高速公路顺层路堑边坡优化设计方法

高速公路顺层路堑边坡的稳定与否, 直接影响着公路的运行安全, 因此对该类边坡特点进行总结, 确定其研究方法是一项十分重要的任务.首先对高速公路顺层路堑边坡特点进行了总结, 提出了高速公路顺层路堑边坡从野外调查-稳定评价-开挖坡角确定-加固设计的优化设计路线.在此基础上, 以京珠高速公路大悟县境南段为例, 按照高速公路顺层边坡设计思路: 即在分析工程地质条件的基础上, 采用剩余推力法和Sarma法计算了其稳定性, 对影响边坡的各因素进行了敏感性分析; 并根据计算成果确定了最优设计坡角.在保证边坡总体稳定的前提下, 提出了边坡开挖方案及经济合理的边坡锚喷加固设计方案.结果表明该设计方案对工程建设具有很强的系统性和实用性.      

坡顶荷载作用下岩质边坡弯曲倾倒破坏分析

车辆、坡顶堆载等造成的坡顶荷载是影响边坡稳定性的一个重要因素。首先,基于叠合悬臂梁模型和极限平衡理论,建立了坡顶荷载作用下岩质反倾边坡的力学分析模型,推导了坡顶荷载作用下边坡的剩余倾倒力和剩余滑移力计算公式,给出了岩层破坏模式判别条件,并通过大型数学分析软件Matlab将分析方法程序化;然后,通过与离散元模拟结果进行对比分析,验证了所提分析模型的准确性;最后,基于所提分析方法,进行了不同参数的敏感性分析。研究结果表明,坡顶荷载对岩层剩余力的影响较大,但对岩层破坏模式的影响不大;对边坡稳定性较为敏感的切坡角度为50°和岩层倾角为58°,当小于该值时,边坡稳定性将显著提高;层间黏聚力对自重边坡稳定性影响较大;数值模拟与理论分析得到的安全系数较为一致,验证了考虑坡顶荷载作用下弯曲倾倒破坏分析理论解的正确性,可为类似工程稳定性分析提供参考。     

均匀设计与灰色理论在边坡稳定性分析中的应用

采用均匀设计安排试验,运用灰色理论中的灰色关联分析考察边坡稳定性影响因素的主次.结果表明,边坡稳定性影响因素的敏感性由大到小依次为:粘聚力、内摩擦角、重度、预应力、锚索间排距、锚索长度、锚固段长度、锚固角.可见,岩体的抗剪强度指标是影响边坡稳定性的最重要参数,其次是岩体的容重,而预应力锚索的设计参数对边坡的稳定性也有一定影响.这一分析结果为边坡开挖设计和加固方案的优化提供了重要依据.     

路堑边坡稳定性影响因子的均匀设计和数值模拟

将均匀设计引入边坡的稳定性影响因素敏感性分析中,可大大减少试验次数,使试验点在试验范围内均匀分布,得到理想的分析结果。针对杭兰高速公路一典型的路堑边坡,采用均匀设计法,对影响边坡稳定性的7种因素进行了敏感性分析。同时采用有限元数值模拟分析法,针对边坡开挖支护作对比分析,证实了均匀设计的可靠性,得出影响边坡稳定性的因子敏感性由大到小依次为内摩擦角、锚索长度、重度、粘聚力、锚索间距、预应力、锚固段长度,从而为公路路堑边坡的综合治理提供了依据。      

某机场飞行区土工格栅加筋高边坡优化设计

土工格栅加筋土边坡是一种新型的边坡支护结构,对于提高边坡稳定性、节约工程用地、保护生态环境意义重大。为了对机场加筋高填方边坡加固方案进行优化设计,本文以某机场跑道西北角的6#高填方边坡为例,首先基于边坡的地质条件和高填方边坡的实际情况,提出3种不同边坡坡率的加筋土边坡设计方案;其次采用简化Bishop法、Spencer楔形体法以及Morgenstern-Price法分别计算在天然、暴雨以及地震工况下的边坡稳定系数;最后利用有限元法分析3种加固方案下的加筋土边坡在天然工况下的变形特征以及筋材轴力分布规律。结果表明:3种设计方案在天然、暴雨以及地震工况下均能满足边坡稳定性要求,贴坡填筑的多级加筋土边坡的筋材轴力分布规律沿着竖向呈现锯齿状分布,最大筋材轴力在每级边坡的坡脚处突变增大。与加筋土缓坡（坡率1∶1.5）设计方案相比,加筋土挡墙（坡率1∶0.25）在坡高、筋材使用量、护坡面积以及挖填方量等方面均有明显减小。综合考虑稳定性、工程造价以及施工周期,采用加筋土挡墙的设计方案更合理。     

