临坡地基变形破坏机制与失稳模式探讨

临坡地基的安全控制是岩土工程设计中常见的稳定性问题之一,而临坡地基的变形破坏规律是临坡地基安全控制的核心要素。为了分析地形因素对临坡地基变形破坏和失稳模式的影响,利用数值仿真试验,以临坡地基为研究对象,引入坡角和坡顶距两个特征参数,对基础进行加载,揭示了临坡地基在受荷加载过程中滑面的破坏形态和地基的动态破坏规律,并分析不同理论下临坡地基破坏模式特点。结果表明:①采用不同理论方法对临坡地基进行分析时,其主要差异为破坏模式和假定条件的不同。②临坡地基的滑移模式主要为基础下尖端向临空侧优势滑移的单侧滑移破坏模式,坡角或坡顶距的增加会使临坡地基从坡面承载力破坏转变为边坡失稳破坏。③随着基础荷载的增加,临坡地基渐进破坏过程为:基础两端优先起裂产生变形→基础下方地基形成三角形压密区→滑面逐渐发育形成→滑面贯通造成失稳破坏。该研究成果对科学合理评价临坡地基失稳破坏安全具有重要的理论意义和工程应用价值。

放坡开挖基坑变形及对邻近桥梁桩基影响模拟分析

以成都市简州新城电力隧道二期一阶段朝阳路电力隧道工程为背景,针对放坡开挖基坑的稳定性及对周围桥梁桩基变形影响开展研究。结果表明:放坡开挖基坑水平变形主要集中在基坑两侧坡顶处,土体距基坑中心越远隆起量越小,基坑变形均在合理控制范围内。桥梁桩基整体位移形态为距离基坑较近一侧向上隆起,整体呈现倾斜状态。桩基与基坑间距越大,桩基位移响应就越小,土方开挖后应力释放产生的影响就越薄弱。土方开挖所产生的地应力影响范围约15 m,建议基坑施工过程中,应充分利用时空效应原理,分区、分层开挖,以减小应力释放对桩基产生的变形影响。

边坡动力特性与动力响应的大型振动台模型试验研究

设计并完成了1∶10比尺的边坡大型振动台模型试验。试验模型尺寸为2.15 m×3.5 m×1.5 m(高×长×厚),坡角约为38°,采用土体材料制备。通过输入不同类型、幅值、频率的地震波和白噪声激励,探讨地震作用下模型边坡的动力特性与动力响应规律,以及地震动参数对动力特性和动力响应的影响。试验结果表明,随着振动次数的增加,模型边坡自振频率逐渐降低,阻尼比逐渐增大。自振频率降低的幅度随振幅的增大而加大。边坡土体对输入地震波具有明显的放大作用,沿坡面向上,加速度峰值放大系数呈现递增趋势,在坡肩附近急剧增大。在不同地震波作用下,坡面加速度响应具有明显的差异。当输入地震动卓越频率与模型边坡自振频率接近时,坡面加速度峰值放大效应显著增强。随着输入地震动幅值的增加,坡面加速度峰值放大系数呈现明显的递减趋势。边坡土体对输入波的低频部分存在放大作用,对高频部分存在滤波作用。随着输入地震动幅值的加大,土体表现出更强的滤波作用。试验结果有助于揭示边坡在地震作用下的失稳机制,为边坡工程的抗震设计提供有益的参考。

基于非对称双侧破坏模式的临坡地基承载力上限分析

临坡地基已成为一种广泛的地基形式。针对临坡条形基础地基破坏模式的非对称性特点,首先引进双侧破坏模式的研究思路,重点考虑临坡地基基础两侧滑块大小和同一滑块几何形状的双重非对称性特征,构建了临坡条形基础地基非对称双侧破坏模式,为临坡地基承载力分析奠定了坚实基础;然后在此基础上,引进极限上限分析和优化理论,建立了临坡条形基础地基承载力分析的模型与方法,该方法不仅可考虑地基破坏模式,还可考虑基础与坡顶距离对临坡地基承载力的影响,而且还可较好地蜕化为平地地基承载力的分析;最后通过工程实例计算,并与现有相关分析方法进行对比分析,表明该方法的可行性与合理性以及普遍适用性。

