岩土边坡稳定性分析的模糊有限元方法研究

针对边坡工程稳定性评价的岩土力学参数的模糊性,研究了边坡稳定性分析的模糊有限元方法,并提出了边坡工程分析的模糊有限元快速求解方法。利用模糊有限元方法对实例边坡工程进行了模糊有限元研究,研究结果表明:岩体力学参数的模糊性会导致边坡位移和应力分析结果的模糊性,而采用模糊有限元分析方法对边坡进行分析可以增加工程技术人员对边坡位移、应力和安全度的全面认识,降低由于计算参数模糊性的影响带来边坡稳定性评价风险。

坝陵河大桥隧道锚围岩力学特性原位试验研究

为全面认识坝陵河悬索桥西岸隧道锚的受力变形特性及安全稳定性,在分析研究锚碇区地层岩性特点基础上,利用相似性原理设计了与锚碇系统实际受力状态相适应的隧道锚原位模型试验系统,研究了原位试验加载及测试方法.试验成果表明,锚塞体混凝土和岩体在不同岩体条件下呈现出不同的变形特点:当岩体质量较好时,变形基本呈线性变化;当锚塞体周围岩体质量较差时,岩体的非线性变形特征明显.锚塞体与岩体之间的剪切残余变形表明锚塞体和岩体接触面在设计荷载作用下将产生较大的相对滑动.完整性较差岩体中的锚塞体变形远大于完整性较好情况下的锚塞体变形.

防治公路岩溶塌陷的土工合成材料设计理论研究

高速公路路基岩溶塌陷通常可以采用水平加筋体防治,系统地研究其受力特性及设计理论具有重要的工程意义和实际价值。首先,针对公路路基荷载及岩溶塌陷的特点,分析了塌陷坑上方水平加筋体的受力和传力特性,采用太沙基土拱理论,计算溶洞上方荷载。深入探讨了水平加筋体设计方法,认为锚固段端部加筋体应变及锚固段传力长度是设计中的关键值,且其与锚固段端部加筋体拔出量密切相关。然后,引入水平加筋体与土体界面的线弹性-全塑性模型,由基本方程导出锚固段水平加筋体弹塑性解答,并结合边界条件建立了锚固段端点拔出量及传力长度的解算流程。在此基础上,引入某实际工程计算参数进行分析,将该方法结果与基于全塑性模型的分析结果进行对比,探讨了不同临空段宽度、加筋体刚度、上覆土体高度、界面摩擦角等因素对临空段端部拔出量计算误差的影响,并分析了上覆土体高度与锚固段传力长度之间的关系。由分析可知,基于线弹性-全塑性模型计算的拔出量和传力长度均较全塑性模型计算结果大,某些情况下,传力长度的计算误差高于40%,若采用全塑性模型计算有可能引起较大的误差,导致设计偏于不安全。

节理岩体边坡模糊稳定性分析方法研究

节理岩体边坡失稳破坏同时受控于节理与岩体抗剪强度。在对具有两组平行节理的岩体边坡失稳破坏机制研究基础上,探讨节理岩体边坡几何物理参数为模糊数情况下边坡稳定性评价的分析方法,给出节理岩体边坡模糊安全系数的计算公式,编制基于潜在滑动面自动搜索边坡模糊稳定性研究程序。算例研究成果表明,采用模糊分析方法可以对节理岩体边坡稳定性有更全面客观的了解,能为潜在不稳定边坡的稳定性评价和锚杆设计等提供重要的参考依据,避免发生由于计算参数不确定性引起的加固节理岩体边坡破坏情况。

某水工隧洞裂隙岩体高水头作用下的渗透性试验研究

结合某抽水蓄能电站高压引水隧洞裂隙岩体的高压压水试验、常规压水试验和室内试验,分析了裂隙岩体在高水头条件下渗透流量与压力关系所反映的岩体渗透特性变化规律;在定量计算基础上探讨了裂隙岩体渗透系数与压力的相互关系。通过对比高压压水试验、常规压水试验和室内试验得到的渗透系数,分析了环境应力状态和压力变化对渗透系数取值影响的原因。研究结果表明,高水头作用下裂隙岩体的渗透系数明显大于低水压条件下的渗透系数,室内试验渗透系数因应力解除影响而大于原位压水试验渗透系数值。