滑坡稳定性评价及治理工程设计软件Slope Designer

主要介绍了Slope Designer 1.2的设计开发思路和主要功能.该软件是基于Windows面向对象技术开发的滑坡稳定性评价与治理工程设计的一体化工程软件,采用Visual C 进行程序设计,包括稳定性分析子模块和抗滑桩设计子模块2部分,可对地震作用、暴雨等不同工况下的滑坡进行稳定性评价和推力计算,并能够对(锚拉)抗滑桩(弹性桩、刚性桩)的弯矩、剪力及侧应力进行计算,最后根据内力计算结果完成配筋计算.在三峡库区兴山县二里半滑坡的应用研究表明,该软件具有很好的工程实用性.     

沪蓉西主干线施谭坝边坡工程最优坡比分析

山区高速公路建设中会遇到大量的边坡开挖,其坡比对工程的设计与投资影响较大。因此研究边坡坡比的优化问 题,具有显著的经济效益和社会效益。为了保证边坡开挖工程既安全可靠又经济合理,在分析边坡工程地质条件的基础上,采用剩余推力法计算天然斜坡的稳定性。并根据规范从经济效益考虑,确定在开挖与支护总费用最低时的边坡开挖坡比为最优坡比。实例分析表明,施谭坝边坡工程的最优坡比为1: 0.65,该稳定性分析方法及最优坡比优化设计方案具有实用性和合理性。     

降雨下边坡开挖支护离心模型试验

为研究降雨下高速公路高边坡在开挖及运营过程中的变形规律及稳定性,以柳南公路改扩建工程某处典型高边坡为原型,利用大型土工离心机及自主研发降雨装置,开展12组不同开挖-支护时序边坡模型试验,通过对边坡从变形至破坏全过程监测,分析不同支护时序条件对边坡稳定性的影响。结果表明:实时支护能有效抑制边坡在水平和竖向的变形,在边坡开挖至第1级和第6级后,坡顶水平变形分别降低33.9%和30.4%,竖向变形降低54%和11.6%;实时支护对维持降雨下边坡稳定状态非常有利,边坡开挖至第2、4、6级后遭遇降雨,其稳定系数降低了10.1%、5.4%、6.5%;相同降雨量下,无实时支护边坡的稳定系数要比实时支护至少降低50%,说明了实时支护对降雨下边坡稳定性的意义巨大。      

基于尖点突变理论的浆砌块石边坡稳定性研究

根据影响浆砌块石挡土墙边坡稳定性的主要控制变量：挡土墙的垂直度i、挡土墙高度h、填料的内摩擦角 、墙后边坡土的重度 、土对挡土墙基底的摩擦系数 、土对挡土墙墙背的摩擦角 等6个因素变量,利用正交设计原理优化试验设计方案,结合库仑理论与力的多边形法,分析计算浆砌块石挡土墙边坡的安全系数,最后用尖点突变理论的突变级数法进一步判断边坡的稳定性。研究结果表明：影响挡土墙边坡稳定性的6个主要控制变量因素的主次关系为 ;在分析挡土墙边坡稳定性时,采用突变级数法进行计算判断,可以直观地判断边坡的稳定情况,从而弥补工程中运用传统的最小安全系数法进行判断出现的模糊不确定的情况。     

永吉高速公路黑潭坪边坡三维稳定性研究

通过对永吉高速公路黑潭坪边坡的野外调查,详细地了解了研究区工程地质条件,探讨了边坡变形破坏机理,结合室内试验和计算反演获取岩土体强度参数,在此基础上建立三维地质模型,运用FLAC3D数值分析软件采用强度折减法对不同工况下的坡体稳定性进行详细分析并提出治理建议。研究表明:(1)边坡变形破坏是内外因素综合作用的结果,岩土体性质不良是边坡变形破坏的内在因素,坡脚便道开挖和地表水下渗是边坡变形破坏的诱导因素;(2)强度折减法应用于边坡三位稳定性分析具有较好的适用性;(3)数值模拟显示采用削坡结合锚固的综合治理措施具有明显的效果。     

