考虑土体强度参数深度依赖性的非平稳随机场边坡滑动深度和体积分析

基于随机有限元方法(RFEM)和Monte-Carlo模拟,建立了能够模拟具有深度依赖性的土体强度参数边坡或具有软弱夹层边坡的非平稳随机场模型。通过辐射扫描方法获取最危险滑动面,得到非平稳随机场边坡滑动深度和滑动体积。将该方法与均质边坡和平稳随机场边坡获得的滑动深度和滑动体积进行对比,研究土体强度参数深度依赖性的非平稳随机场边坡的不同坡度和各向异性对滑动深度和滑动体积的影响。结果表明:基于RFEM的非平稳随机场滑动深度和滑动体积结果为地质灾害风险及后果评估提供了一个参考分析的新角度;参数的深度依赖性程度越高(变化率b越大),则边坡平均滑动深度和滑动体积越小;在大坡度滑坡风险后果评估中,可以基于均质边坡分析结果进行初步预估;在非平稳随机场中,随着各向异性的增大,所有坡度边坡的滑动体积变异系数增大;不同坡度下,水平方向的相关程度越大,则土坡内软弱夹层的不确定性越强,滑动体积的变异系数也不断增大。

土体强度参数变异水平及影响因素关联分析

利用大样本数据掌握土工参数的变异性特征,可为岩土工程可靠度分析中计算指标选取提供客观依据,提高分析结果准确性。收集了国内不同地域6条铁路勘察近千个试样的土工试验数据,经工程地质单元的聚类分析验证,建立了13组土样大样本,采用概率统计方法分析了土体强度参数c、φ的分布特征及变异系数变化规律,基于灰色理论讨论了强度参数变异水平受土体物理力学指标影响的关联性排序。研究表明:勘察工点地基土体强度参数变异系数δ_c、δ_φ均普遍处于大变异水平,且两者间呈现协同变化的正相关规律;反映土体状态特性的液性指数I_L、含水率w、压缩系数a1-2以及天然孔隙比e与δ_c、δ_φ系数间的关联性强于体现土质自身性质的塑性指数I_P,其中,I_L是影响δ_c、δ_φ的首位因素,a_(1-2)和w分别为次位影响因素。得到的强度参数变异水平与影响因素关联特征,可为样本数量有限下土体强度参数的不确定性判断提供先验信息。

基于简化纽马克位移模型的地震滑坡岩土体强度参数研究

本文以2008年汶川M_S8.0地震的烈度数据为基础,采用简化纽马克法对四川省青川县不同岩组的岩土体强度参数组合所对应的滑坡位移进行计算得到滑坡危险性等级图,并以计算得到的预测滑坡区与实际调查的滑坡数据的吻合度作为评价标准,对研究区内岩土体强度参数进行分析。分析结果表明,研究区大部分区域岩组的岩土体强度参数的合理取值区间与《工程岩体分级标准GB 50218—94》建议的参数取值范围基本一致,而本文在此基础上所确定的取值结果,在一定程度上可以提高地震滑坡危险性评估的精度。

土体强度参数对边坡稳定性的影响

采用传统的极限平衡法和强度折减法对均质砂土边坡进行稳定性分析。为了评估摩擦角和黏结强度等强度参数的影响,详细计算了费伦纽斯法(Fellenius)、毕肖普法(Bishop)和强度折减法(strength reduction)之间的误差。结果表明:①Fellenius方法得到的安全系数小于Bishop方法得到的安全系数;②Bishop方法和强度折减法之间的误差通常随着摩擦角/黏结强度的增大先增大后减小。

基于可靠指标的土体强度参数变异特征及类型划分

土体强度参数变异系数V及其变化范围较大,变异水平传统上以经验划分为主,未考虑与可靠指标非线性响应特征的关联性。根据收集得到的257组细粒土强度参数变异系数数据,采用A-D检验进行概率分布形式判定、特征参数拟合及置信区间估计;基于Monte Carlo模拟分析土体强度参数变异系数与边坡稳定可靠指标β的非线性映射关系,开展与可靠指标变化特征相适应的土体强度参数变异类型划分研究。计算表明:黏性土强度参数变异系数(V_c,V_φ)呈对数正态分布,95%保证率分布区间V_c∈[0.05,0.73]和V_φ∈[0.05,0.47],黄土则服从正态分布,V_c∈[0.05,0.81]和V_φ∈[0.05,0.39];随强度参数变异程度逐渐增大,可靠指标依次表现出非线性减小、线性降低和微量变化三类响应特征,据此提出急变、缓变和滞钝三类强度参数变异类别,其中V_c≤0.35,>0.35分别为急变型和缓变型,V_φ≤0.20,0.20~0.35,≥0.35为急变、缓变和滞钝型。

