软岩地基斜锚-短桩复合基础水平承载性能研究

针对山区输电线路岩石地基斜锚-短桩复合基础这一新型基础型式,采用有限元方法构建并验证计算模型,并进一步以短桩的桩径及其嵌岩深度、斜锚长度、斜锚连接节点距地表深度为参数,开展嵌岩短桩及斜锚-短桩复合基础抗水平承载性能对比研究。基于斜锚-短桩复合基础水平荷载-位移曲线初始弹性段、弹塑性过渡段和直线破坏段的三阶段变化特征,确定了各基础相应阶段的水平承载力。研究岩体及桩身截面混凝土应力分布特征、斜锚与短桩连接节点位置对斜锚-短桩复合基础抗水平承载性能的影响规律,结果表明:斜锚与岩体间的黏结锚固作用可将基顶水平力转化为斜锚拉力,使水平荷载传递至斜锚周围及短桩桩端以下的岩体,进而有效提高斜锚-短桩复合基础水平承载性能。通过优化斜锚连接节点距地表深度,可减小桩径及其嵌岩深度同时满足相应基础抗水平承载力设计要求,从而有效降低基础施工难度,提高基础安全性。

视倾角公式在滑坡中视向滑面倾角的确定与研究

以某高速公路路堑边坡岩质顺层滑坡为例,在进行此类滑坡稳定性分析及剩余下滑力演算时,将三维立体问题转换为平面应变问题,沿滑动方向的视倾角即为视向滑面倾角,得到滑坡受力分析的基本参数,进而按照相关规范计算方法得到滑坡稳定性分析的一系列成果,对其他工程地质条件类似的滑坡治理工程也有一定的借鉴意义。

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡中抗滑桩-键组合结构的应用

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏往往是沿软弱夹层向下滑移。针对这类边坡的破坏特点,以贵州某含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡为例,提出采用抗滑桩-键组合结构对此类边坡进行支挡防护,并基于有限元软件模拟了抗滑桩-键组合结构对边坡的支挡防护机理,讨论了不同排距对边坡稳定性、坡体变形特征以及边坡剩余下滑力分担情况的影响规律。结果表明:将抗滑桩与抗滑键组合形成新的抗滑体系,能有效地控制含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡的坡体变形,进而提升边坡的整体稳定性;抗滑键设置后分担了前排桩部分下滑力,显著改善了前排桩的受力状态,其承担的荷载约为前排桩的75%~90%;抗滑桩-键组合结构承担的边坡剩余下滑力之和略大于单排桩承担的边坡剩余下滑力,且排距对边坡剩余下滑力的分担具有一定影响,随着排距的增大,抗滑桩-键组合结构承担的边坡剩余下滑力之和缓慢增大,当排距为45 m时其达到峰值。研究成果可为此类边坡的支挡防护提供新思路,具有一定的参考价值和借鉴意义。

马来西亚巴蕾水电站坝址区风化倾斜层状岩体变形特性研究

【目的】马来西亚巴蕾水电站坝址区强风化陡倾角层状岩体变形特性参数获取困难,需要对坝址区风化倾斜层状岩体变形特性进行研究。【方法】基于水平层状岩体变形模量求解模型和坐标转换理论,考虑岩体层理变形影响效应,构建任意倾角层状岩体变形模量的求解模型,推导出倾斜层状岩体变形模量的解析方程,并通过坝址区强风化陡倾角页岩的露天堆载法岩体变形试验成果对模型的准确性和适用性进行验证。【结果】研究结果表明,坝址区强风化倾斜层状岩体的压力—变形曲线均为下凹型,与岩体的层理、裂隙分布状况密切相关。【结论】考虑层理变形影响的倾斜层状岩体变形模量计算模型可准确求解任意产状的风化层状岩体的变形模量,理论解与现场实测值的相对误差较小,且准确性随岩体完整性的提高而显著提升。

层面倾角对组合岩体破坏失稳的力学特性影响研究

具有层面倾角的组合岩体具有明显的倾角效应,其力学性质会随着层面倾角大小的变化而改变。为了探究层面倾角对组合岩体破坏失稳的力学特性影响,通过理论分析和室内实验相结合的方法,得到了单轴压缩下不同层面倾角岩石试样的RA值、应力-应变曲线、峰值强度以及弹性模量。结果表明:不同层面倾角组合岩体在加载初期主要发生剪切破坏,加载到后期贯通扩展为拉伸破坏;倾角15°试样主要发生剪切拉伸复合破坏,倾角25°试样主要发生剪切滑移破坏;峰值强度和弹性模量都随着层面倾角的逐渐增大而减小。

