“边坡-地基”的边坡失稳极限荷载与地基极限承载力研究

为研究"边坡-地基"所存在的地基承载力和边坡失稳问题,考虑不同基础宽度B与坡顶距De,建立了12个"边坡-地基"模型,采用2种解析法和2种有限元法,分析了"边坡-地基"的变形破坏模式,讨论了边坡失稳极限荷载和地基极限承载力。结果表明:"边坡-地基"的破坏模式随荷载的增加发生3种模式的变化;对于"边坡-地基"问题,传统水平地基承载力算法并不适用,且随着坡顶距增大,Saran解与其他解的误差也逐渐增大,基于塑性理论的解析法无法较好地全面考虑边坡对地基的影响问题;基于弹塑性理论的有限元强度折减法和有限元载荷数值试验方法得到的极限荷载基本一致,两者算得的极限荷载可以认为是"边坡-地基"严格意义上的极限承载力。

压实黏土抗拉强度测试新方法研究

为研究压实黏土的抗拉强度特性,将SCB(半圆弯拉)试样运用到压实黏土抗拉强度测试的试验中,分别采用SCB试样和传统的土梁试样进行三点弯曲抗拉强度试验,研究了黏土干密度对其抗拉强度的影响。结果表明:随着干密度的增大,基于土梁试样和SCB试样测得的土体抗拉强度均逐渐增大;土梁三点弯曲试样峰值荷载与SCB试样峰值荷载比值在1.3~1.6之间,而SCB试样测出的抗拉强度与土梁试样测出的抗拉强度比值在2.0~2.4之间,说明SCB试样对荷载的响应比土梁更加敏感;对比土梁弯曲试样,SCB试样具有制样快、数据稳定等优势,可以作为测试黏土抗拉强度的一种方法。

纤维加筋黏土的Ⅰ型断裂韧度试验研究

纤维加筋土的抗拉裂性能对土工构筑物裂缝问题至关重要。针对目前土体断裂韧度测试方法的不足,引入了半圆弯曲NSCB试样,开展了纤维加筋土的I型断裂韧度试验,查明了纤维含量、纤维长度对纤维加筋黏土断裂韧度的影响规律。研究结果表明:在纯黏土中掺入纤维后,试样内部纤维与黏土的接触作用使得两者共同受力并协调变形,在三点弯曲加载作用下纤维加筋黏土具有更大的峰值荷载、峰值位移及断裂韧度;随着纤维掺量的增加,纤维加筋黏土的Ⅰ型断裂韧度KIC先增大后减小,在纤维掺量为0.2%时断裂韧度达到最大;随着加筋长度的增加,纤维加筋黏土的Ⅰ型断裂韧度KIC先增大后减小,当掺入纤维长度为12 mm时,纤维加筋土的断裂韧度最大。

水力冲挖淤泥框架真空法脱水试验研究

水力冲挖是时下一种常用的城市河道疏浚方式,但产生的淤泥含水量高、体积大、泥水分离困难。提出框架真空预压法,通过试验研究,探究其脱水效果及其影响因素。框架真空预压脱水技术可有效解决传统真空预压的诸多问题,具有良好的淤泥脱水效果。淤泥排水速率由最大值急剧减小,排水量迅速增加,最终排水速率较低,排水量趋于稳定。框架结构内滤管间距越小,试验槽的初始排水速率越大,排水量越大;当试验模型尺寸增大时,脱水效果有所提高。淤泥的体积缩减明显,滤管间距越小,体积缩减幅度越大;随着模型尺寸的增大,淤泥体积缩减幅度亦逐渐增大。框架结构内滤管间距越小,淤泥的十字板剪切强度越大;随着模型尺寸的增大,淤泥的十字板剪切强度逐渐减小。淤泥的含水率变化规律与十字板剪切强度的规律相反。

西南地区典型软硬互嵌顺层岩坡开挖诱发变形及防治研究

针对西南地区软硬互嵌顺层岩质边坡开挖变形及防治问题,通过有限元计算,分析了某典型岩坡开挖后的应力及变形,并对抗滑桩加固后的岩坡进行了对比分析。结果表明:开挖后该软硬互嵌顺层岩质边坡的坡脚处出现压应力集中,开挖平台竖直向及水平向变形数值相接近,开挖坡面以水平向变形为主,开挖坡脚处变形均较小;设置抗滑桩加固后,开挖变形显著变小,且抗滑桩位置处岩体横坡向及竖直向变形存在绕桩分布;顺层岩质高边坡开挖卸荷引起其坡体变形分布以开挖面上部及远离坡脚的开挖平台处最为显著,若要进行岩坡变形防治监测,监测仪器摆放方向以与岩层倾角一致为最佳。

