抗滑桩加固二元结构边坡可视化模型试验

为全面了解抗滑桩加固土岩二元结构边坡土体的变形过程及特点,采用透明土模型试验结合粒子图像测速技术(PIV),研究不同抗滑桩支护形式对坡内土体位移场的影响及滑移破坏规律。通过对比分析无支护和不同抗滑桩加固边坡土体位移场及位移-荷载曲线,同时结合FLAC3D数值模拟对土体、岩石和抗滑桩进行参数敏感性分析,得到主要结论:抗滑桩支护的二元结构边坡,边坡土体破坏发生在桩前坡面浅层,表现为越顶剪切破坏;抗滑桩的阻滑效果与支护刚度正相关,支护刚度按大小依次是嵌岩双排桩、单排嵌岩桩、非嵌岩双排桩和单排桩;土体的黏聚力、弹性模量、内摩擦角及重度等参数是影响坡内土体滑移的重要因素,抗滑桩和岩石参数对土体滑移无直接关联,而抗滑桩的阻滑效果与自身弹性模量和重度呈正相关。基于研究结论,对工程应用提出如下建议:单排桩支护仅用于对变形要求不高的二元结构边坡,且必须保证桩底有足够的抗滑约束力;对变形要求较高的重要工程,宜采用嵌岩双排桩支护。

基于振动台模型试验的二元结构边坡地震动力响应研究

在强震区,地震诱发边坡失稳等地质灾害的安全隐患十分突出。同时,针对由上覆松散堆积物和下卧基岩构成的土岩二元结构边坡,其地震作用下动力响应的相关研究仍较为少见。因此本文以海西福永高速ZK132+300段典型土岩二元结构边坡为原型,设计制作了1/20缩尺模型边坡,在福建省土木工程灾害防治重点实验室的双向地震模拟振动台上,完成了20种工况的模拟地震动试验。重点关注坡体高程、地震动幅值、地震动频率特征对PGA放大系数的影响,得到以下结论。坡内和坡面各测点处PGA放大系数,均呈现出明显的高程效应和鞭梢效应;但锚框支护能有效抑制坡面的趋表效应。随着输入地震动幅值的增大,土体表现出明显的塑性特征,坡内和坡面各测点处PGA放大系数,按高程依次呈线性减小或指数型减小。在相同幅值、不同频率特征的地震波作用下,坡面各测点处PGA放大系数呈现出明显的差异性;但这种因地震波频谱特性不同而产生的差异,随着高程增加而逐渐减小,并在坡顶处趋向一致。同时通过对边坡表观破坏特征的描述,发现二元结构边坡的裂缝发展仅出现在上部土质坡体的坡顶和坡肩自由面附近,未出现贯通性裂缝和整体滑移失稳,认为锚框支护结构极大提高了上部土质边坡的抗震性能。

界面土层软化对二元结构边坡稳定性的影响分析

界面土层软化对二元结构边坡稳定性的影响如何目前缺少系统研究。采用有限元极限分析软件OPTUM G2建立了含软化土层的二元结构边坡数值模型,分析了基岩倾角、软化土层厚度及软化度对二元结构边坡稳定性的影响规律。结果表明:相同的软化度下,随着基岩倾角及软化土层厚度的增大,二元结构边坡下、上限安全系数的减小幅度在10%以内;相同的基岩倾角及软化土层厚度下,土层的软化度对二元结构边坡稳定性的影响很大,边坡下、上限安全系数的绝对衰减率都超过40%;随着界面土层的不断软化,二元结构边坡滑动面穿过软化土层的长度逐渐变大,滑体总体积不断增大。研究结果为二元结构边坡的设计及养护治理提供了理论支撑,具有实际工程意义。

基于强度折减法的二元结构边坡潜在滑动面位置分析

边坡工程中,潜在滑动面位置与边坡支护、治理措施密切相关。为确定二元结构边坡潜在滑动面位置变化规律及影响因素,基于强度折减法重点研究了二元结构边坡底面与土层交界面相对位置、土层黏聚力c和内摩擦角φ的相对大小对边坡滑动面位置的影响。研究结果表明:当二元结构土体黏聚力c1、c2一定时,两层土体内摩擦角比值φ2/φ1存在临界值k,即当内摩擦角比值逐渐增大且超过该临界值时,二元结构边坡滑动面将由同时通过上下两层土体转变为仅通过上层土体;同时,内摩擦角临界值k随土体黏聚力比值c2/c1的增大而减小,说明二元地基两层土体抗剪强度比值大小能够改变潜在滑动面位置,对边坡稳定性产生较大影响。

不同交界面对二元结构边坡破坏影响试验研究

二元结构边坡在工程实际中常见,其破坏形式受交界面影响较大。为了研究不同的交界面对二元结构边坡破坏形式的影响规律,深入探讨二元结构边坡破坏机理。通过开展静载作用下不同交界面的二元结构边坡物理模型试验,直观观察到二元结构边坡的破坏形式,同时利用数值模拟试验手段,再现了二元结构边坡在荷载作用下破坏过程。试验研究表明:坡面处测点的运动轨迹与水平面的夹角从坡脚到坡顶逐渐增大,同一排测点的运动轨迹与水平面的夹角从坡面到边坡内部逐渐增大;坡角附近主要是水平向位移,坡顶主要是垂直向位移,最大水平向位移发生在交界面之上边坡中部位置。分析讨论得到了交界面转角变化对上下层土体位移的不同影响。

