三维加筋边坡地震稳定性上限分析

基于极限分析上限定理,考虑均匀加筋和三角形加筋两种加筋模式,采用拟静力分析方法推导了一定边坡高度条件下的三维加筋边坡临界加筋强度的计算公式。通过与已有文献结果的对比,验证了所提方法的正确性,并讨论了边坡宽高比、水平和竖向地震力系数对三维边坡稳定性的影响。结果表明:地震力作用下边坡临界加筋强度随边坡宽高比的增大而增加,但其变化速率逐渐减小,当边坡宽高比大于10时,三维边坡加筋强度与二维情况相近;随着水平地震作用的增大,三维边坡临界加筋强度呈非线性增大;随着竖向地震作用的增大,临界加筋强度大致呈线性增加,且随着坡角的增大,竖向地震作用对临界加筋强度的影响更加显著;两种加筋模式下的边坡临界加筋强度值变化规律一致,且三角形加筋模式所需的加筋强度较小,效果较优。最后,针对实际工程提出了一些工程建议。     

锚固岩石边坡地震稳定性拟动力分析

地震易发地区的锚固岩石边坡,需要研究其地震稳定性。对于锚固典型岩石边坡,在考虑水平与竖向地震力、张裂缝积水深度、坡顶超载、锚索倾角、锚索位置、锚索拉力及静水与动水压力等的条件下,运用拟静力和拟动力方法分别推导了不同工况条件下其抗滑和抗倾覆地震安全系数。分析表明,竖向向上地震力有利于锚固岩石边坡的抗滑稳定,而竖向下的地震力有利于锚固岩石边坡的抗倾覆稳定;在相同工况条件下,当岩体放大系数等于1.0时,拟动力与拟静力方法所得锚固岩石边坡地震安全系数相差无几,但是,当岩体放大系数逐渐增大时,拟动力方法所得地震安全系数越来越明显地小于拟静力方法所得地震安全系数。因此,在抗震设计当中适当的考虑岩体放大系数,将会有利于锚固岩石边坡的安全设计。     

基于最大最小原理的三维边坡稳定性探讨

最大最小原理在边坡稳定性分析中的应用,不仅可以检验所建模型的准确性,还可以进一步获得改进计算模型的相关条件。本文利用三维简化Sarma法,分析了滑面剪切力方向采用不同的分布形式引起的稳定系数的变化,计算结果表明,不管采用何种分布形式,当它发生变化时,对应的稳定系数总是存在一个极大值,这就证明了边坡稳定性最大原理在三维边坡稳定分析中的适用性;同时,本文还在一种严格的二维临界滑面搜索算法的基础上,建立了三维临界滑面搜索的算法,利用ZhangXing算例详细分析了目标函数中各变量对稳定系数的影响,结果表明,二维上寻找临界滑面是切实可行的,这也证明最小原理在二维边坡稳定分析中是满足的,三维上则由于三维极限平衡法未考虑三维边坡的边界条件,导致基于三维极限平衡法的三维临界滑面理论上不存在,三维边坡稳定分析结果与最小原理的要求有一定的差异。     

核安全相关边坡与一般边坡挡土墙抗震稳定性验算对比分析

在挡土墙稳定性计算基本原理基础上, 引入《核电厂抗震设计规范》(GB 50267-97) 关于地震系数的规定, 重新建立了安全相关边坡挡土墙土压力和地震角计算公式, 并应用到实际工程中。对比分析显示, 挡土墙按核安全边坡和一般边坡进行抗震验算时, 地震系数、地震角的取值相差较大; 由于按核安全边坡计算时地震力远大于一般边坡, 因此稳定系数远小于一般边坡。      

小山水电站厂房高边坡岩体稳定性研究

本文采用块体极限平衡Sarma法和非线有限单元分析法对小山水电站厂房边坡岩体稳定性进行了分析研究。综合两种方法的计算成果分析, 厂房边坡岩体在自然状态下是基本稳定的, 整体安全系数均大于1.30, 但在边坡岩体内存在部分张应力区和塑性区。若考虑Ⅵ度地震, 厂房边坡岩体Sarma法和有限元计算的安全系数分别为1.18和1.16, 处于极限平衡状态。考虑到长期稳定边坡安全系数大于1.30的规范要求, 需进行一定的加固处理, 保障厂房安全运行。     