砾质滑带土剪切特性试验研究

砾质滑带土在三峡库区内的滑坡中广泛存在,其剪切特性对滑坡的稳定起着控制作用。采用人工重塑土样模拟三峡库区某典型滑坡中的砾质滑带土,进行直剪试验,探讨了砾石含量、砾石级配、砾石种类等因素对砾质滑带土剪切强度参数及剪切强度的影响,并根据正交试验理论,采用极差分析法,获得了各影响因素对砾质滑带土剪切强度参数的敏感性大小排序。对于内摩擦角,各因素影响大小排序为:砾石含量>砾石级配>砾石种类;对于黏聚力,各因素影响大小排序为:砾石级配>砾石含量>砾石种类。

水力冲挖淤泥水平电渗联合堆载预压法脱水试验研究

城市水环境治理工程中会产生大量疏浚淤泥,淤泥含水量高、体量大,直接堆场弃置将浪费城市宝贵的土地资源。设计水平电渗法处理水力冲挖淤泥的模型试验,采用水平电渗联合堆载预压的方法对水力冲挖淤泥进行脱水处理,验证了电渗法用于淤泥脱水处理的可行性,论证了水平电渗法的优势。试验表明,上部施加荷载可以限制淤泥的裂缝宽度,上部荷载越大,淤泥裂缝的宽度越小,淤泥的沉降越大;上部荷载越大,淤泥的排水量越大且处理后的含水率更低;上部施加荷载可以延迟电流的衰减,延后有效电势的降低,有利于淤泥排水固结;电渗末期能耗高、排水少,在实际应用中应该在此阶段前停止电渗。

尖石堡滑坡变形监测研究分析

为了研究尖石堡滑坡体变形情况及其稳定状态,对尖石堡滑坡体进行监测研究.尖石堡滑坡体位于重庆市涪陵区,滑坡体平面形态为横长型.采用的主要监测方式为:大地形变监测、滑体深部位移监测、地下水位和孔隙水压力观测、诱发因素监测、宏观地质巡查监测等.监测结果表明:内地表累积位移量为41 mm左右;深部累积位移量为70 mm左右;推力受力变化范围为-0.1~0.2 MPa;裂缝宽度无变化.滑坡体变形速率较缓,滑坡体位移方位角与滑坡体主滑方向大致一致.目前,尖石堡滑坡体整体处于欠稳定状态.

临坡地基的承载力与稳定性研究

为研究"临坡地基"结构的地基承载力和边坡稳定性问题,根据不同边坡角度α、基础宽度b与坡顶距d建立了24种"临坡地基"模型,采用Terzagghi、Saran解析法和有限元极限平衡法,计算出"临坡地基"的地基极限承载力和边坡失稳极限荷载,结果表明"临坡地基"是地基基础与边坡共同作用的结构,传统的水平地基承载力法不能描述其承载力特性;Saran法能反映出边坡的存在对地基承载力的折减效应,但其承载力值仍偏大;有限元法能较好的反应"临坡地基"的承载力值。

防洪墙施工过程对既有隧道的影响研究

新建工程结构临近既有隧道的情况很常见,这使得既有隧道不可避免的受到施工过程的影响,在保证既有隧道安全的情况下进行施工也成为需要关注的重要问题。以重庆二塘段防洪墙工程为背景,分析防洪墙施工的过程对临近既有隧道在变形和应力两方面的影响,并采用有限元分析的方法,建立施工模型,模拟地应力平衡、开挖冠梁土体、施工支护桩以冠梁、开挖承台及护坡、施工群桩及护坡、施工防洪六个阶段,测得防洪墙施工各个阶段既有隧道的变形与应力数值,得出了变形与应力的变化规律,分析其原因,评价了防洪墙施工对既有隧道的影响,提出了施工阶段需要注意的事项,可为设计和施工提供参考。

框架真空预压法对水力冲挖淤泥脱水效果的试验研究

水力冲挖淤泥的快速脱水是现阶段城区水系疏浚的突出问题,真空预压法作为一种地基处理方法已经非常成熟,将真空预压法应用于含水率极高的水力冲挖淤泥的脱水具有可行性。本文通过自行设计的框架真空预压法进行水力冲挖淤泥的脱水试验研究,对比传统的自然晾晒方式,淤泥的脱水效果明显,同时框架真空预压法的脱水效果最优。

