水泥土桩加固边坡变形破坏特性及模型试验分析

水泥土桩是软土边坡常用的一种较经济的加固结构,但目前对水泥土桩加固边坡的变形破坏特性和抗滑机制认识不清,相应的稳定性评价理论研究较少。建立了一边坡模型,运用有限元分析了离散水泥土桩加固边坡的变形破坏特性,结果发现边坡失稳时,桩-土之间由于变形不协调而产生塑性滑移,强度和刚度都较大的水泥土桩呈S型挠曲变形而发生弯折破坏,未能有效发挥设计要求的抗滑能力,加固边坡最后形成贯通的剪切滑动带而非滑动面。提出了水泥土剪力墙的概念,通过有限元模拟发现,采用水泥土剪力墙加固边坡,因墙-土界面摩擦力的作用,下滑力在剪力墙和边坡滑体之间得到调整,最终促使加固边坡产生整体剪切破坏,有效发挥了剪力墙的抗滑能力。通过桩土复合结构的水平推剪模型试验,验证了数值模拟结果的合理性。     

三维复杂块体系统边坡深层加固条件下稳定性及破坏机制模型试验研究

白鹤滩水电站左岸为强卸荷岩体三维复杂块体系统高边坡,采用三维地质力学模型试验,进行了边坡变形特性、失稳破坏过程、破坏机制、边坡稳定性及加固处理效果研究。模型试验表明,边坡失稳模式为块体滑动破坏,破坏形态表现为底滑面的剪切破坏和后缘结构面的拉裂破坏以及块体沿底滑面和侧滑面的滑动。边坡破坏过程为模型结构面初裂、结构面组合块体边界贯通、最终至边坡整体失稳3个阶段。采用地质力学模型试验综合法获得了左岸块体系统边坡整体稳定安全系数,典型块体稳定安全系数与三维刚体法及块体单元法(BEM)计算成果对比基本一致,模型试验综合法安全系数相对较大。同时,针对层内错动带LS_(337)界面部位相对变位监测表明,深层混凝土置换洞加固有效地控制了底滑面的滑动变形,提高了相关结构面组合块体的稳定性,边坡加固效果较为明显。研究成果对白鹤滩工程左岸强卸荷区三维复杂块体系统边坡及类似工程边坡稳定性及加固处理具有重要的指导意义。     

岩体边坡滑裂面随机搜索机理与工程应用以黄河小浪底水库进口高边坡泻洪、发电、引水建筑物进口高边坡为例

本文运用随机搜索和破坏概率相结合的技术方法 ,以黄河小浪底水库进口高边坡引水建筑物咽喉工程为例 ,进行了滑动面的随机搜索和边坡的破坏概率分析 ,给出了不同条件下最危险滑面的最低位置和倾角以及边坡破坏概率最大时的荷载组合形式 ,指出 1:0 .2的台阶坡设计优于直立坡的设计。同时 ,为边坡加固的锚固长度和范围的确定提供了合理依据。     

岩体边坡滑裂面随机搜索机理与工程应用--以黄河小浪底水库进口高边坡泻洪、发电、引水建筑物进口高边坡为例

本文运用随机搜索和破坏概率相结合的技术方法 ,以黄河小浪底水库进口高边坡引水建筑物咽喉工程为例 ,进行了滑动面的随机搜索和边坡的破坏概率分析 ,给出了不同条件下最危险滑面的最低位置和倾角以及边坡破坏概率最大时的荷载组合形式 ,指出 1:0 .2的台阶坡设计优于直立坡的设计。同时 ,为边坡加固的锚固长度和范围的确定提供了合理依据。     

阻滑桩加固土坡稳定性分析的上限解法

从极限分析机动学方法出发,利用土的抗剪强度折减系数概念,建立了土坡的极限平衡状态方程,由此确定土坡的临界稳定安全系数及其相应的潜在破坏模式.对于典型问题,通过与现有极限平衡解和有限元数值解的对比分析,验证了这种上限解法的合理性.进而对于在给定的荷载条件下不能满足抗滑稳定性要求的土坡,考虑采用阻滑桩加固方式,根据桩侧有效土压力的合理分布模式确定桩体与滑动面相交的截面上等效抗滑力和抗滑力矩,利用极限分析上限定理建立了阻滑桩加固土坡的极限平衡状态方程,将桩侧土压力作为目标函数,运用数学规划方法确定了极限平衡状态时的临界桩侧土压力,以此为土坡加固中阻滑桩设计提供依据.通过数值计算与分析探讨了阻滑桩加固位置的优化布置等问题.     