地震作用前后极限平衡法和强度折减法的边坡稳定分析对比

分别运用极限平衡法和ANSYS强度折减法对国内某边坡地震作用前后稳定性进行了分析,考虑地震作用时采用了拟静力法施加水平和垂直两个方向的地震力.根据地震作用前后两种方法得到的边坡稳定系数、滑动面、滑动体的对比分析发现,两种方法得出的安全系数、滑动面相差不大,说明了强度折减法运用到边坡稳定分析中是合理的.强度折减法得出安全系数均比极限平衡法略大,这是由于强度折减法考虑了土体的应力-应变关系,使得计算结果更符合实际.通过地震作用前后边坡的水平位移图的对比,总结了一些规律,为地震区边坡的锚固提出相应的建议.     

地震诱发黄土滑坡稳定性评价中的不平衡推力法

以不平衡推力法为基础,同时考虑不同烈度、不同地震力作用方向条件下黄土滑坡的稳定性评价,以宁夏西吉回回川滑坡为例,进行了滑坡稳定系数 K 与地震系数 KS,与地震作用角度β的关系及滑坡稳定性敏感性分析.结果表明地震最危险作用方向与水平方向有一定夹角倾向坡外,且随地震系数增大而增大.黄土滑坡稳定性评价中应该考虑地震最危险作用方向.     

南京市旅游学校西侧山体下蜀组黄土边坡稳定性评价与治理措施研究

以南京市旅游学校西侧山体下蜀组黄土边坡为研究对象,利用极限平衡法和数值模拟法,计算边坡在天然、地震和暴雨工况下的稳定性系数,分析坡体位移和塑性区分布特征。计算结果显示,天然边坡基本稳定,地震和暴雨工况下坡体不稳定;极限平衡法与数值模拟法计算结果基本一致;三种工况下,坡体受地震力和暴雨影响,坡体位移加大,稳定性系数降低,暴雨作用比地震力影响更明显,坡体更容易受降雨影响。通过削坡减载、锚杆加固,设截排水沟等措施治理之后,坡体稳定性系数得到明显提高,边坡不同部位位移较小,边坡处于稳定状态,说明所采用的加固措施合理可行。     

地震作用下加筋土坡临界高度研究

以塑性极限分析理论为基础,假定破裂面为对数螺旋面,考虑加筋机理和地震力的作用,提出了加筋土坡临界高度的计算模型。应用该计算模型,不仅能考虑地震力的作用,而且能考虑不同的加筋机理对临界高度的影响。通过与前人静力试验结果的对比发现,基于复合加筋机理得到的临界高度比基于单一加筋机理得到的临界高度要偏大,且更接近于实测值,表明了该理论及其求解方法的有效性和可靠性。通过对地震作用下加筋边坡的临界高度分析表明,地震力作用下摩擦加筋机理对临界高度基本没有影响,主要是准粘聚力机理在起作用。该方法可对加筋边坡临界高度的设计提供有益的指导和参考。     

考虑地震力作用的边坡水平推力计算

为了减少或者避免地震力作用下边坡破坏造成的损失,很有必要对地震力作用下边坡的稳定性和支护问题进行研究。为了计算地震作用下边坡对支挡结构的的水平推力,将地震力视为水平指向坡外的水平力,并假定边坡滑移面为直线的前提下,利用极限平衡法,推导了斜边坡与二阶竖直边坡水平推力的计算公式,并在此基础上总结出了一般边坡水平推力计算的统一表达式,可为支挡结构的设计提供水平推力。     

基于极限分析法的边坡临界高度及稳定性研究

基于塑性极限分析理论,优化了受到地震力作用的均质土坡在破坏面为对数螺旋面形式时的临界坡高计算模型,并在此基础上,引进强度折减假定,推导了地震作用下边坡的对数螺线破坏形式的安全系数计算公式。该计算模型不仅能考虑地震力的作用,而且能考虑不同安全系数要求对临界高度的影响。通过两个算例将文中提出的模型与传统极限平衡法对比,文中方法计算安全系数较瑞典条分法大,与简化Bishop法计算所得结果非常接近。该方法可对均质边坡临界高度及稳定性分析研究提供有益的指导和参考。     

