基于降雨作用下滑面抗剪强度动态变化的层状边坡稳定性评价

降雨入渗对边坡稳定性具有重要影响。鉴于层状边坡在自然情况中广泛存在,因此,开展在降雨情况下的多层状边坡入渗模型及其稳定性研究具有重要意义。考虑各层土体的渗透性能差异,利用约束函数求得各层土体的有效渗透系数,并基于Green-Ampt模型建立层状边坡入渗模型。结合非饱和土强度经验公式,推导了考虑滑面抗剪强度动态变化的层状边坡稳定性方程。最后,对深圳某边坡在不同降雨强度和降雨历时下的稳定性系数进行了计算并对结果进行了分析。结果表明,当湿润锋未达到滑面处时,边坡稳定性系数与降雨历时和降雨强度呈线性关系。考虑边坡入渗能力,提出了降雨入渗临界时间概念。在任意降雨强度下,当降雨历时小于该时间时,边坡均不会失稳。本研究可以用于指导降雨情况下层状边坡的稳定性评价。

渠坡非饱和膨胀土含水率与强度关系试验研究

南水北调中线渠首段渠坡土主要为膨胀土,渠坡膨胀土含水率的变化会影响坡体稳定性。为了探究含水率变化对渠坡稳定性影响的具体特征,对采集自南水北调中线渠首段的渠坡膨胀土进行了滴定直剪试验,获得了渠坡膨胀土抗剪强度指标与含水率的关系曲线,试验结果表明:抗剪强度随含水率增加而明显衰减,衰减过程先快后慢;试样初始含水率越低,黏聚力下降越慢,内摩擦角下降越快,不同初始含水率试样的抗剪强度均在增湿至30%左右时产生拐点,此时衰减速率降低并趋于稳定。设计进行了土-水特征曲线法和瞬时剖面法导水率测试试验,获得了非饱和渠坡膨胀土导水率随含水率变化的曲线,试验结果表明:含水率越低,导水率越小,导水率变化速率越快;反之,导水率变化速率越慢,土体含水率趋于稳定。研究成果可用于膨胀土渠坡稳定性与坡体地下水位关系的定量分析,应用在实际工程中可以更有效地获取渠坡非饱和土体中含水率和抗剪强度的分布特征,并获得含水率和抗剪强度随时间的变化规律,为引入土体空间动态抗剪强度分析,建立更准确的膨胀土渠坡稳定性评价模型奠定基础。

车撞节段桥墩破坏机理及性能提升方法研究

随着车撞桥墩的事故不断增加,预制节段桥墩的抗冲击性能引起了广泛关注。为了有效控制预制节段之间的相对滑移从而改善其抗冲击性能,该文建立车辆撞击桥墩的三维有限元模型,分析了局部破坏机制,并且提出采用剪力键和内嵌形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)钢筋的方法。研究结果表明:预制节段桥墩在汽车冲击荷载作用下发生了局部剪切破坏,并基于理论推导提出了动态抗剪强度计算方法,得出其值小于现浇桥墩;采用剪力键有效地控制了节段之间的相对位移,使得预制节段桥墩在汽车冲击荷载下的整体变形由剪切型转向弯曲型;对于预制节段桥墩内嵌SMA钢筋也具有较好地改善相对位移的效果,提高预制节段桥墩整体抗变形能力。

基于FLAC3D和BP神经网络的边坡抗剪强度参数反演分析

针对静态强度参数无法反映不同位移下动态衰减过程的问题,提出利用位移直接判断安全系数大小的方法。通过定期监测实际边坡位移,建立FLAC3D三维边坡模型计算获得样本数据,同时建立BP神经网络反分析模型,经样本数据训练后反演得到变化位移下抗剪强度参数,然后基于反演的参数计算了边坡安全系数,同时拟合得到了安全系数与位移间的定量函数关系,从而实现了边坡动态稳定性分析。结果表明:(1)位移与抗剪强度参数之间具有较高的关联性,尤其是内摩擦角对位移变化的敏感性较高;(2)通过FLAC3D模拟了滑坡形成过程中滑面不同位置位移变化,依此确定边坡破坏模式为滑移-拉裂型;(3)通过反演直观呈现了抗剪强度的衰减和安全系数的降低过程,基于动态安全系数与监测位移拟合所得的理论公式可较为准确反映不同位移下边坡安全系数的大小,具有一定的工程适用性。