边坡稳定性评价MSARMA法及最佳加固力研究

摘要：目前，各行业在边坡稳定性评价和设计中采用的方法主要是极限平衡方法。文章对各种极限平衡方法的特点和适用范围进行了综合评价，在此基础上，提出了适用于岩质高边坡稳定性评价和设计的一种极限平衡方法——MSARMA法和基于该方法开发研制的“边坡工程稳定性MSARMA法评价分析系统”。该方法是在著名的SARMA法基础上改进形成的，同其它极限平衡方法比较，具有推导严格、假设条件较少、实用性强等优点。此系统不仅能够进行在非齐次边界条件下的稳定性计算，而且还能够进行坡面存在荷载和加固力情况下的边坡稳定性计算。鉴于目前边坡工程规模愈来愈大的特点，提出了边坡最佳加固力概念，此概念认为，对于边坡加固工程，应综合考虑各种状态下的边坡稳态，寻找导致边坡失稳最不利因素的组合状态，加固力的大小只要保证边坡在该状态下稳定就行，此时的加固力就是最佳加固力。考虑到岩土工程的复杂性、计算所采用的力学模型、物理力学性质参数等具有的非绝对准确性和确定性，在设计时应在最佳加固力基础上，再增加一定的保险系数，但该保险系数不宜过大，实施时应根据具体工程规模确定，一般应在0．05以内。此时对边坡进行加固既满足边坡的稳定性要求又经济合理。以实际工程为例，展示了MSARMA法广阔的应用前景。     

基于裂隙扩展的多级岩质边坡开挖卸荷破坏路径分析

开挖卸荷作用下裂隙岩体边坡的破坏模式与路径分析是边坡工程灾害研究的热点之一,准确识别边坡的潜在破裂路径对工程安全施工和支护优化设计具有重要意义。依据断裂扩展分析方法,将裂隙扩展判别的理论方法开发并应用于数值模拟分析中,通过裂隙尖端应力强度因子计算、裂隙扩展模式识别、裂隙起裂角演算、裂隙扩展交汇等技术实现了岩体中断续裂隙的起裂、扩展与贯通演化过程的快速模拟;以某高速公路沿线裂隙岩体路堑边坡为对象,采用提出的模拟方法分析了多级开挖卸荷作用下坡体裂隙的扩展机制与边坡的破坏路径。结果表明：裂隙岩体边坡从上至下多级开挖过程中,坡肩裂隙首先起裂,并通过拉张型扩展逐渐发展为优势裂隙;随着边坡下挖,优势裂隙沿坡面向下逐步发生拉张/剪切混合型扩展并与既有裂隙交汇,在边坡中上部形成阶梯状扩展破坏路径;裂隙扩展至边坡下部及坡脚后扩展模式由拉张/剪切混合型转化为剪切型,并最终以弧形剪切面从坡脚出露。研究揭示了裂隙岩体边坡多级开挖卸荷作用下上部阶梯状拉张/剪切混合型破裂-下部弧形剪切型破裂的复合破坏模式,可为边坡工程支护设计和施工稳定性控制提供新思路。     

杨家岭1~#滑坡稳定性影响因素及敏感性分析

杨家岭滑坡区地质条件复杂 ,且严重影响了 2 0 9国道的正常使用 ,本文研究了影响该滑坡稳定性的各类因素及滑坡稳态对这些因素的敏感性问题。研究表明 ,滑坡的稳定性受多种因素影响 ,主要包括滑坡岩土体容重、滑带的c、值、滑体的c、值、滑坡内地下水的动态和地震作用等等 ,其中滑带的抗剪强度指标c、值、地下水作用和地震作用是滑坡稳态的最敏感因素 ,甚至成为诱发因素。文中还通过研究滑坡坡面加固力的大小、方位与稳定系数的关系 ,确立了滑坡整治方案的最佳加固角 ,为滑坡的综合防治提供了可靠依据     

