非饱和冻土的强度分析

冻土的强度是由土颗粒与冰的结合强度所决定,冰含量(或初始含水量)和干容重是非饱和冻土强度的主要影响因素.干容重越大,土骨架能够承受荷载的有效面积越大,冻土的强度也越大.同样干容重下的非饱和冻土,冰含量越多,冰与土颗粒的结合面积越大,承受的荷载能力增强,冻土的强度越大.为此,提出冰饱和度的概念,建立了非饱和冻土强度与饱和冻土强度关系,它涵盖了干容重和冰含量的影响作用,揭示了非饱和冻土强度的机理.通过试验验证,该关系式与试验结果具良好吻合.     

Static Liquefaction Analysis Considering Principal Stress Directions and Anisotropy

Static liquefaction failure of a sloping ground occurs when the shear stress applied by a monotonic triggering load exceeds the undrained yield (peak) shear strength of the saturated liquefiable cohesionless soil. Current practices for determining the in-situ undrained yield strength for ground subject to static shear stress either rely on a suite of costly laboratory tests on undisturbed field samples or empirical correlations based on in-situ penetration tests which do not account for the effects of anisotropic consolidation, intermediate principal stress, and mode of shear on the degree of strain-softening and brittleness of cohesionless soils. This study investigates the effects of variations in the direction and relative magnitudes of principal stresses associated with different modes of shear and ground slopes on static liquefaction failure of cohesionless soils. Empirical relationships are developed between soil brittleness index and maximum excess pore water pressure ratio to characterize soil shearing behavior observed in a database of 271 undrained laboratory shear tests collected from the past literature. The application of these relationships for estimating the static liquefaction triggering strength of cohesionless soils under sloping grounds is described for plane-strain boundary conditions and the results are compared with those back-calculated for several cases of static liquefaction flow failures. The proposed procedure incorporates variations in mode of shear and initial stress anisotropy in an empirical formulation based on in-situ penetration tests.     

降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的影响

降雨往往是引起边坡失稳的主要促发因素.根据某算例,采用极限平衡分析方法,讨论了土体的初始体积含水率、降雨的强度、降雨时间对边坡稳定性的影响程度.     

土体抗拉强度对均质边坡稳定性的影响

目前对均质边坡稳定性受岩土体抗拉强度影响程度的看法不一,尤其是对不同坡度的边坡受抗拉强度的影响甚至有相反意见。基于有限差分程序FLAC^3D提供的考虑张拉-剪切复合破坏的Mohr-Coulomb准则,采用强度折减法对多个典型均质边坡进行一系列数值计算,研究土体抗拉强度对不同坡度边坡稳定性的影响。结果表明：边坡越陡,土体抗拉强度对安全系数的影响越大;抗拉强度取值对直立边坡的稳定安全系数及变形破坏特征影响显著,对45°及以下边坡的影响相对较小。总体来说,对于坡角超过60°的陡坡,土体抗拉强度不同引起的边坡安全系数变化幅度可达10%以上,应在边坡稳定分析中特别注意,避免因土体抗拉强度取值过大或过小而导致计算结果偏于危险或过于保守。     

降雨对土质边坡稳定性影响分析

从降雨对土体抗剪强度的影响、降雨对土体重度的影响、降雨形成的水压力及降雨对土体的化学作用四个方面分析了降雨对边坡稳定性的影响。并通过一个因降雨而失稳的滑坡实例介绍其整治措施。     

软基边坡稳定分析讨论

通过对边坡稳定分析中容易混淆的几个问题进行讨论，以及对三本典型的规范进行了比较，为规范在工程设计中的应用提供了一定的参考价值。     

Design Charts for the Stability Analysis of Unsaturated Soil Slopes

Simple limit equilibrium analyses can be performed to determine the Factor of Safety (FOS) against slope failure of unsaturated soil slopes. However, many of the input parameters needed for these analyses are highly variable, and the FOS value obtained is critically dependent on assumptions made by the designer. This paper describes a suite of reliability analyses on unsaturated soil slopes performed using an invariant reliability model. The results are presented in design charts from which a designer can choose the FOS value required to ensure a given target reliability index for a slope. The approach ensures that despite the variability of input parameters the slope will have a probability of failure of 2.23% or less.     

Stability Analysis of Slope Considering the Energy Evolution of Locked Segment

Geotechnical and Geological Engineering - Researches on the energy evolution of the key blocks is helpful to reveal the failure process of locked-segment type slope, whose stability is governed by...     