抗滑键在缓倾顺层岩质深基坑中的实践

基于缓倾顺层岩质深基坑工程在支护结构可靠性及变形控制设计面临的突出技术难题,文中以重庆地区某邻近轨道交通的实际深基坑工程为例,探讨了缓倾顺层岩质深基坑在设计中的风险及关键问题,提出了抗滑键+板肋式锚索(杆)挡墙的联合支挡结构方法,最后通过安全评估和现场监测进行了效果验证,抗滑键的设置有效的阻止了顺层滑动破坏,基坑开挖引起轨道交通的内力及变形变化满足裂缝检算要求,体现良好的适用性及经济性,为类似缓倾顺层岩质深基坑支护设计提供参考。

微型桩体系加固顺层岩质边坡的内力计算模式

根据微型桩的结构布置形式,将加固顺层岩质边坡的微型桩体系分为3种类型,即独立微型桩体系、平面桁架微型桩体系和空间桁架微型桩体系。将微型桩体系和桩间岩土体视为桩–岩土体的复合型结构,提出了桩–岩土体–桩的相互作用模式和作用力计算分析模型,该模型考虑桩–岩土体–桩的相互作用,可较好模拟滑坡推力在各排桩之间的传递机制。最后,应用有限元理论建立计算微型桩体系内力和变形的力学模型,并将该模型应用于渝怀铁路顺层岩质边坡加固计算中,取得了良好的效果。

考虑滑床复合倾斜岩体综合地基系数的抗滑桩受力特征研究

在抗滑桩内力与变形计算中,当前理论分析多将滑床岩体等效成均质体或水平的非均质体,而三峡库区大部分滑床多为复合倾斜岩体。通过3DEC数值试验,研究了抗滑桩的有效影响范围与桩截面宽度、深度的关系,确定了抗滑桩有效影响范围的上、下限;利用面积等效,在桩的有效影响范围内提出了滑床复合倾斜岩体综合地基系数K_(Zi)的公式;推导了基于K_(Zi)的弹性抗滑桩嵌固段受力特征研究的计算公式并编写了MATLAB计算程序。以马家沟滑坡为例,采用等效法、水平层状地基系数法和基于K_(Zi)的计算方法分别进行了抗滑桩嵌固段内力、位移的计算。结果表明,基于K_(Zi)的计算方法与水平层状地基系数法相比,滑面处位移增大14.6%,内力相差较小;同时,基于K_(Zi)的计算方法根据滑动面处的位移反求桩顶的位移与现场监测位移较为接近,而利用传统方法计算位移偏小,设计偏于危险。该方法可为复合倾斜岩体地区的抗滑桩设计提供理论支撑。

考虑结构面特性的层状岩体复合材料模型与应用研究

层状岩体由于存在着定向结构面导致其破坏机制和变形行为与一般岩体相比,存在着显著的差异。为此,先通过独立考虑基岩和结构面的物理力学特性,提出层状岩体复合材料硬化-软化模型,以便用来描述这类岩体在强度和变形方面的各向异性以及渐进破裂(或滑移)特征。然后,采用VC++编程语言将该模型嵌入到FLAC3D软件中,从而实现非线性数值计算功能。通过与经典理论解和已有模型数值解进行对比,以及对单轴和三轴压缩试验的数值模拟,表明该模型在描述上述这些特征方面是合适的。同时,这些压缩试验的数值模拟结果给出不同围压和倾角情况下层状岩体的力学响应特征,并初步探讨这类岩体的破裂(滑移)机制。最后,将该模型应用于典型边坡工程和洞室工程中,所得结果可以较好地解释工程现场的变形破坏现象,且与工程实践基本相符,验证该模型在工程应用方面的可行性。

岩质顺层边坡的平面滑移破坏机制分析

沿岩层层面的平面滑动破坏是顺层边坡发生最多、规模很大的一种破坏模式,根据其顺层滑移的力学机制将平面破坏分为滑移-拉裂型和水力驱动型两种类型。根据平面刚体模型,给出了滑移-拉裂型滑坡的失稳判据,即滑坡的条件为边坡高度要大于临界高度。地下水在顺层边坡后缘张裂隙和滑动面形成的渗流通道中运动时,对滑体将产生3个方面的力学作用:张裂隙静水压力、滑动面扬压力和拖曳力。根据水力-驱动型滑坡的计算分析表明,边坡后缘张裂隙充水高度直接决定了3种水压力的大小,当张裂隙充水高度达到临界值后,边坡在水压力作用下发生滑移破坏。

