基于考虑含水率对土体抗剪强度参数影响的边坡稳定性分析

降雨是诱发滑坡的关键因素,一般认为其致灾机理主要在于导致土体重度增加、孔隙水压力提高及土的抗剪强度降低。然而在水的作用下,土体抗剪强度参数还存在一定的弱化现象,这对边坡的稳定性有一定的影响。该文以东岭信滑坡为研究对象,基于对滑带重塑土的直剪试验,研究含水率对土体抗剪强度参数的影响,并基于GeoStudio软件二次开发实现考虑含水率对土体抗剪强度参数影响的边坡稳定性分析。结果表明,抗剪强度参数随含水率的增加而逐渐减小,滑带土的黏聚力和内摩擦角整体上均可与含水率拟合成线性关系。忽略水对岩土体抗剪强度参数的弱化作用会高估边坡的稳定性。研究结果对于进一步认识降雨诱发滑坡机理具有一定理论意义。

露天采场边坡岩体抗剪强度参数确定及稳定性分析

为了探究露天矿边坡在不同抗剪强度参数测定方法下的边坡稳定性变化情况,分别通过室内直剪试验、RMR岩体质量分级和Hoek-Brown强度准则等方法测定了岩体抗剪强度参数,结合二维极限平衡法和三维有限元强度折减法对采场边坡进行了稳定性分析。研究结果表明,基于室内直剪试验和Hoek-Brown强度准则获得的岩体内摩擦角相近,而黏聚力前者大于后者;所获得抗剪强度参数用于边坡稳定性分析时,基于室内直剪试验和Hoek-Brown强度准则获得的抗剪强度参数所计算的二维稳定性系数前者比后者高出了30.09%,三维稳定性系数前者比后者高出了9.33%,并且三维稳定性系数比二维稳定性系数在两种抗剪强度参数测定方法下分别高出了8.12%和28.85%。基于Hoek-Brown强度准则计算出的抗剪强度参数考虑了岩石的非均质性和裂隙分布,能够更准确地反映岩体在自然状态下的强度特征;三维稳定性分析全面地考虑了边坡的空间效应、复杂几何形状和边界条件,对于几何形状复杂、地质条件多变的复杂边坡,宜采用三维稳定性分析。

基于极限抗剪强度改进的压实填方边坡稳定性评价方法研究

压实度是影响填方边坡稳定性的重要因素,为了分析不同压实度下填方边坡的稳定性,设计了不同压实度下填方边坡工况,分析并建立了压实土体本构关系模型,基于有限元强度折减理论,分析了变形破坏趋势,确定极限抗剪强度。采用Bishop方法计算土条两侧的作用力,在不考虑土体侧向变形的情况下,计算得出边坡稳定性系数和填土外加应力作用下导致的沉降变形值,根据计算结果提出了填方边坡稳定性防护对策。结果表明:所提出的分析方法能够准确分析出填方边坡变形情况,有效降低了稳定性分析误差,并且将其应用于实际填方边坡稳定性分析中,具有实际应用意义。

植物根土复合体抗剪强度及影响边坡稳定性研究现状分析

为分析边坡上植物对边坡稳定性的影响的国内外研究现状,对植物根系力学性能、根-土复合体抗剪强度和影响边坡稳定性等方面的国内外文献进行综述。现有文献探讨了植物根系的力学特性、植物根-土复合体抗剪强度特性,系统地阐述了植物根系对提升边坡稳定性的积极作用。但当前生态护坡工程的多种草本植物、草本和木本多种植物种植模式下,量化多种混播植物根系对边坡稳定性的提升作用,以及基于植物固坡与生态重构协同的边坡防护设计施工技术等方面仍有待进一步深入研究。

有荷干湿循环下红黏土材料抗剪强度测控及稳定性研究

为综合考虑上覆荷载、干湿循环次数、干湿循环含水率下限等因素对红黏土抗剪强度参数的影响,本文利用自行设计的试验装置测量有荷干湿循环条件下红黏土抗剪强度参数并进行非线性拟合,建立有荷干湿循环条件下红黏土抗剪强度参数的数学模型。借助Fortran语言编写USDFLD子程序,对ABAQUS有限元软件进行二次开发,将抗剪强度参数数学模型应用于红黏土路基边坡稳定性分析。考虑上覆荷载的影响能够有效提高边坡安全系数,且干湿循环下限含水率越高时上覆荷载的作用越显著。当干湿循环含水率下限由16%增加至27%时,考虑上覆荷载使得路基边坡安全系数由8.64%提高至16.93%,边坡贯通塑性区占比降低率由15.67%增加至17.78%。

