地下连续墙泥浆槽壁稳定性评价的水平条分法

考虑土体分层性质,假定开挖槽段附近各土层厚度分布均匀且土层分界面垂直于槽面,以经典二维楔形滑块体模型为研究对象,提出了地下连续墙泥浆护壁稳定性评价的水平条分法,建立了满足条块力平衡的3M方程评价模型和同时满足力平衡和力矩平衡的4M方程评价模型,提出了求解方法,并验证了3M方程模型的有效性和条分法提出的必要性。将3M评价模型应用于武汉市某超深基坑成槽开挖坍塌的槽段稳定性分析,总结了临界角度和安全系数随地下水位、地表超载、泥浆高差、及泥浆重度的变化规律。最后用定义的水平条间力与竖向条间力的比值讨论了不同参数取值下水平条间力的变化规律。

基于遗传算法地震荷载作用下边坡稳定性分析水平条分法

研究了地震荷载作用下水平向成层边坡稳定性分析的计算方法。根据水平向成层边坡的特点,提出了适合此类边坡的水平条分法,并利用具有良好全局收敛性能的遗传算法对临界滑动面进行搜索。通过实例验证和与其他方法对比分析,结果表明这种方法不仅准确可靠,而且总能搜索到全局最优解。

水平条分法在贴坡高填方路堤稳定性分析中的应用

结合山区高速公路建设的实践,采用足尺模型试验,得出荷载作用下斜坡地基上高填方路堤滑动破坏面出现的位置及形态,并测定了其相应的极限承载力。通过对层状边坡稳定性计算方法的研究,提出了斜坡地基上高填方破坏面为折线时的极限平衡水平条分法,并推导了计算其安全系数和极限承载力的理论公式。结果表明:利用极限平衡水平条分法分析斜坡地基上高填方路堤稳定性不仅简单可行,且具有较高的可靠性和计算精度。

边坡稳定性分析水平条分法及其进化计算

研究了层状边坡稳定性分析计算方法,提出了适合此类边坡稳定性分析的水平条分法.通过改进进化过程中的选择和复制机制以及交叉和变异操作,提高了进化算法的搜索效率和全局收敛性能,并据此提出了层状边坡稳定性分析和临界滑动面搜索改进进化算法.实例验证及对比分析表明本文方法与常用方法如Bishop法和Chen Morgenstern法的计算结果的误差在5%以内,适合于非均质边坡稳定性分析且能快速搜索到全局最优解.

边坡锚固工程分析中的水平条分法

对目前中国规范推荐用于边坡加固计算的垂直条分传递系数法进行研究,发现将该方法用于边坡锚固受力分析时,不仅存在垂直条块与加固结构体(锚杆和锚索)相互交叉,而且计算得出的锚固力与加固体的实际锚固力存在偏差等缺陷。在相关资料提出的、用于加筋土稳定性分析的水平条分法基础上,结合边坡锚固工程的特点,将该水平条分法做进一步拓展,使其能适用于锚杆和锚索等边坡锚固工程的稳定性计算,并通过工程实例对拓展后的水平条分法进行了验证。

土石坝抗震稳定性分析的极限平衡水平条分法

在土石坝的抗震稳定分析中常采用拟静力法。地震动态分布系数沿坝高呈非线性分布,因而采用竖向条分法将造成水平惯性力计算误差,在分析产生误差机理的基础上,尝试将极限平衡水平条分法应用于土石坝抗震稳定分析中。根据极限平衡法的基本原理,推导了满足力和力矩平衡的水平条分法计算公式。运用0.618多变量轮换优选法,实现了坝体边坡分层自动搜索最危险滑动面。算例分析表明,极限平衡水平条分法对于土石坝抗震稳定分析更为合理,其计算结果可以为土石坝的抗震稳定分析提供参考依据。