土质边坡预应力锚索设计方法探讨

在满足边坡稳定安全的基础上,运用边坡稳定性分析中的传递系数法分析边坡推力分布特征,以边坡主下滑段为预应力锚索加固对象,考虑其上滑体的下滑推力和阻滑段的抗力作用,得出了求解加固段各条块预应力锚索抗力的计算公式,建立了预应力锚索设计荷载与其布置间距的关系,提出了一套土质边坡预应力锚索加固设计的方法,该方法形式直观、运用方便,可直接确定预应力锚索设计荷载与其布置间距,且边坡的稳定性能自动满足工程要求。用该设计方法对某工程进行了实例分析,取得了较好的效果。     

破碎岩质边坡锚墩式主动防护网设计方法

现有公路（铁路）工程中的高陡岩质边坡,特别是风化作用强烈地区的岩质边坡,浅表层岩体多呈碎裂状。采用传统SNS主动防护网加固后,仍经常产生局部失稳、掉块等现象,部分甚至引起整体失稳。因此,针对破碎岩质边坡的加固防护迫切需要进行结构及其设计方法改进。本文提出一种锚墩式主动防护网新型组合结构及其受力计算和设计方法,可有效防止碎裂岩质边坡坡面破坏,同时保证边坡整体稳定。工程应用表明,该组合防护结构具有良好的破碎岩质边坡加固效果,值得在工程建设中推广应用。     

桂柳高速公路边坡预应力锚索加固方案设计

本设计为桂柳高速公路K444＋710~822上行线边坡预应力锚索加固方案设计。通过对不稳定边坡区的地貌及岩性、地质构造特征、气候及水文地质条件以及边坡变形破坏形成机制分析,简单的进行边坡加固方案论证并提出最佳的加固方案,对该方案进行详细设计。经过多个雨季的考验,证明所提出的加固方案科学可行。     

抗滑桩预加固边坡的能量分析方法

基于强度折减技术和岩土塑性极限分析理论,考虑抗滑桩预加固岩土边坡的加固效应,从功能平衡原理探讨了岩土边坡抗滑桩加固位置、桩长和多抗滑桩共同加固边坡的分析方法。假定机动容许的对数螺旋线速度机构,推导了抗滑桩预加固边坡稳定性安全系数的计算表达式。采用内点迭代方法对安全系数目标函数进行能量耗散最小化意义上的优化计算,算例对比验证了方法和程序的正确性。分析了单抗滑桩加固措施条件下的边坡局部稳定性特性,并由此推导了多抗滑桩加固边坡的稳定性分析算式。研究表明,抗滑桩设置位置改变对边坡安全系数、临界滑裂面位置和桩长均有显著影响,抗滑桩加固边坡的最优设置位置应位于边坡中下部区域     

基于失稳状态耗能最小原理的预应力锚索加固边坡稳定性上限解析

基于岩土塑性极限分析上限理论的基本原理,考虑预应力锚索的加固效应,分析了单预应力锚索加固措施条件下边坡的稳定性特性,并由此探讨了多预应力锚索共同加固边坡的稳定性能量分析方法。结合强度折减技术,采用内点迭代方法和序列二次规划优化迭代法对锚固边坡安全系数目标函数进行了能量耗散最小化意义上的优化计算。典型算例的分析计算表明：锚索加固效应可以有效地提高边坡的稳定性,预应力锚索设置位置对边坡安全系数、临界滑裂面位置和锚索长度有显著影响。综合考虑锚索设置位置对边坡安全系数和锚索长度的影响,单锚索的最优设置位置应位于边坡中下部区域。采用多排锚索加固既可以保证边坡的安全储备,也可有效避免局部稳定性问题。     