基于通用条分原理的锚框支护边坡地震动力稳定分析

考虑水平地震力作用与锚框支护作用,分析微分形式的土条受力平衡,推导积分形式的滑体极限平衡,编程搜索求解相应方程组,提出一套基于通用条分原理的锚框支护边坡地震动力稳定分析方法。利用本文所述方法与数值模拟方法,分别计算了某高速公路锚框支护边坡的动力稳定安全系数,两者结果基本相同。进一步探讨了平均锚固力和地震作用系数对该边坡动力稳定安全系数的影响。本文所述基于通用条分原理的锚框支护边坡地震动力稳定分析方法,具有考虑因素全面、计算工作量小的优点,能够为边坡工程的初步设计,包括坡形设计、锚杆优化、抗震验算等,提供一种较为准确的简便计算手段。     

汶川地震中锚固岩质边坡的动力响应特征

岩质边坡的地震响应是当前岩土工程界所关注的重要问题之一。以紫坪铺工程进水口边坡为研究对象,以现场监测数据为基础,从时间和空间的角度综合分析了汶川地震前、后支护荷载和边坡位移的变化特征,并讨论了坡体形态、岩体结构以及支护荷载对地震力作用的协同影响。研究结果表明：受地震力作用影响,坡体变形和支护荷载发生突变,主要受主震影响;地震引起的支护荷载变化量在100 kN以内,未超出设计荷载的5%;边坡水平向产生的永久位移在12 mm范围内,岩体变形深度受结构面分布控制;边坡中部变形最大,沿水平方向具有明显的临空面放大效应,而沿高程方向,没有明显垂直放大效应。研究成果可加深对锚固岩体动力响应机制的认识,同时为以位移控制的边坡工程抗震设计提供参考。     

加筋土边坡地震稳定性动点安全系数分析方法

对于地震作用下的土工合成材料加筋土边坡,边坡内部结构的动力响应十分复杂,按照已有的安全系数的方法评价比较困难。结合安全储备系数的原理,并考虑到水平方向和竖直方向地震荷载的共同作用,提出求解加筋土边坡地震稳定性的动点安全系数时程分析方法。在理论分析的基础上,分别定义加筋土边坡土体、土工合成材料和筋-土界面的动点安全系数,并建立数值模型。根据所定义的动点安全系数,在计算过程中使用开发的计算工具对动力响应过程中的动力特性数据进行记录、计算和存储,得到加筋土边坡数值模型在地震荷载作用下的动点安全系数。分析结果表明：动点安全系数时程分析方法具有良好的工程适用性;动点安全系数时程分析方法对复杂的加筋土边坡工程进行的地震稳定性分析考虑了加筋土边坡不同结构的综合稳定性,比现有的分析方法更明确地反应出加筋土边坡工程中相对薄弱的结构,对加筋土边坡工程的抗震设计提供一定参考价值;相比水平方向的地震,竖直方向的地震作用对加筋土边坡中筋材和筋-土界面的稳定性影响较大,但对加筋土边坡土体稳定性影响较小。     

随机地震作用下滑坡稳定性可靠度分析

应用边坡可靠性分析中常用的蒙特卡罗法,并结合稳定性计算的剩余推力法和Sarma法,研究随机地震作用下边坡的可靠性。以三峡库区黄土坡滑坡为例,分析了地震效应对边坡稳定性的影响。计算结果表明:地震加速度对滑坡稳定性影响显著;竖向地震加速度小于水平地震加速度2/3时,对滑坡稳定性影响较小,大于水平加速度时,对滑坡稳定性影响明显。因此在一般工程设计中,可以只考虑水平向的地震作用,而对于设计烈度较大的大型工程,则应同时考虑水平向和垂直向的地震作用。      