加筋土边坡安全评价的简化水平条分法

对于加筋土填方边坡圆弧滑动安全系数的计算,传统垂直条分法难以合理考虑水平向加筋力和地震力,造成计算结果偏保守;而基于Morgenstern-Price假设的水平条分法在验算加筋土边坡稳定性时,虽严格满足极限平衡条件,但需进行双重迭代,使计算过程过于复杂,不适合工程应用。本文参考Janbu假设来定义条间切向力Xi,简化了法向条间力Ei的计算,重新推导出只需单个迭代的加筋土边坡水平条分法安全系数计算公式,使计算过程更简洁。采用Bishop垂直条分法和简化水平条分法分别计算了某工程的两个实例,并进行了比较和分析,证明本文提出的方法合理易行。

振动条件下EPS缓冲层对挡土墙受力与变形影响的水平条分法模型研究

基于考虑时间因素的显示有限差分原理,提出水平条分法数值模型,分析铺设在挡土墙背的EPS(Expanded Polystyrene)土工泡沫缓冲层对振动作用下挡土墙的受力与变形的减震作用。模型中EPS缓冲层为线弹性材料,墙背填土滑楔体被划分为若干个水平土层,每一个水平土层的边界受力与变形分别采用与应力相关的线性弹簧模拟。计算得出振动加速过程中挡土墙背不同高程位置各土条随时间而变化的压力和压缩变形值。以加拿大皇家军事学院岩土工程中心完成的3个室内缩小比例的EPS缓冲层挡土墙振动试验为计算实例,对比研究不同弹性模量的EPS缓冲层减震作用的理论计算结果和试验监测结果。研究结果显示,在水平振动加速度达到0.9g的整个加速过程中理论模型分析预测的沿挡土墙背高程分布的压缩变形以及最大压力与试验监测结果相当一致。该模型的提出,为分析和预测采用EPS土工泡沫作为抗震缓冲层的挡土墙受力和变形提供了可行的方法,对挡土墙的抗震设计有较好的应用价值。

用简化的水平条分法分析加筋土挡墙的稳定性

针对筋材为可延展性材料的情况,采用简化水平条分法,推导出所需筋材拉力总和的计算公式和临界破坏角的方程式。计算公式考虑了水平和竖直地震力加速度系数、挡墙后填土的黏聚力和内摩擦角、地下水等因素,并且分析了这些因素对临界破裂角、所需筋材拉力总和或者所需筋材拉力总和系数的影响。结果表明,临界破裂角随着挡墙后填土黏聚力的增加或者内摩擦角的增大而增大,随着水平地震力加速度系数的增大而减小;竖向地震力加速度系数对临界破裂角和所需筋材拉力总和的影响与Ling&Leshchinsky的研究结果一致;所需筋材拉力总和系数随地下水位的升高或者孔隙水压力比的增大而增大,随内摩擦角的增大而减小。

水平条分法确定挡土墙后主动土压力

通过运用水平条分法思想结合极限平衡理论能够确定挡土墙后主动土压力且比其他理论计算更简便。水平条分法研究墙体倾角、单元条块间的相互作用力、滑裂面处的应力关系等多种因素,通过多个方程相互迭代求解,不仅能计算出挡土墙后土体的主动土压力及其随挡墙高度分布的变化情况,还能计算土体滑裂面角度。计算表明:主动土压力随着挡墙高度变化呈现非线性分布的规律;同时,墙后土体滑裂面角度随着土体强度(c、φ值)的增加而呈线性增大趋势,与Rankine理论规律一致。通过算例,水平条分法与Rankine、Das方法比较结果存在偏差,但与Coulomb方法计算的结果几乎一致,更适用于无黏性土。

基于人工蜂群算法的水平条分法边坡稳定性分析

根据极限平衡原理,推导出了适合地震作用下成层状岩土体边坡稳定性计算的水平条分法公式,并将人工蜂群算法用于水平条分法边坡最危险滑动面搜索,提出了基于人工蜂群算法的边坡稳定性的极限平衡水平条分法.算例分析表明,该方法能快速搜索到全局最优解,稳定性计算结果是可靠的,适合成层状岩土体边坡稳定性分析.