某堆填土欠稳定高边坡抗剪强度参数取值研究

梧州市某楼盘在建筑安全影响范围内有一削坡形成的高度20~45 m的堆填土高边坡,存在较大滑塌安全隐患,需对该欠稳定高边坡综合整治处理。为取得符合实际的、经济合理的边坡设计抗剪强度参数,采用了综合法确定抗剪强度参数,即采用现场原位直剪试验、室内重塑土样试验、多元线性回归法等,综合分析确定欠稳定高边坡的抗剪强度参数。结果表明:采用综合法参数取值能优化边坡设计、缩短治理工期、节约治理费用,治理效果显著。

水库近坝高位滑坡滑带抗剪强度参数综合确定研究

滑坡滑带的抗剪强度参数是进行滑坡稳定性评价和滑坡涌浪等灾害链研究必需的数据基础,科学合理确定滑带物理力学参数至关重要.本研究以澜沧江GS水电站MLS滑坡为依托,采用现场调查、大型原位剪切试验、室内重塑样剪切试验、室内原状样剪切试验、工程地质类比法及参数反分析法,综合确定滑带抗剪强度参数.采用数值模拟软件运用所得参数对滑坡进行变形破坏分析.数值计算结果与现场滑坡监测变形数据相吻合,验证了采用多方法综合选取滑带抗剪强度参数的准确性和合理性.研究成果可为MLS滑坡稳定评估和防治工程设计等提供技术支撑和参考借鉴依据.

矿山岩质边坡地层结构及岩体抗剪强度参数随钻智能识别方法

地层类别及岩体抗剪强度参数的准确识别对岩质边坡的稳定性评估至关重要。基于无量纲的可钻性指标建立了岩体抗剪强度参数随钻识别模型,使得随钻测试结果能够不经标定或换算,即可直接识别岩体抗剪强度参数。结合无监督学习和自主设计的决策模块,对深度序列随钻数据进行智能识别和自动平滑处理,实现对地层结构的智能感知,并定量描述各岩层的随钻参数及抗剪强度参数。采用自主研发的高精度现场随钻测试设备对云南鹤庆北衙露天矿灰岩体区和F6-1断层交界区域的爆破钻孔过程进行监测,并以两个典型钻孔的全过程监测结果为例,展示随钻智能识别方法的应用。总体而言,ZK1钻孔随钻智能识别方法与原始地质剖面一致程度为90.85%,ZK2钻孔随钻智能识别方法与原始地质剖面一致程度为84.47%,钻孔成像验证表明该方法识别的地层能更准确地反映边坡实际地层情况。值得注意的是,该方法能够在大尺度与地质剖面结果一致的前提下,精准地识别出地质剖面未曾表现的关键层位。这一特性为破碎软弱岩层及其强度参数的识别,以及地质模型的精准构建提供了有力保障。该方法在岩土工程领域具有广泛的应用前景,为岩层性质和抗剪强度参数的实时智能识别及地质模型的精准构建提供了可靠的解决方案。

基于高斯过程回归的岩石抗剪强度参数不确定性估测

为克服以往岩石抗剪强度参数估测方法无法反映并量化其不确定性的问题,提出一种基于高斯过程回归(Gaussian processregression,GPR)的岩石抗剪强度参数不确定性估测方法,实现具有概率意义的不确定性分析。基于岩石强度参数数据集,利用高斯过程理论建立不同核函数下岩石单轴抗压强度(uniaxial compressive strength,UCS)和抗拉强度(uniaxial tensilestrength,UTS)与抗剪强度参数的映射关系。通过最大化对数边缘似然函数优化GPR模型超参数,然后根据预测效果与不确定性程度,确定合适的核函数及其GPR模型。结果表明,在给定UCS和UTS数据下,建议采用Matérn核函数构建黏聚力GPR模型,采用有理二次核函数构建内摩擦角GPR模型。对比传统机器学习方法,GPR方法不仅可准确地预测岩石抗剪强度参数,还给出了预测结果的不确定性程度,具有较强的科学性和可解释性,证明了GPR模型的可行性与有效性。

基于原位钻孔剪切试验的高填方边坡稳定性分析

边坡土体强度参数对边坡稳定性有重要影响,而边坡稳定性分析结果的准确性制约着工程的建设。针对某填方边坡工程,为准确分析边坡土体强度参数,同时为边坡后续加固治理提供可靠依据,采用原位钻孔剪切试验获取边坡填土抗剪强度指标,并对边坡进行稳定性分析。研究结果表明,原位钻孔剪切试验能快速、直接、有效且准确地获取土体强度指标,真实反映土体特性,对提高边坡稳定性分析评价的准确性具有重要意义。