Multiobjective optimization-based design of stabilizing piles in earth slopes

Though the technology of using stabilizing piles to prevent landsliding is not new, the design of such piles with a meaningful optimization framework has been rarely reported. In this paper, a multiobjective optimization-based framework for design of stabilizing piles is presented, in which both reinforcement effectiveness and cost efficiency could be explicitly considered. The design parameters considered in the proposed design framework are the pile parameters, including pile diameter, spacing, length, and position, and the design objectives considered are the reinforcement effectiveness and cost efficiency. The design of stabilizing piles is then implemented as a multiobjective optimization problem. In that the desire to maximize the reinforcement effectiveness and that to maximize the cost efficiency are two conflicting objectives, the output of this multiobjective optimization will be a Pareto front that depicts a trade-off between these two design objectives. With the obtained Pareto front, an informed decision regarding the design of stabilizing piles is reached. The effectiveness and significance of the proposed multiobjective optimization-based design framework for stabilizing piles are demonstrated through two illustrative examples: one is the design of stabilizing piles in a one-layer earth slope and the other the design of stabilizing piles in a two-layer earth slope. Further, parametric analyses are conducted to investigate the influences of the pile design parameters on the stability of reinforced slopes.     

垃圾体内部与衬里界面组合破坏稳定分析方法研究

垃圾填埋场沿底坡和背坡衬里界面发生平移破坏的工程实例较多,也有破坏面沿垃圾体内部和底坡的组合破坏形式,相应的计算分析方法有待完善。对组合破坏,根据垃圾体内部破坏面为库仑主动破坏面和组合破坏面上各点安全系数相同的假设,由刚体极限平衡条件,建立组合破坏的稳定计算方法。运用双楔体和组合破坏稳定分析方法对算例和Kettleman Hills填埋场工程实例进行计算分析。结果表明：双楔体法计算得到的最危险平移滑动破坏安全系数大于组合破坏最小安全系数;最危险破坏面是组合破坏面;对Kettleman Hills填埋场,组合滑动面也是可能的滑动破坏面。由此可见,组合破坏是垃圾填埋场可能的破坏形式之一,在进行垃圾填埋体滑动稳定分析计算时应进行组合破坏形式的计算分析。     

Optimal design of groundwater remediation systems using a multi-objective fast harmony search algorithm

A new multi-objective optimization methodology is developed, whereby a multi-objective fast harmony search (MOFHS) is coupled with a groundwater flow and transport model to search for optimal design of groundwater remediation systems under general hydrogeological conditions. The MOFHS incorporates the niche technique into the previously improved fast harmony search and is enhanced by adding the Pareto solution set filter and an elite individual preservation strategy to guarantee uniformity and integrity of the Pareto front of multi-objective optimization problems. Also, the operation library of individual fitness is introduced to improve calculation speed. Moreover, the MOFHS is coupled with the commonly used flow and transport codes MODFLOW and MT3DMS, to search for optimal design of pump-and-treat systems, aiming at minimization of the remediation cost and minimization of the mass remaining in aquifers. Compared with three existing multi-objective optimization methods, including the improved niched Pareto genetic algorithm (INPGA), the non-dominated sorting genetic algorithm II (NSGAII), and the multi-objective harmony search (MOHS), the proposed methodology then demonstrated its applicability and efficiency through a two-dimensional hypothetical test problem and a three-dimensional field problem in Indiana (USA).     