临坡双层粘土地基极限承载力的上限分析

在现有研究基础上,结合临坡条形基础双层粘土地基临近边坡的非对称性特征和层状地基特征,构建出临坡条形基础双层粘土地基的多滑块组合单侧滑移破坏模式;根据速度相容关系和速度三角形闭合条件,确定出多滑块离散模式相对应的机动允许速度场;引入上限极限分析理论,导出临坡条形基础双层粘土地基极限承载力计算模型,在此模型上采用序列二次规划算法进行优化求解,建立了临坡条形基础双层粘土地基极限承载力确定方法.利用Matlab的符号运算功能和优化函数编程计算进行实例分析,并与有限元数值计算结果进行对比分析,表明了本文研究方法的可行性与合理性.

临坡矩形浅基础地基极限承载力的上限分析

为深入探讨临坡矩形浅基础地基的破坏机理,提出一种三维双侧破坏模式,该破坏模式充分考虑了基础内侧土体抗剪强度对临坡地基承载力的影响,且能较好反映基础两侧滑块形状和尺寸的非对称性.同时对该多滑块组合破坏机构提出一种简化构造方法,该方法既能有效反映矩形基础地基的三维端部效应,又能避免复杂的坐标求解和曲面积分运算,更便于工程实际的应用.然后,在该破坏模式基础上引入极限分析上限理论,建立出一种新的临坡矩形基础地基承载力确定方法,并运用SQP优化算法实现极限承载力上限求解.最后,结合工程实例,与现有其他理论研究方法和ABQUS有限元分析方法计算结果进行对比分析,验证了本文方法的可行性和合理性.

斜坡地基PHC管桩加固参数研究的数值模拟结果分析

高填路堤荷载作用下斜坡地基PHC管桩在不同设计参数下的工作性状及其处理效果是工程实践关注的重要问题。结合工程实际特点,本文应用有限差分数值模拟方法,通过在垫层中设置过渡网格,提出了路堤填土和垫层之间传力分析方法;结合FLAC3D建模分析,采用先地应力平衡再建立接触面的方法,解决了山区陡坡路段采用管桩加固路基时接触面影响初始地应力场的求解和平衡问题。以此为基础,重点研究了路基变形分布、PHC管桩受力和桩土荷载分担特性等随格栅模量、桩长、桩间距和桩帽尺寸等设计参数的变化关系。计算结果表明:PHC管桩加固高填路堤斜坡地基,可以有效地减小路基沉降以及路基深层水平位移;桩长对斜坡高填路堤PHC管桩复合地基的变形、管桩受力和桩土荷载特征的影响显著。在一定桩间距范围内,桩间距对于工程的总沉降和路堤边坡的稳定影响不大,但对于路堤不均匀沉降和桩土荷载分担特性影响较大。

基于极上限分析的临水深基坑围护结构主动土压力计算

沿江临河修建的深基坑中,临水岸坡与基坑围护结构构成了有限宽度土体,其土压力计算方法与常规模式有较大不同。基于极上限分析法,运用改进多线段滑裂面生成技术,推导非均质临水深基坑围护结构主动土压力的上限解;并在均质土条件下,与传统直线或对数螺线滑裂面假定的计算结果进行对比验证。将上述计算方法运用于福州地铁5号线农林大学站基坑工程实例,认为围护结构主动土压力随水位的上升近似呈线性增大,随坡坑宽高比增大呈先快速增长后趋于稳定的趋势;当坡坑宽高比大于0.7时,主动土压力开始趋于稳定,说明滑裂面由模式Ⅰ(相交于坡面)过渡到模式Ⅱ(相交于坡顶)。进一步地,基于支撑刚度折减的数值模拟结果表明,临江侧土体滑裂面形态、围护结构主动土压力及合力作用点位置与理论计算结果较为吻合。上述研究成果可为临水深基坑围护结构的科学设计提供参考借鉴。

