂面概化为"抛物线"形,推导出其稳定性分析表达式,建立特殊滑裂面快速搜索的方法。实际检验表明,该方法弥补了其他分析方法的不足,更符合实际。

十三陵上池面板堆石坝边坡稳定分析

本文叙述了十三陵上池面板堆石坝风化安山岩堆石料物理力学特性，并使用确定性模型及随机模型对坝料强度进行统计分析，根据统计结果，对坝体下游边坡进行了稳定性及可靠度分析．

结构面倾角对岩质边坡位移影响的分析

岩体结构面是影响岩质边坡位移及其稳定性的重要因素之一,但是由于数学和力学上的困难,岩体结构面对岩质边坡变形的影响通常难以用理论公式计算得出,目前只能采用数值分析手段。分别针对坚硬岩边坡和软岩边坡中存在软弱结构面的情况,用有限元差分程序FLAC和边坡稳定性系数公式,定量和定性地讨论了岩体结构面倾角对岩质边坡位移的影响。通过计算分析发现,(1)岩体中结构面的存在是影响岩石边坡位移及其稳定性的重要因素之一;(2)随着结构面倾角的增加,边坡的稳定性和边坡的位移可能增加,也可能减小,并不象我们想象的那样随着结构面倾角的增加而增加,必须用定性和定量方法针对具体问题进行具体分析。

圆弧滑动边坡稳定性分析的神经网络方法

搜集了大量圆弧滑动边坡工程实例,并根据实例边坡的实际稳定状况及其几何、物理力学参数构建了训练数据集和测试数据集。应用所构建的训练数据集,对所建立的用于圆弧滑动边坡稳定性分析的神经网络进行训练,并采用训练数据集和测试数据集对其拟合能力和推广预测能力进行测试,最终获得满意结果。应用所建立的神经网络对某高速公路边坡的最危险圆弧滑动面的安全系数、稳定状态和圆心位置作了预测,结果与实际情况吻合。

岩坡开挖形态对贴坡型堆石坝变形与应力的影响

为充分利用地形优势并减少坝基开挖量,将混凝土面板堆石坝建于条形山脊上,依天然坡面分别贴岩坡填筑堆石料,使原山体成为坝体一部分,形成贴坡型混凝土面板堆石坝。贴坡型堆石坝在岩坡与堆石料接触部位易产生应力集中,以及下游坝体位移相对较大,易导致下游坝体整体滑动,影响大坝的安全。采用下游岩坡开挖成阶梯形态来改善坝体下游的应力与变形性状,并用有限元法数值分析对坝体下游阶梯型岩坡与直线型岩坡的应力与变形性状进行分析比较。论证坝体下游开挖成阶梯型岩坡替代直线型岩坡的技术合理性,建议贴坡型混凝土面板堆石坝采用下游岩坡开挖成阶梯型更为有利;同时探讨坝体下游坝坡采用阶梯开挖时坡角对坝体应力与变形的影响。

地震输入角度对抽水蓄能高面板堆石坝动反应影响研究

本文采用三维有限元计算方法和沈珠江动本构模型,研究某高烈度区大倾角坝基上高面板堆石坝的动反应特性。首先,讨论了地震波水平输入角度对面板堆石坝动反应的影响,以地震过程中坝顶峰值加速度,坝体最大动位移与最大动应力,面板最大变形值及最大动应力五个指标作为主要评判标准,对比地震波在八个不同水平输入角度下坝体动反应的大小,发现水平输入角度每改变45°,五个指标均随之变化,呈现“W”型变化规律,180°为最不利输入角度,各项指标都处于峰值点。然后,针对处于大倾角坝基上的抽水蓄能高面板坝进行了坝体动反应和坝坡稳定性分析,获得了堆石坝反应加速度随着坝高的增加而增大,以及震后存在残余变形等地震反应特性。最后验证了该工程坝体在地震反应过程中的安全性。研究结果可为高烈度地区倾斜坝基上高面板坝的动反应设计提供参考。