Optimization of reinforced soil embankments by genetic algorithm

A Genetic Algorithm (GA) is described, which produces solutions to the cost optimization problem of reinforcement layout for reinforced soil slopes. These solutions incorporate different types of reinforcement within a single slope. The GA described is implemented with the aim of optimizing the cost of materials for the preliminary layout of reinforced soil embankments. The slope design method chosen is the U.K. Department of Transport HA 68/94 ‘Design Methods for the Reinforcement of Highway Slopes by Reinforced Soil and Soil Nailing Techniques’. The results confirm that there is a role for the GA in optimization of reinforced soil design. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

岩土锚固技术在边坡工程中的应用

通过对一个实际边坡工程的分析，拟定以预应力锚索、土钉墙、喷锚支护等岩土锚固技术为主的加固方素。采用极限平衡原理进行稳定分析和剩余下滑力的计算，参考相关技术规范进行锚索和土钉墙的设计验算，结合现场试验验证锚索的可靠性并确定施工工艺，成功实现了该边坡的加固。实践表明，岩土锚固技术在边坡工程中具有方便快捷、经济可靠的突出优势。     

Quantitative physical model of vulnerability of buildings to urban flow slides in construction solid waste landfills: a case study of the 2015 Shenzhen flow slide

Natural Hazards - A new type of artificial slope, namely the construction solid waste (CSW) landfill, is being built around cities to dispose of waste. These artificial slopes pose risks to...     

预应力锚索加固土质边坡极限平衡稳定性分析

基于滑动面搜索新方法,对预应力锚索加固边坡进行稳定性分析。通过将锚索的加固效应简化为作用在土条(柱)底面上的一个外力,实现了条分(柱)法下二维和三维锚索加固边坡的安全系数计算。经过算例对比分析,验证了本文方法的可行性,然后,在一定程度上研究了锚索倾角、三维滑动体长度L、锚索锚固力F以及水平加固间距S变化时对边坡稳定性的影响。研究结果表明:(1)锚索加固可有效提高边坡的稳定性,同时,也增大了原有边坡发生滑动的范围; (2)随着三维滑动体长度L的增大,三维边坡(包括未加固和锚索加固)的稳定性趋于二维边坡稳定性; (3)单位水平加固间距上的锚固力越大,锚索对边坡的加固效应越明显。     

地震效应和坡顶超载对均质土坡稳定性影响的拟静力分析

基于强度折减技术和极限分析上限定理,假定机动容许的速度场破坏面,考虑坡顶超载、水平和竖向地震效应影响推导了边坡稳定性安全系数的计算表达式。采用序列二次规划迭代方法（和内点迭代方法）对边坡安全系数目标函数进行能量耗散最小化意义上的优化计算,与多个算例的对比验证了其方法和程序计算的正确性;对影响土质边坡动态稳定性的一些因素进行了参数分析,分析表明：随着边坡倾角?、坡顶超载q、水平和竖向地震效应影响系数的增大,边坡稳定性安全系数显著下降;随着坡顶超载q、水平地震效应影响系数kh的增大、竖向地震效应影响系数kv的减小,边坡的潜在滑动面越来越深,潜在破坏范围越来越大。竖向地震效应对边坡稳定性也有一定影响,强震条件下的设计计算必须考虑竖向地震效应的影响。     

考虑龄期分层的固体废弃物填埋场边坡稳定分析

固体废弃物填埋场长期使用过程中,垃圾土的强度参数随着龄期的变化而变化。在进行固体废弃物填埋场边坡稳定分析时考虑按龄期分层,基于极限分析上限理论,提出了转动-平动组合和多块体平动两种破坏机构。通过水平分层土坡算例的对比分析,验证两种破坏机构的合理性和有效性。进而对填埋场算例按龄期分层分析,结果表明,极限分析上限解的安全系数和破坏机制与强度折减有限单元法非常接近,多块体平动机构通过随机搜索所得的最危险滑裂面优于转动-平动组合机构。最后分析西班牙Coll Cardús固废填埋场,此填埋场是按龄期分层的典型复杂填埋场,运用两种破坏机构所得的安全系数和最危险滑裂面与有限单元法相符。算例分析表明,在不考虑水位的情况下,填埋体堆填时间越长越有利于填埋场的稳定。当填埋体按低、中、高龄期分层形成时,填埋场的整体稳定安全系数介于中龄期和高龄期的均质边坡之间。