锚固力在边坡加固中的工程应用

假定滑面正应力分布为含有待定参数的插值函数,利用力和力矩平衡方程推导出锚固力作用下边坡安全系数显式解和给定安全系数要求的锚固力系数解析解。并把这种方法用在边坡加固的实际工程中,发现在锚固力作用下,滑面上正应力分布比较连续,条间力分布也比较合理,而且其方法计算过程简单,易编程实现,便于工程应用,其计算精度也在严格极限平衡法限定范围内,同时克服了传统方法导致滑面正应力反常的缺点。另外,该方法与岩土边坡动力学方法相比较,结果是一致的,说明该方法是可行的。     

边坡三维端部效应分析

利用基于滑面正应力修正的三维安全系数解法,研究三维滑体端部作用对安全系数的影响。假设滑体中部为圆柱体,端部为椭球面,计算了一系列不同几何参数组合的滑体三维安全系数。结果表明,当滑体宽度L与高度H的比值(L/H)逐渐增大时,三维安全系数F3与主滑面二维安全系数F2的比值(F3/F2)逐渐减小,当L/H=2时,F3/F2最大为1.3;当L/H=5时,F3/F2最大为1.1,当L/H > 10时,F3/F2 < 1.05,此时可忽略端部效应。分析还发现,当土体摩擦角愈大,F3/F2将有所减小,即三维端部效应将有所减弱。     

边坡锚固力计算方法及工程应用

假定滑面正应力分布为含2个待定参数的拉格朗日插值函数,推导出含锚固力作用的滑体水平力、垂直力和力矩平衡方程,直接得到满足给定安全系数要求的锚固力系数解析解。这种锚固边坡计算方法克服了传统方法导致滑面正应力突变的缺点,且计算过程极为简便,并成功应用于实际边坡加固工程。     

边坡安全系数的多解性讨论

边坡安全系数计算结果直接影响边坡工程设计,而极限平衡法不能给出唯一的安全系数值,研究边坡安全系数的多解性,有助于对边坡稳定性计算结果有一个合理地判断与取舍。先假定滑面正应力的初始分布,然后采用含有3个待定参数的拉格朗日函数对其修正,保证滑体满足所有的力与力矩平衡条件;设定一系列安全系数分别求解平衡方程组,得到对应的待定参数值;最后根据滑面正应力分布的合理性判断边坡安全系数的合理范围。算例表明,圆弧滑面合理安全系数范围在5 %以内,而任意形状滑面安全系数最大取值范围可达15 %。     

初始滑面正应力假定对一般三维边坡稳定性影响

基于滑面正应力修正的边坡安全系数显示解法,研究滑面初始正应力分布对边坡稳定性的影响。假设滑面的初始正应力分布,用含有待定参数的修正函数对其进行修正,使滑体满足所有方向的力和力矩平衡条件,推导出满足所有平衡条件的安全系数方程,得到边坡安全系数值,对边坡稳定性进行评判分析。结果表明,对于三维对称边坡,不同初始滑面正应力分布对边坡稳定性影响较小,安全系数最大差别控制在5%以内;对于一般三维形状边坡,不同初始正应力分布对边坡稳定性影响较大,三维安全系数的差别在6.2%,与其他方法的差别最大达到28.7%,需要进一步验证滑面正应力分布的合理性才能应用于工程实践。     

基于滑面正应力分布的爆炸震动荷载作用下边坡稳定性分析

假定滑面正应力分布为2个待定参数的拉格朗日函数,推导出爆炸震动作用下滑体的水平力、垂直力和力矩平衡方程。通过算例分析证实计算方法的可行性,说明爆炸振动拟静力系数与边坡安全系数的关系。研究结果表明,垂直向下、水平指向坡外的爆破振动荷载以及两者的联合爆破荷载对边坡稳定性安全系数有很大的影响;爆破荷载拟静力系数从0增加到0.3 ,每步增加 0.05,爆破振动水平指向坡外时,边坡安全系数减少6.65%～23.54%,爆破振动垂直向下时,边坡安全系数减少1.18%～2.52%, 联合爆破荷载的方向对边坡稳定性也有影响。