基于强度折减概念的滑坡稳定性三维分析方法(I):滑带土抗剪强度参数反演分析

滑带土抗剪强度是滑坡稳定性分析和防治工程设计中十分重要而又难于确定的参数之一。因此,基于临界状态假定的二维反分析方法得到了广泛应用。但是,自然界发生的滑坡基本上呈三维形态,其主滑方向有时变化也较大,使得有必要研究一种滑带土抗剪强度的三维反分析方法和滑坡稳定性的三维评价方法。笔者建议了一种基于强度折减概念的滑带土抗剪强度反分析方法,即通过逐步折减滑动面的强度参数,使滑动面的塑性区完全贯通,此时,塌滑体处于极限状态,所用强度参数即为滑带土的平均抗剪强度参数。从洪家渡水电站1#塌滑体计算成果来看,反演的滑带土摩擦角较二维反演值低4.1,反映了滑坡体的三维效应,验证了所建议方法的可行性。

边坡稳定性分析中工程岩体抗剪强度参数选取的神经网络方法

影响工程岩体抗剪强度参数的因素很复杂,具有不确定性。由于神经网络方法不仅能考虑定量因素,而且能考虑定性因素的影响,因而神经网络适用于解决非确定性的工程岩体抗剪强度参数的选取问题。建立了选取工程岩体抗剪强度参数的人工神经网络模型,并利用大量工程资料对网络进行训练和测试,得出了一些有意义的结论。

考虑抗剪强度参数劣化的水库岸坡稳定性分析

在水库正常运行过程中,库岸边坡岩土体物理力学特性不可避免的存在劣化的趋势,对应岸坡的整体稳定性也将逐渐降低。基于此,选取三峡库区典型岸坡,考虑水库运行过程中岸坡岩土体的劣化效应,对水库岸坡在降雨、库水位升降工况下的稳定性进行了计算分析。结果表明:(1)单纯考虑岸坡岩土体抗剪强度参数劣化时,当劣化比例达到30%左右时,岸坡达到临界破坏状态;(2)如果在抗剪强度参数劣化过程中考虑降雨作用,当劣化比例达到15%左右,在100 mm/d的极端暴雨情况下岸坡将达到临界破坏状态;(3)如果在抗剪强度参数劣化过程中考虑库水位上升或者下降作用,当劣化比例为15%~20%时,大于1 m/d的库水位升、降速率很可能导致岸坡达到临界破坏状态。因此,在岸坡地质灾害防治中,一方面,要考虑岸坡岩土体抗剪强度参数的实际劣化效应;另一方面,在水库运行过程中要合理的调整库水位运行调度方案。相关研究成果可为岸坡长期稳定分析评价提供较好参考。

基于滑带土等效抗剪强度参数的古滑坡稳定性分析

采用野外直剪试验方法测定鹅公带古滑坡体滑带土强度参数,据此求得的滑坡稳定安全系数与古滑坡已处于临界失稳的现状不符,为此特提出考虑降雨条件下浸润线升高等因素影响下的滑带土等效抗剪强度参数,利用强度折减法,通过FLAC3D软件反分析得到等效抗剪强度参数,并利用该参数计算不同运行工况下的鹅公带古滑坡体稳定安全系数。结果表明,各种工况下古滑坡稳定安全系数均不满足规范要求,且在汛限水位及水位骤降情况下处于失稳状态,应进行加固处理。

干湿循环条件下膨胀土强度的折减规律及边坡稳定性分析

选取膨胀土边坡为研究对象,对干湿循环作用后的膨胀土开展直剪试验,分析其抗剪强度的变化规律。同时,借助有限元场变量,对膨胀土边坡进行稳定性分析,模拟干湿循环对土体强度的影响。研究结果表明:随着干湿循环次数的增加,膨胀土的主要抗剪强度指标(黏聚力和内摩擦角)数值逐渐减小,强度衰减主要发生在前3次干湿循环过程中,且黏聚力的减小幅度远大于内摩擦角;干湿循环会引起土体抗剪强度的减小,导致膨胀土边坡失稳滑塌。对膨胀土边坡稳定性进行分析时,需综合考虑干湿循环的不利影响,并针对其劣化效应采取合理的防治措施。