基于赤平极射投影和K-均值聚类算法的优势结构面分析

对于结构面多而复杂的岩质边坡,其优势结构面的选取与分析是极其重要的工作。传统的结构面组数划分方法比较粗糙,分析结果有很大的主观因素,无法准确地给出结构面的优势产状,使得其结果在实际工程中使用不便。以结构面交线的筛选和分析为突入点,借助于赤平极射投影法,在楔形体滑移分析中首先确定可能的滑移区域,筛选出可能滑移的结构面交线,缩小计算范围,采用K-均值聚类算法和有效性检验,根据赤平极射投影分析得到滑移区域的对称轴中心作为初始凝聚点,通过多次迭代计算得到滑移区域内的优势结构面交线。将该方法用于重庆万盛黑山谷的岩质滑坡中,结果表明,将赤平极射投影与K-均值聚类算法相结合,计算得到的优势结构面交线分类合理,结果可靠,可以准确地确定结构面交线的优势产状。

内河码头钢构件防腐涂层冲蚀特性及损伤模型

为获得内河码头钢构件防腐涂层的损伤规律,通过物理模型试验研究含沙水流条件下钢构件防腐涂层的冲蚀特性,分析涂层损伤过程,提出适于内河码头钢构件涂层冲蚀损伤模型.首先,结合长江上游含沙水流冲蚀环境条件,确定冲蚀试验参数,制备涂覆环氧沥青涂层的钢构件,按照相似比尺缩放,模拟现场码头钢构件涂层受含沙水流冲蚀4个月的情况,观察冲蚀损伤后形貌,发现现场实测和室内试验呈现出相似的破坏过程和损伤规律.然后,开展钢构件防腐涂层冲蚀特性试验,重点研究含沙水流条件下防腐涂层在不同冲角、冲蚀时间、含沙量等条件下与冲蚀量的关系.涂层冲蚀量随冲角-45°~90°呈现“中间大,两边小”的趋势,涂层最大冲蚀量出现在40°冲角左右;缓增期涂层各冲角的厚度冲蚀量与冲蚀时间近似呈现线性相关;高含沙量条件下涂层的整体冲蚀量随流速增加近似呈指数增长.最后,基于钢构件防腐涂层冲蚀试验结果和现有冲蚀理论,改进了防腐涂层冲蚀损伤模型公式,利用此公式得出在大流速下涂层的临界冲角约为40°,与试验结果较吻合.研究表明:利用该冲蚀试验,可以获得内河码头钢构件防腐涂层的损伤规律以及冲蚀特性;利用改进的损伤模型可以有效地计量水工钢构件防腐涂层的损伤量,为研发新型防腐涂层提供理论依据.

Monte Carlo模拟和K-均值聚类算法的赤平极射投影概率分析

对于结构面多而复杂的岩质边坡,其优势结构面的选取与分析是极其重要的工作。借助于赤平极射投影法,在楔形体滑移分析中首先确定其可能的滑移区域,筛选出可能滑移的结构面交线,缩小计算范围。根据结构面交线的二维经验分布,采用Monte Carlo方法模拟出多条结构面交线,通过结构面交线平均产状的求解来证明该方法的合理性,再采用快速聚类分析的方法,将筛选出的结构面交线划分为不同的组,以赤平极射投影分析得到滑移区域的对称轴中心作为初始凝聚点,通过多次迭代计算得到滑移区域内的优势结构面。将该方法用于重庆綦万高速顺层岩质边坡工程,结果表明,将赤平极射投影与Monte Carlo模拟和K-均值聚类算法相结合,计算得到的优势结构面分类合理,结果可靠,可以准确地确定结构面交线的优势产状。

基于应变评价边坡-地基失稳的过程控制

传统的边坡监测手段主要是监测局部区域的水平位移,然而应力和应变指标可更直观体现边坡的实时状态。根据光纤传感分布式监测技术的原理,建立了边坡-地基数值模型,采用水平应变的评价指标,对其变形失稳过程开展了研究。结果表明:在加载过程中,相对于水平位移指标,边坡内部的水平应变指标可以更好地体现边坡的变形失稳过程并能够预测实际破坏的滑动面。坡体内部设置的6条水平测线中最大水平应变与稳定性系数呈较好的对数关系,通过比较,建议主要对坡中区域进行布线监控。此外,引入水平应变加速度指标,得到了与边坡稳定性系数的关系,并可预测边坡-地基的稳定性劣化趋势,进而实现过程控制。