考虑天然气水合物上覆层不排水抗剪强度深度变化的海底斜坡稳定性影响分析

天然气水合物分解可以诱发海底斜坡失稳对海底工程设施产生造成破坏影响。因此,海底斜坡稳定性状态评价对海底工程设施选址、安全运行具有重要意义。文章根据南海北部神狐海域水合物富集区工程地质特征,采用有限元强度折减法分析了斜坡几何参数、土层强度变化,以及水合物储层特征等因素对水合物分解前后海底斜坡稳定性的影响规律。结果表明,未考虑水合物分解时,海底斜坡稳定性主要受控于斜坡坡度和土体强度,且主要表现为浅层滑坡。考虑水合物的分解时,水合物层强度降低会对斜坡的整体稳定性产生影响,但同等上覆层条件下最危险滑动面位置受水合物层埋深影响较大,且存在受地形几何特征与上覆土层强度控制的临界埋深。埋深大于临界埋深时,水合物分解对斜坡稳定性的影响较小,最危险滑动面位置位于上部浅层,表现为浅表层破坏。小于临界埋深时,最危险滑动面位置则经过水合物层,表现为深层滑坡。根据目前模型中的水合物层埋深条件,水合物分解后的深层滑动面安全系数仍高于浅部地层,意味该海域水合物开采仍需要关注浅层海底滑坡灾害的影响。     

基于广义Hoek-Brown强度准则的岩质边坡稳定性分析

为了对带有垂直裂隙的岩质边坡进行稳定性分析,基于极限分析上限法,引入广义Hoek-brown准则对最危险滑移面上的旋转破坏机制和稳定性进行分析,利用拟静力法等手段计算地震力、水压力和均布荷载等不同条件下岩质边坡稳定性的变化,并将外荷载与在滑动面上耗散的能量的比值作为稳定系数,推导出了带有垂直裂隙的岩质边坡的稳定性分析上限解。案例的计算结果表明:基于广义Hoek-Brown强度准则的上限法计算出的结果较极限分析上限法保守,安全系数差距在10%左右;本方法对于有多条裂隙影响的边坡可以分别分析不同裂隙的前部所形成的潜在滑坡体的稳定性并进行对比以选取最危险的滑动块体进行分析。     

基于FLAC强度折减理论的边坡稳定性研究

将强度折减理论与FLAC软件相结合,利用FLAC软件后处理功能,动态显示广义剪应变增量及塑性区的演化情况,分析土质边坡的稳定性.以静力平衡计算收敛、特征部位位移突变及剪应变增量贯通情况为失稳判据判断边坡稳定状态,求得边坡的稳定系数Fs,并搜索到土坡的临界滑裂面.将计算结果同国际标准算例结果进行比较,二者具有较好的一致性.表明基于FLAC的强度折减法进行边坡稳定性分析,可以较形象地反映边坡潜在滑移面的动态演化规律及具体位置,求出边坡稳定系数,进而合理评价边坡的稳定状态.     

力学、几何参数对土质边坡稳定的敏感性分析

基于FLAC2D有限差分软件,采用强度折减法求解不同条件下的48个土质边坡的稳定系数.采用灰色系统理论中的灰色关联分析方法,对边坡稳定进行敏感性分析,通过建立边坡的灰关联数据矩阵,并对数据矩阵进行无量纲化处理,计算出各影响因素变化与边坡稳定系数之间的灰关联系数和灰关联度,从而确定各因素对土质边坡稳定系数变化的敏感性大小.结果表明,土体的粘聚力、重度、内摩擦角对边坡稳定性的影响最为敏感,剪胀角、坡角、坡高的影响次之,为实际边坡工程的合理有效设计及边坡治理提供了参考依据.     

岩质边坡稳定性分析中极限平衡法与有限元法的对比

根据工程实例 ,对一公路岩质边坡稳定性采用极限平衡法与有限元法分别进行计算 ,对比二者之间的差异 ,分析产生差异的原因。在安全系数的选用上提出了建议。     

降雨入渗条件下非饱和黏土边坡稳定性分析

大量研究表明,主要且直接诱发边坡失稳的主要因数是降雨,雨水入渗对非饱和土质边坡稳定性的影响最大。分析非饱和黏土边坡基质吸力和渗流场影响,采用有限元软件FLAC2D建立非饱和黏土边坡的数值模型,研究计算在降雨强度不同条件下,降雨时间相同和降雨总量相同这两种情况对边坡稳定性的影响。结果表明:非饱和黏土边坡内部的剪应变增量随降雨强度的变大而增大,边坡的位移也和降雨强度呈正相关关系,降雨强度越大越容易造成黏土边坡表层失稳。     