基于上限极限分析多滑块临坡地基承载力计算

鉴于目前临坡地基承载力计算仍不成熟,考虑斜坡与平地地基破坏模式的异同建立出多滑块临坡地基破坏模式和相应速度场,采用上限极限分析法推导出临坡地基承载力表达式,在此基础上通过数值优化计算获得了坡角、土体内摩擦角和基础相对位置与临坡地基承载力之间的变化规律,通过本文方法、相关文献资料和工程实例进行对比分析,表明本文方法具有一定合理性和可行性。本文方法为工程人员从事临坡基础工程建设提供了一定的理论依据。

基于双侧非对称破坏模式的临坡地基极限承载力分析

在工程建设领域,经常需要把条形基础设置在临坡地基上,但在现行成果中,对临坡地基极限承载力的确定没有给出具体计算方法.建立双侧非对称滑移破坏模型,将坡后土体强度进行折减,用发挥系数m来表征其强度.基于极限平衡法和叠加原理,求得三个承载力系数的表达式.基于极限分析法原理,推导出临坡地基极限承载力上限解.采用离心模型试验对理论分析结果进行验证,并就条形基础作用下的临坡地基变形破坏特征以及基底接触条件、基础位置、边坡高度等诸多因素对临坡地基极限承载力的影响开展研究.研究表明:发挥系数m随相对坡顶距呈规律性变化;其他条件均相同时,基础宽度越大,临坡地基极限承载力越高;基底接触条件对于临坡地基极限承载力具有显著影响;离心模型试验结果与理论计算结果较为吻合,总体误差在10%以内.

云峰水电站大坝右F_(15)断层处理工程抗滑墩地基工程地质评价

云峰水电站已运行五十余年,电站建设期间未能解决的问题逐渐显现。51#、52#坝段坝基存在右F15断层,由于中朝双方在对断层性质认识上的分歧及断层对坝基的稳定影响程度各持己见,意见不统一,难以对右F15断层进行工程处理。云峰水电站大坝交中方管理后,进一步查清了51#、52#坝段的地质情况和右F15断层的性状特征,提出了抗滑墩支护处理方案及相关的地质参数,并对右F15断层及抗滑墩地基进行相应的工程处理。

邻近红线深基坑支护设计研究

通过对某产业园20号～23号厂房基坑支护特点、周围环境条件及现场施工条件等进行分析研究,将该产业园基坑支护划分为7个剖面,采用护坡桩、冠梁、锚杆、土钉、桩间土护壁等进行联合支护,在整个基坑开挖支护施工过程中,周边地面最大沉降与横向最大位移控制在规定范围内,未发生安全事故,保证了基坑本身的安全与经济.

黄土陡坡桩基受力变形特性参数分析

以山西右平高速沿线某在建陡坡桥梁桩基工程为依托,采用数值仿真手段对不同土体强度、临坡距和坡比下桩基的受力变形特性进行研究。研究结果表明,土体强度、临坡距以及坡比对黄坡土陡上桩基受力变形特性影响较大。当土体强度较小、临坡距较小、坡度较大时,桩基最大位移出现在桩头位置,最大弯矩出现在桩体中部位置,且为正弯矩;当土体强度、临坡距以及坡度达到一定界值时,桩基受力模式发生转变,桩身由正弯矩转化为负弯矩。

基于非对称破坏模式的临坡地基承载力上限极限分析方法

为了研究临坡条形基础地基的承载能力,在现有相关研究基础上,结合临坡条形基础地基工程的特点,通过深入分析其破坏机理,引进滑移线场理论与方法,构建出考虑临坡条形基础地基破坏非对称性特点的单侧滑移破坏模式;在此研究基础上,依据上限极限分析理论,通过构建出机动允许的速度场,导出了临坡条形基础地基极限承载力计算公式,引进序列二次规划优化算法,建立了临坡条形基础地基极限承载能力确定方法;并与现有研究成果进行了对比分析。结果表明:该方法合理、可行,不仅可以反映基础底面与地基土摩擦效应和基础与坡顶距离对临坡条形基础承载能力的影响,还可以反映临坡条形基础地基非对称性破坏特征的影响,较现有研究成果具有明显的优越性。