不同锚杆类型加固二元结构边坡的地震响应规律对比研究

二元结构边坡是由上部土体和下部岩体构成的坡体结构类型,由于其潜在滑动剪出口位置较高,一般采用三种类型锚杆进行加固。分别建立此三种锚杆加固边坡模型,采用动力有限元法模拟分析地震过程中边坡动力变形特性及锚杆结构的内力变化规律,并对三种锚杆加固后边坡在震前及震后的稳定性进行对比研究,探讨此三种锚杆加固二元结构边坡的支护效果差异。结果表明:地震作用下,拉力型或压力型预应力锚杆结构对边坡整体变形控制效果无显著区别,而采用通长粘结的非预应力锚杆能更好控制边坡潜在变形范围;地震作用下锚固边坡对坡面PGA放大系数具有抑制作用,预应力锚杆支护对坡面加速度放大作用的抑制效果优于全粘结非预应力锚杆支护;经历地震作用之后的应力重分布,锚杆的轴力显著增大,锚杆轴力调整具有"滞后性"。

二元结构边坡潜在滑移面位置的研究

通过有限元强度折减法对影响二元结构边坡潜在滑移面的因素进行研究,计算不同影响因子下潜在滑移面的位置及相应边坡安全系数,并与极限平衡法计算结果进行对比分析。结果表明:1极限平衡法计算分析此类二元结构边坡有一定误导性和局限性;2交界面摩擦系数和倾角对二元结构边坡潜在滑移面位置的有较大影响。

地震作用下土岩二元结构边坡位移和土压力的响应分析

以海西福永高速公路某标段边坡工程为依托,运用FLAC3D5.0数值软件对锚索-框架梁支护下的土岩二元结构边坡进行了地震作用数值模拟,分析了锚框支护土岩二元结构边坡在地震作用下水平位移和动土压力的响应。结果表明:地震作用下边坡土体水平位移响应随高程增加而增大;地震强度增加,边坡土体水平位移响应增加;PEP震荡系数与埋深呈负相关;地震强度增加时,PEP震荡系数增加。

西北地区某土岩二元结构边坡的治理实践

土岩二元结构边坡广泛分布于我国西北地区,对土质边坡和岩质边坡分别评价其稳定性进行治理是工程中较为常见的方法。本文以西北地区某土岩二元结构边坡为例,评价其稳定性后提出相应的治理设计方案,并对该类边坡的稳定性评价方法进行思考,以供大家共同解决。

四川某水库大坝左坝肩边坡变形破坏机制及整治对策探讨

以现场考察和变形监测资料为依据，探讨一个下部有软弱基座，上部为硬脆性坡体的“二元结构”边坡的变形破坏问题，揭示这类边坡的变形总是以下部软弱岩体的不均匀压缩流变为先导，进而引起上部硬脆性坡体的拉裂与倾倒，最终通过渗入水的作用，使下部承载状况已进一步恶化了的软弱岩体，沿剪应力集中带发生剪切破坏而导致整个变形坡体的下滑。

交界面形态特征对边坡滑移面的影响研究

二元结构边坡中交界面形态特征对边坡潜在滑移面位置及型式影响较大。交界面形态特征包括表面形态及交界面与边坡坡面之间的空间交接关系,本文通过数值模拟再现了交界面形态特征对二元结构边坡潜在滑移面位置及滑面型式的影响。研究结果表明:交界面与边坡坡面之间的空间交接关系一定时,交界面表面形态越光滑平直,二元结构边坡潜在滑移面位置受交界面的控制越大,滑移面沿着交界面滑动的可能越大;当上交界面一定(在圆弧下方)时,随交界面表面粗糙度的增大,上部滑移面从沿着交界面发生破坏转变成上部发生旋转滑移,下部沿着交界面破坏,滑移面的型式由"折线"型变成"圆弧+直线"型;分析讨论了当下交界面一定时,上交界面型式与摩擦系数对潜在滑移面位置的影响。

上软下硬型边坡渗流特征分析

库水边坡常因为其渗流场变化而出现岩体变形,严重者甚至出现整体失稳,形成滑坡。本文以一种上软下硬型库水边坡为研究范例,对其渗流场进行了模拟。首先通过勘查资料建立了斜坡工程地质模型,在明确了地下水位线的基础上,使用SWEEP/W模块建立了渗流模型,通过施加水头的方式来模拟初始水位,计算了这类型斜坡的渗流场,研究成果显示:对上软下硬型边坡而言,若地下水水位线在基岩层内,则斜坡整体失稳的可能性不大,渗流方向沿斜坡中后部启动,至河谷剪出,河谷右岸存在塌岸风险,在进行水利工程建设时应充分考虑这类斜坡的特点。希望通过这次研究,为相关人员提供有效的借鉴和参考。