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。     

黄土高边坡稳定性影响因素分析 ——以宝鸡峡引水工程为例

黄土高边坡稳定性受多种因素影响,对高边坡稳定性影响因素进行敏感性分析非常必要。通过建立合理的计算模型,采用灰色关联度法,对影响宝鸡峡引水工程黄土高边坡稳定性的主要因素进行了分析。结果表明,土体的内摩擦角和黏聚力对其稳定性影响最大;采用正交实验分析可知,除土体的内摩擦角、黏聚力和坡高外,地震作用对黄土高边坡稳定性的影响也较大。以上分析表明,抗剪强度指标是影响黄土高边坡稳定的主要敏感性因素,提出了在黄土高边坡稳定性分析时应尽量使抗剪强度指标的选取准确、合理,同时也应考虑边坡高度和地震的影响,进而为黄土高边坡类的工程设计和运行管理提供重要参考。     

Assessing model of highway slope stability based on optimized SVM

Considering the geological hazards attributed to the highway slope, using a common simple model cannot accurately assess the stability of the slope. First, principal component analysis (PCA) was conducted to extract the principal components of six factors (namely, bulk density, cohesion, internal friction angle, slope angle, slope height, and pore water pressure ratio) affecting the slope stability. Second, four principal components were adopted as input variables of the support vector machine (SVM) model optimized by genetic algorithm (GA). The output variable was slope stability. Lastly, the assessing model of highway slope stability based on PCA-GA-SVM is established. The maximal absolute error of the model is 0.0921 and the maximal relative error is 9.21% by comparing the assessment value and the practical value of the test sample. The above studies are conducive to enrich the assessing model of highway slope stability and provide some reference for highway slope engineering treatment.     

Kinematic-based failure angle analysis for discontinuity-controlled rock slope instabilities: a case study of Ren Yi Peak Cluster in Fusong County,China

Natural Hazards - Failure angle, also called maximum safe slope angle, is an important design parameter for rock slope stability analysis and slope excavation. This study aims to scientifically...     

吕梁山区黄土边坡工程地质分区及强度参数选取

在山西省黄土高原综合治理分区图基础上,通过实地调查最典型黄土丘陵沟壑区（I区）的53个典型公路黄土边坡,根据边坡类型、地层组合形式以及边坡破坏模式等要素,将其进一步划分为晋西北（Ia）、晋西（Ib）和晋西南（Ic）3个亚区; 并对53个边坡的黄土进行了强度特征的试验研究,获得了边坡黄土在不同直剪试验方法下的峰值强度、启动强度与残余强度的参数值。根据边坡工程地质特征与工程调查类比,对3个亚区边坡在3种强度参数下的稳定性进行了统计和数值分析,结合应力变形计算实例分析发现:强度参数在不同地域具有明显的差异特征,晋西北区（Ia）降雨少,构造活动不频繁,边坡以坡面破坏为主,采用峰值强度进行边坡设计更为合适; 晋西区（Ib）构造发育,老滑坡较多,且地震活动使得土体强度相对下降,公路边坡设计的强度参数选用残余强度,有较高的安全保证; 晋西南区（Ic）降雨多,优先选用启动强度,能最大程度地避免地质灾害的发生。     

基于均匀试验的半填半挖路基边坡稳定性灰色关联分析法

首先对山区半填半挖路基边坡稳定性影响因素进行了分析,在总体上将其归纳为填料物理力学参数和填方区的几何参数;其次在深入研究边坡稳定影响因素敏感性分析方法的基础上,提出灰色关联分析特别适合于山区路基边坡稳定性这种复杂而且具有不确定性问题的分析和评价,并对传统灰色关联分析中的不足之处加以改进;然后结合均匀试验设计能使试验次数和计算工作量大大减少的优点,建立起基于改进灰色关联的山区路基边坡稳定性均匀试验分析方法;最后用该方法对某山区公路半填半挖路基边坡变形稳定性及强度稳定性影响因素进行了分析。结果表明,填方区填料的物理力学参数和几何参数对半填半挖路基变形均比较敏感,而对于强度稳定性填方区填料物理力学参数比其几何参数敏感,这可为预防和控制该类路基因强度不足失稳及填、挖结合面的差异沉降提供重要指导,为设计、施工及加固提供重要参考。     

湖北赤壁东洲大道工程边坡渐进破坏机理分析

东洲大道工程边坡处于褶皱断裂复合部位,是典型降雨和工程施工扰动引起的渐进变形破坏。本文在剖析其特殊边坡工程地质结构基础上,并建立边坡计算水文地质模型,提出了牵引式边坡稳定分析的部分强度折减不平衡拉力法,其稳定性分析结果表明：首次破坏是由于边坡开挖,表层植被被剥落,水沿着断层进入滑体,从而产生了推移式破坏;二次破坏是在首...