考虑条间剪力的刚性挡墙静力与地震主动土压力水平条分法

针对以往对刚性挡土墙墙背主动土压力采用水平条分法时条间剪力处理不合理的问题,引入条间抗剪强度发挥系数,提出该发挥系数随深度变化的正弦、线性、双曲3种函数模式,并基于大量土压力的模型试验与现场监测结果统计,给出了该发挥系数的取值方法;在此基础上,通过水平条分极限平衡法及拟静力法,建立了充分考虑条间剪力的刚性挡土墙静力与地震主动土压力计算方法,考虑了墙后土体中平面、对数螺旋曲面两种可能的滑裂面形态,且集挡土墙结构型式、墙后填土性质、外荷载等多因素于一体。当墙-土摩擦角等于内摩擦角或其一半时,条间抗剪强度发挥系数一般不为0,墙-土摩擦角对其影响显著;引入条间抗剪强度发挥系数会使土压力合力作用点更接近实测值,建议墙体平动时采用双曲模式、墙体绕踵转动时可采取正弦模式。土体内摩擦角、墙-土黏聚力、竖向地震影响系数等对土压力合力作用点影响较小,但土体黏聚力、土体顶面倾角、墙背倾角、墙-土摩擦角、水平地震影响系数等对其影响较大。实例分析表明,该方法可定量确定主动土压力分布,所计算的主动土压力与实测值吻合良好,合力及其作用点处最大误差分别约为10%和7%。

基于水平条分法的加筋土边坡地震稳定性分析

地震作用下内部稳定性分析是加筋土边坡抗震设计的主要内容之一.考虑筋带对内部稳定性的影响,根据筋带布置水平成层特点,基于水平条分法,选用折线滑动面,建立了地震作用下加筋土边坡内部稳定性分析方法.推导出筋带拉力和所需锚固长度计算公式;筋带所受最大拉力为线性规划最优解,借助Excel软件中＂规划求解＂命令,求得筋带所受最大拉力和对应的最危险折线滑动面.将提出的计算方法用于一工程实例,进行了筋带拉力分析,用有限元软件ADINA进行了计算对比,验证提出计算方法的合理性,表明该计算方法安全、可靠.这种方法给加筋土边坡抗震设计提供了理论依据.

加筋土边坡稳定性分析水平条分简化计算方法

加筋土在填土边坡工程中得到了广泛应用,采用传统的垂直条分法计算边坡稳定系数,不能合理考虑水平筋材的作用效果,使计算结果偏于保守,而用水平条分法计算加筋土边坡的稳定性,具有较好的优越性。首先分析水平条分与竖直条分中条间力的关系,建立类似垂直条分瑞典法和简布法的水平条分条间力的假设条件,推导在2种假设条件下,能适用于水平加筋和立体加筋土边坡稳定性安全系数的计算公式。通过算例对比分析,证明本文方法的可行性,并分析立体加筋不同竖筋高度和竖筋间距对边坡稳定性安全系数的影响,为立体加筋技术在边坡工程中的推广和应用提供参考。

水平柔性拉筋式重力墙-坡体地震整体稳定性分析方法

为合理分析水平柔性拉筋式重力墙-墙后坡体地震整体稳定性,考虑坡顶条形均布荷载作用以及拉筋拔出和拉断两种破坏模式,采用拟静力法与分区水平条分及斜条分极限平衡法,基于Fellenius法与简化Bishop法的条间力假定,推导了相应的墙-坡地震整体稳定系数计算公式,并通过数值模拟方法对不同水平地震影响系数的情况予以验证,且讨论了墙后填土与地基土的内摩擦角及黏聚力、筋带间距、长度及其极限拉力对墙-坡地震整体稳定性的影响特征。实例分析结果表明,简化Bishop法与数值模拟得到的墙-坡地震整体稳定系数较为接近,比Fellenius法的结果约高出6%;墙-坡地震整体稳定系数随填土及地基土抗剪强度参数的增大呈近似线性增大,随筋带拉力及顶层筋带长度在一定范围内的增加呈非线性增大,随筋带竖向间距的增大呈非线性减小;理论方法与数值模拟得到的潜在滑面也较为一致。