岩溶地区水库库底封堵拱体结构有限元分析

为研究某水库库底封堵拱体的结构可靠性,采用三维有限元分析方法,研究了拱体在正常蓄水位和校核蓄水位下的应力问题,并对拱体进行了结构优化分析。结果表明,拱体拉应力区域主要分布于长轴两端,通过增大拱体最大横断面的中心角可以改善拱体的受力情况,且随角度增加,拱体最大拉应力和压应力呈线性减小趋势。对拱体两端进行加厚处理,拱体拉应力和压应力减小幅度明显,且拉应力区域发生改变,最大拉应力出现于拱体长轴端部的内侧。根据工程要求,建议采用最大横断面中心角110°的拱体结构形式,并对长轴端部进行加厚处理。

傍山隧洞爆破开挖的坡面振动特性分析

为研究傍山隧洞爆破开挖对邻近边坡的振动影响,采用有限元数值模拟手段,建立了简化"隧洞-边坡"模型,分析了爆破过程应力波的传播规律及位移的变化规律,查明了边坡表面不同位置处的质点振速峰值的分布规律,通过反映高程效应的爆破振动公式,分析了边坡在水平方向和垂直方向的高程放大效应,并对不同影响因素下边坡的振动效应进行了敏感性分析。结果表明:随着围岩级别的降低,坡面最大振速峰值逐渐增大;随着隧洞断面尺寸的增加,坡面最大振速峰值逐渐增大;隧洞位置对坡面振速峰值有所影响,综合考虑水平和竖直方向的距离与振速拟合比仅采用爆心直线距离与振速拟合效果要好。

基于Copula函数的循环荷载作用下地基沉降分析

对基于Copula函数的抗剪强度参数联合分布模型和循环荷载对地基沉降系统失效概率的影响规律进行研究,并利用ABAQUS有限元模拟了循环荷载作用下地基沉降规律,对所提方法的有效性进行验证。提出了循环荷载作用下的地基沉降系统失效概率模型,将该方法应用到重庆市金佛山溢洪道工程实例中。结果表明:抗剪强度参数间相关性和循环荷载作用下的Copula函数类型对地基沉降有很重要的影响,不同Copula函数所计算得到的地基沉降系统失稳概率有很大差别,这种差别随溢洪道覆盖层抗剪强度参数间负相关性的增大而增大、随抗剪强度参数间变异系数的减小而增大、随溢洪道水位线的增加而减小、与循环荷载的次数基本无关。建立有限元分析模型,对循环荷载作用下的地基沉降进行分析,得到了每次循环荷载作用下的地基沉降值和地基沉降差,沉降值和沉降差的变化随着循环荷载次数的增加逐渐减小。计算结果表明,Copula函数的循环荷载作用下的地基沉降分析能够很好地反映地基沉降变化和系统失效概率,可为地基沉降分析提供有效的参考。

岩溶地区水库库盆及库岸防渗复合土工膜应力应变分析

为探讨复合土工膜在水库防渗应用中的应力应变特性,以位于岩溶地区的白沙塘水库采用复合土工膜进行库盆及库岸防渗处理为例,采用有限元软件MIDAS GTS NX对复合土工膜的应力和应变进行了计算分析。结果表明:复合土工膜与水库剖面的变形规律一致,其最大变形量略小于水库剖面的最大变形量;在库水位和地下水位变动作用下,库岸土体会向库盆发生横向变形;水库蓄水达到校核水位,地下水下降至基岩面时为最危险工况,水库剖面及复合土工膜的最大下沉变形分别为30.83和29.67 cm,最大横向变形分别为9.92和8.58 cm,拉力安全系数及拉应变安全系数均小于允许安全系数5.0。

不同开挖形式下边坡应力和稳定性有限元分析

工程中边坡开挖广泛存在,研究开挖形式对边坡稳定性影响具有一定的工程意义。进而通过有限元计算对开挖边坡的稳定性进行分析,并布置应力监测点查明开挖卸荷对边坡应力的扰动情况。结果表明:自然边坡在进行开挖施工中,坡脚处将出现应力集中的现象,并且会随着开挖厚度的加深进而更加明显;开挖卸荷对边坡的扰动状况会随着(在开挖水平面以上)垂直方向距离的加大进而增加;水平开挖相比竖直开挖和坡向开挖两种形式下的边坡稳定性系数更大。在实际工程施工中,可以采取竖直方向进行开挖施工,能够更好的保证边坡的稳定。