超大体积混凝土温度裂缝产生机理分析与抗裂控制新对策

介绍了超大体积混凝土的概念;阐述了超大体积混凝土温度裂缝产生的两个必要条件是温差和约束;指出超大体积混凝土在水泥水化升温的初期,混凝土容易出现内高外低的温差,在内约束作用下,形成表面裂缝;在超大体积混凝土降温阶段,由于混凝土的收缩,在外约束作用下,容易导致贯穿裂缝。贯穿裂缝会严重影响结构的性能,它会破坏结构的整体性、耐久性等。根据"抗放兼施"的原则,提出了两种实用的抗裂新对策:运用"复合式的超大体积贫混凝土"和运用"有弹性的滑动式垫层",并介绍这两种对策在工程中的具体做法。这两种方法对超大体积混凝土抗裂问题具有一定的指导意义。

大型近水平顺层滑坡成因机理与演化过程研究

以某水电站典型的大型近水平顺层坝后滑坡为例,通过现场勘查、室内试验及相关论证,研究了该滑坡的工程地质环境、滑坡特征等,分析了滑坡的成因与演化机制.研究结果表明:在河流强烈下切、后缘不断加载、地下水影响下,近水平软硬互层的顺层斜坡发生层间错动,致使斜坡后缘的拉裂缝形成贯通的软弱带,随软弱层软化,斜坡沿层状岩体软弱层面滑动;在极端条件下,产生软硬相间互层状近水平顺向坡体结构,该坡体结构决定了该区斜坡的演化特征以及滑坡的类型和规模;后期在内外综合因素影响下,滑坡演化具有明显时间和空间差异性的多次滑动.近水平顺层滑坡是滑坡中的常见类型,在力学作用与化学作用的共同影响下,该滑坡具有十分特殊的形成机理和演化过程,并且具有大面积、大规模的群发性特点.

岩质边坡平面滑动滑面极限倾角的研究

在边坡稳定性评价时,如果不能确定边坡内的滑动面位置、产状,可以通过先确定滑面的极限倾角来计算边坡的最小安全系数,进而评价边坡稳定性。由于滑坡后缘常形成拉裂缝,且拉裂缝深度对滑坡稳定性有较大影响,故采用拉裂缝深度优化公式对有拉裂缝的边坡进行了深入讨论,分析了自重和地震两种工况下的滑面极限倾角及对应的边坡极限安全系数,给出了改进后的极限倾角计算公式。结合具体算例分析了公式适用性,结果表明,考虑拉裂缝较未考虑拉裂缝计算得到的边坡极限倾角αcr更小,对应的极限安全系数Fscr也更小,并且αcr变化较小,Fscr变化较大。

顺层岩质变形体变形机制及治理对策研究

通过对某水电高边坡右岸变形体的岩体组合、顺层边坡特点、岩体特性以及变形迹象分析,以岩体结构调查为基础,建立了地质模型,在此基础上通过FLAC3D数值模拟,对其变形破坏机制进行了深入探讨。结果表明,边坡主要是沿层面以蠕滑-拉裂变形为主,变形体边界受层间软弱夹层及岩体结构面控制,坡体中上部块体沿层间软弱夹层产生滑动,受下部岩体约束,在锁固段局部弯曲变形,同时上部岩体产生拉裂变形,在此基础上形成累进破坏;受上部岩体推力作用,边坡碎裂岩体中逐渐产生剪切滑动面,并与弯曲部位岩体中滑移切出面贯通,可能形成最终破坏。基于变形体的破坏模式,对变形体的稳定性进行分析,提出了对变形体锁固段采用锚索强加固的措施。

考虑锁固效应的顺层边坡稳定性分析

顺层滑坡是破坏最多、危害最大的边坡.长大顺层边坡失稳往往并非一次下滑,而是多次分段下滑,这与边坡体滑面上的锁固效应有关.根据滑移坡体的运动特征,提出坡体粘滑运动的数学模型,导出整体运动及部分协调运动情形下的位移、速度、加速度等运动量的计算公式,从而建立起坡体运动与其几何尺寸、物理参数、受力状态的关系,进一步讨论划分边坡的不同破坏形式.