纵波作用下边坡动力响应规律研究

地震工程的观点认为水平地震力是引起岩土体破坏的决定性因素,竖向地震力的影响则微不足道。鉴于汶川地震中表现出竖向地震力对边坡和建筑造成极大破坏,本文利用FLAC软件对不同坡高、坡角的边坡在不同周期、振幅的纵波作用下边坡动力响应规律做了数值模拟研究。结果表明:坡高较低时,振动加速度在1/2坡高以下范围内随高程逐渐增大, 1/2坡高以上则保持不变,当坡高增大时,振动加速度变化出现律动性,坡顶附近较其他部位存在明显的放大; 坡角的增大会造成振动加速度放大幅度的增大; 振动加速度随动力振幅的增大而增大,并呈明显的线性关系; 振动加速度随地震波周期的增大逐渐减小。     

边坡地震失稳概率分析

灾难性地震难以预料、波及面广,地震引发边坡失稳破坏造成的地震地质灾害危害严重,已引起不同学科的广泛关注。如何综合考虑地震作用的不确定性和边坡地震破坏的不确定性,估算边坡地震失稳概率,仍是一个尚未解决的问题。在深入剖析边坡地震稳定性物理力学基础上,区分强度储备稳定性和动力超载稳定性两种边坡地震稳定性涵义,提出边坡对场地地震作用临界抗力概念。采用边坡临界地震动加速度为边坡临界抗力特征参数,架起边坡地震失稳与边坡场地地震作用间桥梁,建立以场地地震作用参数和边坡临界地震抗力为依据的边坡地震失稳概率分析评价体系。从场地地震作用不确定性分析、边坡抗震能力及不确定性分析和边坡地震失稳概率分析3方面介绍边坡地震失稳概率分析方法。该方法对单体边坡地震稳定性分析预测具重要意义。     

地震作用下裂隙对岩质边坡稳定性影响分析

在地震作用下岩质边坡内部裂隙可能开裂扩展,对边坡稳定造成不利影响。利用扩展有限元法模拟岩质边坡内部裂隙在地震作用下的开裂扩展,根据扩展后的裂隙分析边坡潜在滑面,采用矢量和法计算边坡在震前、地震过程及震后的安全系数。结果表明：在汶川地震波作用下LLT1与LLT2裂隙均开裂扩展,开裂方向与水平方向夹角近45°,其中LLT1裂隙顶部开裂至边坡面。震前安全系数为1.75,地震过程中最小安全系数为1.01,震后安全系数为1.05。说明了即便是边坡在震前稳定性较好,但由于地震作用使得裂隙扩展贯通至边坡表面,导致滑体抗滑力降低,边坡震后稳定性显著降低。虽然地震过程中边坡并未失稳破坏,若在震后受到其他外部作用则可能失稳破坏,引发次生灾害。     

圆弧条分法边坡稳定计算参数的重要性分析

采用圆弧条分法计算得到对边坡率，抗剪强度指标，重度，地震力，地下水位，坡顶荷载等7种因素变异下的边坡稳定安全系数。通过正交试验分析得到边坡稳定计数参数的重要性规律。     

金江滑坡地震工况稳定分析与探讨

现阶段滑坡稳定计算大多采用拟静力方法中的极限平衡法,也是现行规范中推荐采用的计算方法。对于大多数滑坡持久工况和短暂工况该方法计算结果与地质理论评价结果基本一致,但对地震工况下的多数计算结果则与实际地质分析结果相差甚远。金江滑坡是白鹤滩水电站近坝区的一个巨型滑坡,在对该滑坡进行极限平衡法分析计算时,首先根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000)土石坝抗震稳定计算中对地震效应的处理方法,计算出滑坡体不同高度上的动态分布系数及相应高度上的水平向地震力和动态分布系数等效值,进而求解出地震力作用于整个滑坡体上的水平加速度折减值,然后再利用该水平加速度折减值进行稳定性计算。结果表明:在地震工况下金江滑坡整体稳定,稳定性系数为1.23~1.45,与实际地质理论分析结果具有较高的一致性,避免了完全按拟静力法计算结果与地质理论分析结果不符的问题出现。