高压条件下岩体渗透系数取值方法研究

裂隙岩体在高水压条件下的渗透性可以通过高压压水试验获得。高水压状态下裂隙岩体中水流形态及渗流本构律对岩体渗透系数起决定性的影响。针对高水压状态下岩体中渗流形态为紊流和非达西流的实际情况,以高压压水试验中压水孔内的水压力和流量以及渗压孔内的孔隙压力等参量为基础,推导了单孔三段压水法和单孔单段压水法的裂隙岩体渗透系数计算公式。结合某抽水蓄能电站高压压水试验成果深入分析了不同渗流形态下的岩体渗透系数的差异性。研究成果表明,裂隙岩体水流形态对岩体渗透系数定量取值结果影响较大,同时高水压条件下水力劈裂产生也将导致裂隙岩体渗透系数取值的急剧增加。

三峡工程二期围堰运行期变形特性研究

基于土石坝分析的Duncan E-μ本构模型,研究了土石坝分析的3参量流变模型,并编制了围堰流变分析程序。根据三峡工程二期围堰运行前期的部分实测变形数据,反演分析了流变分析所需的计算参数。流变分析表明,三峡工程二期围堰结构的水平和垂直流变变形存在时间上的不同步性,垂直流变位移的稳定时间在堰体结构施工完成后的6个月左右,而水平流变位移的稳定时间只需要3个月。围堰结构的后期流变位移平均值是流变初期时位移的2～3倍。

FRP锚杆工程特性的室内外试验研究

纤维增强塑料(简称FRP)筋是一种新型的复合材料,本文介绍了FRP锚杆的特点,同时通过室内试验和现场试验,对其拉拔破坏模式、粘结强度、拉拔承载力、锚固反应与钢锚杆进行了对比分析,阐述其锚具设计方法和施工质量检测方法。试验证明,FRP锚杆具有良好的力学性能,能够满足边坡锚固的设计要求,具有很高的推广应用价值和广阔的发展前景。

矿山尾矿坝基础防渗化学注浆技术研究

为了对尾矿坝基础渗漏进行治理,分析了矿山尾矿库酸性废水的来源和危害,探讨了采用化学注浆防渗时对注浆材料的要求。根据粘土固化浆液的组成和特点,针对某矿山尾矿坝基础的防渗要求,采用该化学注浆技术构筑尾矿坝基础垂直防渗帷幕,并对注浆效果进行了检查和分析。结果表明,以粘土为主要成分的粘土固化浆液,具有良好的流动性和化学惰性,形成的防渗帷幕具有较强的抗酸稳定性和抗腐蚀性能,通过控制浆液的固化过程,实现了对酸性废水的封堵。

预埋式多点位移计现场确定围岩松动圈的方法研究

根据沪蓉西高速公路龙潭隧道中预埋式多点位移计的现场监测工作实践,提出了多点位移计确定围岩松动圈的现场量测及判别方法,并对开挖后的隧道围岩变形进行了有限元数值模拟。实践证明,根据围岩内变形量与时间的变化关系并结合累积变形量随径向位移的变化规律及测点径向埋设位置,是确定围岩松动圈范围的有效方法。

顺倾向层状岩土质混合高边坡稳定性分析

运用FLAC3D数值软件对某典型顺倾向岩土互层的岩土质混合高边坡进行开挖数值模拟,比较分析岩土互层边坡与一般层状岩质高边坡的开挖影响,得出了岩土质混合边坡受开挖影响局部产生位移突变现象及位移变化量、影响深度等较一般岩质边坡大的变形特征,并结合现场位移监测结果推断出第Ⅰ、Ⅱ级坡可能发生浅层剪切破坏;通过比较分析岩土互层边坡中土层与岩层的粘聚力对边坡安全系数及最大变形位移的影响,得出岩土互层边坡中的土层对边坡稳定性影响比岩层明显得多。

岩土质混合高边坡稳定性分析与处治建议

岩土质混合边坡是一类常见的切方边坡,因其强烈的非均质性和各向异性,很难用单一的土体或岩体边坡稳定性分析方法来判断其整体稳定性.以湖南某高速公路一典型泥灰岩岩土质混合高边坡为背景,采用离散单元法对边坡开挖后速度场、水平位移和剪切位移的变化规律进行了研究,并分析了其稳定性.研究结果表明,边坡整体稳定,原设计的第Ⅲ～Ⅴ级边坡采用锚杆框架梁对边坡加固的意义不大,建议采用SNS主动防护设计.这样既可以防止边坡的坡面和浅层破坏,又可以节约工程造价25.84%.