考虑三维空间效应的砌块土坡侧向土压力分析

在支挡结构稳定性设计中,基于侧向土压力系数的设计方法简单易用,一直被广泛用于实际工程中。已有侧向土压力系数主要在平面应变分析方法下计算获得,忽略了三维空间效应的影响。基于三维边坡稳定分析方法,采用变分法获得安全系数极值下对应的三维破坏机制,建立考虑三维效应的砌块土坡侧向土压力计算方法,从而揭示三维效应对砌块土坡侧向土压力大小的影响规律。提出的方法还考虑了砌块与土摩擦作用力和水平地震力的影响。给定参数值,通过优化计算获得了不同长高比下的三维砌块土坡水平土压力系数,以图的形式给出便于使用。从计算结果可以发现,在地震作用下,三维空间效应对侧向土压力的影响显著,特别是对于垂直的支挡结构。最后结合算例,通过与传统的平面应变下侧向土压力结果进行对比分析,显示了考虑三维效应的土压力系数对支挡结构稳定性设计的重要性。

高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法研究

【目的】建立新的有限元分析方法,为准确合理地进行高面板堆石坝的坝坡稳定动力分析提供参考。【方法】基于应力水平的有限元计算结果,将大型有限元软件ADINA的应力变形计算功能与GEO-SLOPE软件的边坡稳定分析功能相结合,提出了高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法,并利用该方法对紫坪铺水利枢纽工程面板堆石坝在"5.12"汶川大地震期间的大坝动力反应及坝坡稳定进行了三维有限元模拟分析。【结果】利用建立的高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法,对紫坪铺水利枢纽工程面板堆石坝位移的动力分析计算结果与该坝震后位移实际观测结果基本吻合,坝坡动力稳定的分析计算结果与震后实际调查分析结果基本一致。【结论】所提出的高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法是合理的,所获得的计算结果准确可信。

不排水条件下开挖边坡稳定性极限分析

为了在初期勘察阶段少量室内和现场试验基础上准确快速地对开挖边坡进行稳定性评价,提出了一种新的边坡稳定性评价方法。基于极限分析上限定理,推导不排水条件下开挖边坡二维稳定性极限分析理论,根据理论公式编程计算,得到不排水条件下开挖边坡稳定系数图表及滑动面变化规律,从而建立不排水条件下开挖边坡稳定性评价方法。结果表明,以极限分析上限定理为依据确定边坡稳定系数和不排水抗剪强度比值的关系、滑动面与限制深度的关系来评价边坡稳定性,其物理意义明确,计算结果客观,相比于极限平衡法和数值分析法,极限分析法更适合于开挖边坡的稳定性评价。

基于非线性抗剪强度指标的面板堆石坝坝坡稳定有限元分析

面板堆石坝坝坡稳定分析的关键是如何合理选择堆石材料的抗剪强度指标,以及如何选用能合理反映坝坡失稳破坏机理的抗滑稳定分析方法。本文结合工程实例,以面板堆石坝坝坡稳定安全系数为研究对象,通过与按线性抗剪强度指标计算结果的比较,研究论证了采用非线性抗剪强度指标的合理性。在采用非线性抗剪强度指标的前提下,通过与传统的刚体极限平衡法计算结果的比较,分析说明了有限元法计算结果的准确性与合理性。结果表明,对于面板堆石坝的坝坡稳定问题,采用基于非线性抗剪强度指标的有限元方法可以获得更为合理的结果。

均质土坡潜在滑面的搜索

均质土坡潜在滑面的确定 ,是对均质土坡进行稳定性计算的必要前提。传统的以瑞典圆弧法为代表的刚体极限平衡方法 ,虽然能够确定出均质土坡的滑面 ,但工作量较大 ,使用不方便。因此 ,在塑性极限分析方法的基础上 。

某水电站边坡二期加固塑性区变化量化分析

某面板堆石坝,边坡加固一期工程主要对坡脚进行护岸开挖和回填混凝土压脚,二期工程在一期工程的基础上削坡减载卸荷。采用数值模拟的方法对边坡进行了稳定性分析,同时引入数理统计方法对塑性区变化进行了定量分析,结果表明:与一期工程相比,二期工程塑性区明显减小,二期工程加固后塑性区较一期工程减少了1/4强;二期工程边坡加固是有效的。

大垌水库库区弃渣场防护设计

分析计算了大垌水库施工中永久弃碴量及弃碴场的分布情况。针对库区弃渣场在施工期可能受设防洪水影响,在运行期渣体坡面将受库水升降影响的特点,论述了库区弃渣场的防护措施及设计方案。通过对库区弃渣场采取防护措施,保证了水库安全运行。