某牵引式滑坡抗剪强度参数反演分析

牵引式滑坡在变形过程中呈现渐进式破坏,滑带土的抗剪强度参数在不同变形阶段具有差异性,如何获得经济合理的参数,对滑坡应急处置和工程治理意义重大。本文通过对某牵引式滑坡的滑带土抗剪强度参数分别采用极限平衡法和数值模拟法进行反演,并将之与土工试验法和工程类比法所得的参数进行比较,可见各种方法所得的参数存在一定的差异。在工程应用中,应充分考虑每种方法的适用条件,并根据滑坡的滑动状态和防治工作阶段,选择合理的参数,为滑坡应急处置和工程治理提供依据。

高台阶排土散体物料分布规律与抗剪强度参数在稳定性分析中的运用

排土场作为一个人工堆积形成的特殊工程体,物料在排放过程中,形成了明显的粒径分布规律,这就造成了其级配在排土场各个高度都不相同,各级散体粒径分布及其抗剪强度参数更是成为影响高台阶排土稳定性和灾害防治的两个关键因素。针对某锌锡露天矿山排土场,通过开展了现场散体物料分布规律调查和室内抗剪试验研究,探讨了排土场散体粒径随排土场高度变化的分布规律,确定了不同散体物料分布下抗剪强度参数的定量关系式,分析了高台阶排土稳定性,并为灾害防治提供理论依据。

针叶与阔叶树根系对土壤抗剪强度及坡体稳定性的影响

重庆缙云山地处三峡库区,是国家重点自然保护区。由于地势特点,坡面极易发生土壤侵蚀及浅层滑坡,因此,在不破坏原有生态环境的前提下,有效防止灾害发生是该地区的重点防治工作。选取了同种根构型的针叶树种(马尾松Pinus massoniana Lamb)和阔叶树种(四川大头茶Gordonia acuminate),比较其提高土壤抗剪强度的作用强弱,并分析根面积比率、剪切带根系径级比、根系位置范围,以及根系角度等因素对土壤抗剪强度的影响。结果表明,针叶树种对土壤抗剪强度增强效果强于阔叶树种;针叶树种根系平均抗拉强度较大,其对土壤抗剪强度的增量更大;针叶树种根系分布范围较广且存在更多与剪切方向成60°的根系,表现出更好的固坡作用;根面积比率对土壤抗剪强度影响不明显。

极限平衡理论下边坡稳定性抗滑强度参数反演分析

抗滑强度参数的取值对正确评估边坡稳定性有着重要影响,而参数反演是快速准确获取边坡抗滑强度参数的一种有效方法。基于边坡稳定性分析结果和滑动面抗滑强度参数与临界滑动面一一对应的关系,建立抗滑强度参数与边坡安全系数之间2个特定关系式;由此,在给定临界滑动面的安全系数或某一强度参数时,即可求解反演结果。为了便于计算,考虑多种因素影响,采用极限平衡瑞典法进行稳定性分析,并基于临界圆弧滑动面的判别,推导出参数反演的显示表达式。经算例对比分析,验证了该方法的可行性,且简单适用。同时,参数影响研究分析表明,临界滑动面上的监测点位间距越大,其点位位置误差对反演强度参数的影响越小。最后,将方法应用于工程实例当中,说明了该方法的实用性。

考虑滑带土抗剪强度参数空间变异性的黄土坡临江#1滑坡稳定性分析

在多期次地质作用下,滑带土的抗剪强度参数存在着空间变异性,且控制着滑坡的变形破坏与稳定性,因此探究其空间变异性对滑坡稳定性的影响具有重要意义。以具有双层滑带的黄土坡临江#1滑坡为例,通过多期次地质勘察钻孔与野外综合试验场手段,获取深部滑带土的抗剪强度参数空间分布数据,结合GS+和ArcGIS地统计分析模块分析深部滑带土抗剪强度参数的统计特征值与变异特性,并对比分析不同插值方法下粘聚力与内摩擦角参数的空间变异分布特征,基于非侵入式有限元数值模拟技术和有限元强度折减法,研究了三种极端工况下滑带土力学参数确定模型与不确定模型的黄土坡临江#1滑坡稳定性差异。结果表明,黄土坡临江#1滑坡滑带土粘聚力与内摩擦角的相对较好的插值方法分别为反距离权重法(IDW)与经验贝叶斯法;短时强降雨对滑坡位移场影响更为明显;与滑带土抗剪强度参数确定型模型相比,考虑空间变异性模型的滑坡水平位移均较大,且稳定性较差。