弹性介质边坡模糊有限元方法研究

针对弹性介质体边坡内存在的模糊特性,从弹性力学的基本方程式入手,应用模糊运算法则、模糊积分和模糊微分等方法,推导了弹性力学几何方程、物理方程和平衡方程的模糊表达形式。利用最小模糊位能原理,建立了考虑多参数模糊性的模糊有限元控制方程。数值算例表明,弹性介质体边坡考虑模糊特性影响的情况下的分析成果,能更全面地反映出计算参数模糊特性变化引起的边坡内力和位移的改变情况。

拉力型预应力锚索的应力分布研究

通过对拉力型预应力锚索力学响应的理论分析,利用弹性力学半空间体的Mindlin位移解及变形协调原理,推导了拉力型预应力锚索的内、外锚固段的剪应力分布表达式;采用分离法研究了等效锚索的等效力学参数。通过理论计算成果和文献资料的对比分析,验证了预应力锚索的内、外锚固段的剪应力分布表达式的正确性,同时讨论了锚索锚固段剪应力分布的影响因素及剪应力分布规律。

高水头作用下围堰堰体及防渗墙变形特性研究

为了弄清在高水头作用下围堰堰体及防渗墙的变形特性,以三峡工程二期围堰部分实测变形数据为基础,采用土石坝分析的DuncanE-μ本构模型,计算了堰体及防渗墙的应力和变形。结果表明,在高水头作用下,堰体及防渗墙结构在1次荷载作用下的瞬时应力及变形规律为:堰体大部分单元的垂直位移均表现为沉降,只有少量单元在高水头作用下出现向上的位移;防渗墙结构变形与堰体结构变形基本协调一致。说明围堰结构在高水头作用下能够安全运行。为类似结构设计提供了参考和依据。

核废料贮存库围岩体热响应耦合场研究

岩体在加热状态的物理力学响应是核废料贮存库安全运行评价的主要指标。结合现场试验成果(温度、孔隙压力和变形),应用多孔连续介质力学理论对热诱导引起的岩体温度场、渗流场和应力场进行了有限元数值对比研究。提出了有限元计算过程中通过调整孔隙率和渗透系数来实现热–水–力耦合分析非线性孔隙弹性的研究方法。现场测试和数值模拟表明:在整个加热过程中,饱和岩体温度和有效应力随时间不断增加,而孔隙压力在加热能量变化初期呈上升趋势,在后期呈下降趋势。

高速公路用聚合物灌浆材料的试验研究

针对高速公路混凝土路面存在的裂缝和脱空区的工程问题,采用正交设计方法,研究了聚合物化学灌浆材料的水灰比、环氧树脂含量和水性环氧固化剂含量,以及各因素之间交互作用对该灌浆材料抗折强度的影响,找出了较为理想的优化配方。结果表明,聚合物灌浆材料的最佳配比为水灰比0．4,双酚A型环氧树脂8%,水性环氧固化剂2%

汝郴高速公路软岩边坡岩体渗透性现场压水试验研究

为充分了解汝郴(汝城—郴州)高速公路软岩边坡岩体的渗透特性,在对压水试验机理进行分析的基础上,对该工程典型软岩边坡的岩体渗透性进行了现场压水试验,并对试验结果进行分析,探讨该工程软岩边坡岩体的渗透特性。结果表明,裂隙岩体和断层岩体都呈现出流量随压力增大而增大的趋势,且基本呈线性关系;对不同的工程而言,透水率换算得到的渗透系数与渗透系数计算值有较大差别。

基于渗透非线性的黏土岩热–水–力耦合效应研究

在多孔介质的热–水–力耦合分析中,孔隙率和孔隙水的黏滞性是影响渗透性的主要因素。通过研究孔隙率和孔隙水黏滞性的改变规律,在数值分析时,引入了孔隙率随应力改变和孔隙水黏滞性随温度改变的渗透非线性分析方法。同时研究了数值分析中温度荷载作用下应力边界条件和位移边界条件对温度应力的影响。研究结果表明:温度荷载作用下,数值分析时采用应力约束边界比位移约束边界更合理;考虑渗透非线性情况下得到的孔隙压力计算值与实测值更接近。

岩石隧道信息化设计与施工方法研究

根据信息化设计与施工所具有的特点,结合隧道建设的发展趋向,布置适宜的监测测试系统,并获取围岩稳定性及支护状态的工作信息,确保施工安全。