某金沙江大桥顺层岩质岸坡稳定性分析

顺层岩质边坡的稳定性常常影响到山区高速公路建设的顺利开展。通过对金沙江某拟建大桥的工程地质和岩体结构分析,采用基于地质强度指标(GSI)的等效Mohr-Coulomb强度参数法确定了桥基岩体力学参数,并用极限平衡法分析了四川侧岸坡拉裂-滑移破坏模式的稳定性。计算结果表明:四川侧岸坡在天然工况和暴雨工况下是稳定的,但在暴雨+地震工况下处于欠稳定状态,需要采取支挡措施。

渗透动水压力对坝基双斜面深层抗滑稳定的影响分析

大坝高水位蓄水运行期间,坝基渗流通道中会出现很大的渗透动水压力。本研究对坝基岩块透水性低的双斜面深层滑动情况,用等安全系数法,分析了滑动面上的动水压力对坝基稳定的影响。计算结果显示,蓄水位一定时,双滑动面上的动水压力对降低抗滑稳定安全系数的影响很小,稳定分析时可以忽略动水压力。分析中还发现,从不同的角度对抗滑力和滑动力组成做不同的处理,会出现不同的稳定性评判结果。基于此结果,本研究可为进一步完善刚体极限平衡法提供理论参考。

基于岩体劣化顺层灰岩岸坡滑移-弯曲失稳机理和评价

三峡库区在高程145~175m之间周期性水位调控,促使库区灰岩岸坡劣化损伤加剧、稳定性衰减。本文结合巫峡段顺层灰岩岸坡“滑移-弯曲”破坏实例,基于弹塑性板翘曲模型,考虑岩体动态劣化概念,结合广义H-B准则中GSI(t)岩体参数动态指标,推导得临界挠曲段平衡方程。与传统静态计算方法相比,适用性更广,可以考虑岸坡随劣化时间t动态演化过程,更加符合工程实际。结果表明:随着劣化进行临界挠曲段l_(cr)逐步降低,岸坡稳定状态变差,下滑推力F逐步增大,抗弯刚度K逐渐减小,也正是这两方面因素导致l_(cr)快速降低。由于岩体劣化函数GSI(t)为指数劣化形式,故l_(cr)呈现出快速降低并趋缓直至逼近一定值,该区段为岸坡防治的“关键区段”;随着岩层倾角α增大,l_(cr)与相对板长比RPL快速降低,随着岩层厚度h_(i)增大,l_(cr)与RPL缓慢变大,α对l_(cr)与RPL的影响明显大于h_(i)。且岸坡l_(cr)快速下降角α大约在40°~60°,可作为类似顺向岸坡是否容易滑移-弯曲失稳的地质判据。本文推导的考虑岩体劣化的临界平衡方程,以三峡库区青石6号岸坡为例进行了计算、论证。可为其他类似顺层岸坡损伤演化计算提供借鉴,不同之处在于确定具体岸坡损伤劣化的GSI(t)函数式。

复杂结构面缓倾层状岩体边坡破坏机制

缓倾层状岩体边坡在结构面的切割下易发生崩塌灾害。以含有两组及两组以上结构面的复杂缓倾角岩体边坡为研究对象,首先基于断裂力学和材料力学,建立了复杂缓倾角岩体边坡层间荷载和稳定系数的计算方法,然后以重庆綦江羊叉河缓倾岩体边坡为例分析了边坡的稳定性,计算结果与边坡现场破坏情况基本一致。再通过数值模拟得到了重庆綦江羊叉河缓倾岩体边坡的稳定系数,模拟结果与计算结果基本一致。最后通过数值模拟揭示了重庆綦江羊叉河缓倾岩体边坡的破坏模式与规律,边坡下部岩腔破坏的主要诱因为压力。建立的复杂缓倾角岩体边坡层间荷载和稳定系数的计算方法可为复杂缓倾角岩体边坡防治结构的设置提供理论依据。

层状结构岩体的复合材料本构模型

本文以天然建筑材料——层状结构岩体为对象,应用复合材料力学原理和方法,通过动、静态力学试验,获得层状结构岩体单轴抗压弹性模量的各向异性规律.该规律与复合材料中层状复合材料的串联模型各向异性规律十分相似.