基于Copula函数的土体抗剪强度参数二维分布模型

传统的土体抗剪强度参数二维正态分布模型不足以表征抗剪强度参数的非正态分布特性。为此,提出了基于Copula函数的土体抗剪强度参数二维非正态分布模型建模方法。收集整理了小浪底水利枢纽工程中土体抗剪强度参数的三组试验数据,采用A-D检验法识别出抗剪强度参数的最优边缘分布模型。基于Copula函数建立了土体抗剪强度参数的二维分布模型,并采用最小平方欧氏距离法识别出表征抗剪强度参数间相关性的最优Copula函数。在此基础上,系统地比较了基于Copula函数的二维非正态分布模型与二维正态分布模型的优缺点。结果表明:提出的基于Copula函数的土体抗剪强度参数二维分布模型能够有效地表征抗剪强度参数的统计特性;与抗剪强度参数二维正态分布模型相比,基于最优Copula函数和最优边缘分布函数建立的抗剪强度参数二维非正态分布模型在适用性和拟合能力方面均具有一定的优势;此外,常用的Gaussian copula并不一定是表征抗剪强度参数间相关性的最优Copula函数。

基于贝叶斯理论的土体抗剪强度参数最优二维分布模型识别方法

提出了基于贝叶斯理论的土体抗剪强度参数最优二维分布模型的识别方法。首先,介绍了基于Copula函数的土体抗剪强度参数二维分布模型的表征方法。其次,采用蒙特卡洛模拟方法验证了贝叶斯理论识别最优二维分布模型的有效性,对比了贝叶斯独立识别、贝叶斯非独立识别、AIC一步识别,AIC两步识别4种识别方法的识别能力,分析了影响贝叶斯理论识别精度的主要因素。最后,搜集了29组实际工程土体抗剪强度参数试验数据,研究了贝叶斯独立识别和非独立识别在实际工程土体抗剪强度参数最优二维分布模型识别中的应用。结果表明,贝叶斯理论能够结合先验信息有效地识别表征土体抗剪强度参数最优二维分布模型;贝叶斯理论与AIC准则相较在小样本条件下的识别能力和识别精度方面优势明显;土体抗剪强度参数的样本数目、参数间相关性、备选二维分布模型集合以及先验信息都显著影响贝叶斯理论的识别精度。

基坑支护设计中岩土参数的选取

随着高层建筑、地下建筑物的大量建造,深基坑及基坑支护工程日益增多,基坑支护的难度越来越高;但由于支护费用过高,施工单位为降低成本,往往予以忽视,从而导致了多起工程事故的发生。基坑支护过程中费用的高低主要取决于土体的强度。本文结合本地区的土质条件及笔者所经历的具体工程实例,建议在基坑支护设计过程中,土体强度参数C、φ的值可适当提高。

不同因素对基坑桩锚支护结构变形的影响

以南昌某高层建筑深基坑工程为背景,利用FLAC3D软件建模,模拟分析桩径、锚索及土体强度等参数在不同条件下桩锚支护结构变形规律。结果表明桩径超过800 mm以后再通过增大桩径的办法来减小桩身水平位移效果并不明显,说明在一定条件下不宜过度采用大直径桩。第1层锚索离支护桩桩顶的距离越小,桩身的挠曲曲率变大,反而容易导致桩身的开裂。当锚索倾角在10°~25°时,水平位移在可控范围之内,小于10°的情况下水平位移迅速增大。如果土的抗剪强度指标降低30%以上,则桩身水平位移会迅速增大,容易产生不利后果。如果将抗剪强度指标降低控制在20%以内,变形比小于0.6%,属于可控范围。