基于Morgenstern Price法和强度折减法的边坡稳定性对比分析

应用Morgenstern-Price法和强度折减法,对云南省宣威市万家口子水电站附近的九子崩塌堆积体的主滑体进行稳定性分析,考虑了正常蓄水位、库水位下降和地震作用时的正常蓄水位、库水位下降4种工程情况。结果表明：Morgenstern Price法所得稳定系数随着蓄水位的下降而减小,在考虑地震作用的情况下,稳定系数也相应降低;强度折减法所得数据则不一样,蓄水位不同时,稳定系数则变化不大。相同蓄水位情况下,考虑地震时稳定系数有所减小,强度折减理论对于简单的均质土坡可能会得到与极限平衡法接近的稳定系数和滑动面,但对于非均质（如成层）土坡,则会有较大的差异性。Morgenstern-Price法使用条分法对滑动岩土体进行受力分析,针对的是人为假定的土体极限平衡条件,不能提供边坡的位移信息,需在计算中事先假定出若干个滑动面;强度折减法通过降低材料的强度参数来达到极限平衡状态,能够考虑土体的应力-应变关系,同时能给出边坡的位移信息,但是缺乏统一的边坡达到极限破坏的判断标准。2种方法都可为边坡稳定性提供有效的分析与评价。     

正常固结饱和土总应力强度指标的有效应力分析

基于土的有效应力原理,从库伦定律和莫尔-库伦强度理论表达式探讨了抗剪强度与总应力呈线性关系应满足的应力条件;讨论了UU和CU剪对应的应力务件,从理论上证明了其强度包线的存在性并推导了相应的总应力强度指标表达式,分析了破坏时破坏面上的有效应力.     

非饱和土抗剪强度研究方法的探讨

介绍了目前岩土工程界提出的新的非饱和土抗剪强度公式,并用试验证实了非饱和土抗剪强度与含水量的指数函数或幂函数关系,为非饱和土体抗剪强度公式应用于工程实践提供了依据.     

基于DDA方法的膨胀土边坡稳定性研究

非连续变形分析方法（DDA）是近年来发展起来的数值计算方法,其以新颖的思想、先进的数值技术,得到了学术界的认可和广泛关注。针对宁明高速公路膨胀土路堑边坡破坏的特点,建立地质模型和计算模型,编制了二维DDA程序,对DDA理论模型进行了推广和发展,将非饱和土的本构模型引入程序。对非连续变形分析方法中的控制参数设置进行了探讨,应用DDA程序模拟了膨胀土边坡破坏特征。程序计算结果与工程实际情况比较吻合,验证了程序的合理性和有效性,分析成果可为设计、施工提供参考依据。     

土体-大气相互作用下土质边坡稳定性研究

土体-大气相互作用是指在多种气象要素共同驱动下,地表浅层土体与大气之间进行物质交换与能量传递的复杂过程.受全球气候变化影响,近年来极端气候事件频发.土体的工程性质在日益严峻的气候环境下发生剧烈变化,产生了大量滑坡灾害,给岩土和地质工程领域带来许多新挑战.系统总结了降雨、气温、空气湿度、风以及太阳辐射5个主要气象要素影响边坡稳定性的机制,分析了土体龟裂、地表植被和土体-大气相互作用之间的关联效应.通过介绍各因素在改变边坡稳定性过程中发挥的作用,构建了一个包括气象要素、土体龟裂以及地表植被的土体-大气相互作用分析体系.该体系为今后土体-大气相互作用下土质边坡稳定性研究确定了关键研究问题,所揭示的作用机理可为今后同类研究提供参考.针对该课题的研究现状,笔者提出了今后的研究方向和重点,包括土体-植被-大气相互作用的理论模型、气候作用下冻土坡体失稳机理、极端气候工程地质作用的生态调控措施三个方面.      

Numerical Simulation of Moisture Movement in Unsaturated Expansive Soil Slope Suffering Permeationq

This study develops a way of analyzing moisture movement in unsaturated expansive soil slope. The basic equations and the integrated finite difference method for moisture movement in unsaturated soils are briefly described, and the calculation code MFUS2 has been developed. The moisture movements in unsaturated expansive soil slopes suffering precipitation were simulated numerically. The simulation results show that expansion or contraction must be taken into account in an analysis model. A simplified equivalent model for calculating rainwater infiltration into expansive soil slopes has been developed. The simplified equivalent model divides the soil slope into two layers according to the extent of weathering of the soil mass at depth. Layer Ⅰ is intensively weathered and moisture can be fully evaporated or rapidly absorbed. The moisture movement parameters take into account the greater soil permeability caused by fissures. Layer Ⅱ is unweathered and the soil is basically undisturbed. The moisture movement parameters of homogeneous soils are applicable. The moisture movements in unsaturated ex- pansive soil slopes suffering precipitation were simulated numerically using the simplified equivalent model. The simulation results show that the moisture movement in the expansive soil slope under rainfall permeation mainly takes place in the extensively weathered layer Ⅰ which closely simulates the real situation.