水平成层土质边坡破坏机理及极限承载力研究

采用室内模型实验以及极限平衡水平条分法对水平成层土质边坡的破坏机理以及稳定性进行研究。通过建立室内模型试验分别研究了分层厚度以及边坡高度在坡顶施加荷载的情况下的荷载-位移规律、极限承载力、滑动面形态和位置,得出了在坡顶作用相同宽度荷载的情况下,极限承载力随着分层厚度的增加而增大;当保持边坡坡比、加载方式以及分层厚度相同的情况下,不同边坡填筑高度对极限承载力的影响甚微。水平层状土质边坡滑动面为圆弧段与直线段的组合形式。基于极限平衡法的基本原理,针对边坡水平成层的性质以及圆弧+直线的破坏形式,对滑动体进行水平条分,推导了该类边坡极限承载力计算公式,并且与试验工况结果以及竖向条分法计算结果对比分析。结果表明:极限平衡水平条分法较之于竖向条分法在水平层状边坡稳定问题中具有一定合理性。

加筋土挡墙地震稳定性的拟动力分析

为研究不同筋材条件下加筋土挡墙地震稳定性,采用两种简化破裂面形式;由于拟静力法的局限和加筋土挡墙的成层特性,对水平和竖向地震力同时作用下的加筋土挡墙,运用拟动力法和水平条分法推导出其筋材拉力总和与临界破裂角的计算公式。算例分析结果表明,筋材拉力总和随着地震加速系数、回填土重度或者滑动体上部超载的增大而增大;随着土体内摩擦角或者填土黏聚力的增大而减小;当条件相同时,可延展性筋材所承受的筋材拉力总和大于不可延展性筋材所承受的。与拟静力法和规范中的方法比较,基于拟动力法的加筋土挡墙的设计也更加经济。

分层地基中抗拔桩破裂面的确定方法与极限抗拔承载力计算方法研究

应用水平条分法与极限平衡原理讨论了抗拔桩在分层地基中的极限承载力、破裂面、土体性质的关系。将破裂面看成是由若干段组合而成的复合破裂面,并沿各段将边坡水平条分为多块体。在假设边坡岩土体服从摩尔-库仑屈服准则条件下,根据极限平衡原理,建立抗拔桩极限承载力的多元函数,利用数学优化方法给出其最优解,从而可以方便地给出抗拔桩破裂面及对应的极限抗拔力。通过算例分析并与前人研究成果比较,其结果表明:该理论方法是合理有效的,可以用于预测抗拔桩地基承载力极其破裂面形状。

地震作用下加筋土边坡滑裂面的确定方法

为合理确定加筋土边坡滑裂面的位置,基于极限平衡理论,提出了地震荷载作用下加筋土边坡滑裂面确定的水平条分法.该方法假定边坡滑裂面是由若干水平滑块组成的复合滑裂面.根据地震作用下加筋土边坡的力学平衡条件,导出了与滑裂面参数有关的加筋土拉力的计算式;利用Mathematics求解,得到了加筋土边坡滑裂面的形状和加筋拉力.为验证方法的正确性,与现有方法确定的边坡临界滑裂面进行了比较,结果表明:边坡坡角越大,水平条分法与现有方法获得的边坡潜在滑裂面越接近;随内摩擦角和黏聚力增大,加筋土边坡滑裂面向坡体外侧移动,随地震加速度系数增大则向坡体内侧移动.

地震作用下土钉支护边坡稳定性计算方法

考虑土钉对土质边坡稳定性影响的情况下,根据土体边坡滑动面的破坏模式,拟静力法,建立了地震作用下土钉支护边坡稳定性模型,推导了边坡滑移面圆心位置与稳定系数之间的函数关系。在水平地震作用下,竖向条分在计算地震惯性力和抗滑力矩时存在计算上的不合理,从而使地震惯性力与实际值有误差,抗滑力矩偏小,因此采用竖向条分和水平条分结合的方法对土钉支护边坡地震稳定性分析方法进行了改进。利用遗传算法对最危险滑移面的圆心进行动态搜索,并且避免了在圆弧搜索中陷入局部最小值的缺点。采用面向对象程序设计语言VC++编制了程序,实现了上钉支护边坡稳定最小安全系数的自动寻优。最后结合具体工程实例进行了验算,结果表明这种计算方法对土质较均匀的黄土地区是适用的。