岩石抗剪强度参数的理论概率分布形态研究

岩石抗剪强度参数的概率分布形态是岩石工程可靠度分析和设计的基础。在考虑完整岩石压缩强度为服从正态分布随机变量的条件下,针对Mohr-Coulomb和Drucker-Prager屈服准则的线性系数形式,基于随机变量函数分布理论推导出岩石抗剪强度参数内摩擦角 和黏聚力 的概率密度函数。 和 概率密度函数显示：不仅岩石压缩强度和抗剪强度参数概率分布具有非一致性,而且根据不同屈服准则计算得出的岩石抗剪强度参数概率分布也具有非一致性。在进一步分析屈服准则系数具有不同变异系数和相关系数时的抗剪强度参数概率密度函数特征的基础上,提出根据概率分布的偏度和峰度确定一般情况下抗剪强度参数概率分布形态的方法,从理论上解决岩石压缩强度与抗剪强度参数分布的协调性问题。最后,对大理岩常规三轴压缩试验得出的抗剪强度参数进行大样本统计分析,验证了其概率密度函数理论推导的正确性以及概率分布形态确定方法的合理性。该研究为实际岩石强度概率分析时选择抗剪强度参数合理概率分布形式提供了理论指导。     

某滑坡软弱夹层抗剪强度取值方法的研究

文章主要针对软弱夹层抗剪强度取值所存在的争议，通过对贵州新街子滑坡的软弱夹层分别选择比例极限、屈服极限及峰值作为剪应力值，采用最小二乘法获得比例抗剪强度、屈服抗剪强度和峰值抗剪强度。以参数选取中应用较为成熟的反分析方法推求力学性质参数c、φ值作为判据对以上3种参数进行比较。计算结果表明：本滑坡软弱夹层中由于含泥量较大，而且粘塑性较强，屈服抗剪强度和反分析得到的抗剪强度偏差最小，比例抗剪强度偏差最大，峰值抗剪强度居中。并以此3种抗剪强度进行天然状态下滑坡稳定性验算，结果表明选用比例极限抗剪强度与当前滑坡的地质现象不符，选用峰值极限抗剪强度安全储备较低，而选取屈服极限抗剪强度最为合理。用此参数进行设计，滑坡已经得到了良好的治理。在取值研究中认为采用试验与反分析相结合的方法确定滑坡稳定性计算参数是比较合理的。以上结论为滑坡中软弱夹层抗剪强度取值的选择提供了重要的依据。     

金乐滑坡滑带土抗剪强度参数分析与确定

滑坡滑带土抗剪强度参数是滑坡稳定性分析和治理工程设计的最基本、最重要参数,它的大小及其变化直接影响到滑坡稳定性的计算,并由此得到不同的结果和涉及到治理措施的有效性。通过室内试验、滑带土现场原位大剪试验、反分析值及相似滑坡类比法综合确定三峡库区金乐滑坡滑带土的抗剪强度参数,指出该滑坡滑带土抗剪强度参数的确定和分析应采用多种方法,才可获得合理可行的结果。      

反分析法与室内试验法确定岩质边坡结构面抗剪强度对比研究以西柏坡纪念馆不稳定斜坡为例

岩质边坡结构面抗剪强度是分析边坡稳定性的重要参数。反分析法是视滑坡将要滑动而尚未滑动的瞬间为极限平衡状态,求解滑动面抗剪强度的一种方法,相对于室内实验和原位测试具有成本低的特点,但其普适性较差,对反分析法的应用条件进行研究对该方法在边坡工程中的准确应用具有重要意义。本文用反分析和室内试验两种方法确定西柏坡纪念馆不稳定斜坡结构面抗剪强度,发现对于单滑动面岩质顺层滑坡,直接采用滑坡断面进行反分析获得的结构面抗剪强度与室内试验结果相近,可用于评价同一结构面边坡的稳定性。     

有限数据条件下边坡可靠度分析的Bootstrap方法

基于Bootstrap抽样技术提出了有限数据条件下边坡可靠度分析方法。简要介绍了传统的边坡可靠度分析方法。采用Bootstrap方法模拟了抗剪强度参数概率分布函数的统计不确定性。以无限边坡为例研究了抗剪强度分布参数和分布类型不确定性对边坡可靠度的影响规律。结果表明：基于有限数据估计的样本均值、样本标准差和AIC值具有较大的变异性,这种变异性进一步导致了抗剪强度参数概率分布函数存在明显的统计不确定性。在考虑抗剪强度参数概率分布函数的统计不确定性时,边坡可靠度指标应为具有一定置信度水平的置信区间,而不是传统可靠度分析中的固定值。边坡可靠度指标的置信区间变化范围随安全系数的增加而增大,同时考虑分布参数和分布类型不确定性计算的可靠度指标具有更大的变异性和更宽的置信区间变化范围。Bootstrap方法为有限数据条件下抗剪强度参数概率分布函数统计不确定性的模拟以及边坡可靠度的评估提供了一条有效的途径。     

中里滑坡反分析及强度参数取值研究

中里滑坡位于延吉至图们高速公路右侧 ,由于高速公路路基开挖切断原山脊形成滑坡。在滑坡稳定性评价及滑坡推力计算中 ,滑带土抗剪强度的确定直接影响稳定性评价结果与治理方案设计 ,对该滑体的治理工程造价起着重要的影响。针对中里滑坡目前正处于滑动阶段的特点 ,及滑带土抗剪强度指标的确定在分析计算中的重要性 ,运用反分析方法 ,给出比较合乎实际的滑带土综合抗剪强度指标c、φ值 ,为进一步计算、评价、治理提供可靠的依据。     

水利水电工程岩基抗剪强度参数二维分布模型构造的Copula方法

基于国内103个水利水电工程1 174组岩基抗剪强度试验数据,采用Copula函数研究岩基抗剪强度参数联合分布模型,探讨水利水电工程中岩基抗剪强度参数联合分布模型构建方法。利用最小二乘法求出岩基抗剪强度参数试验数据的相关统计参数,基于AIC准则识别出岩基抗剪强度参数边缘分布。选择4种Copula函数构造岩基抗剪强度参数二维分布模型,探讨了基于Copula函数的岩基抗剪强度参数二维分布模型的优越性。结果表明：水利水电工程岩基抗剪强度参数存在明显的统计负相关性。Copula方法能够构造具有任意边缘分布和任意相关结构的岩基抗剪强度参数联合分布模型,它为构造抗剪强度参数联合分布模型提供了一种简便的工具。已知岩基抗剪强度参数的边缘分布函数和相关系数不能唯一确定岩基抗剪强度参数的联合概率分布模型,在抗剪强度参数边缘分布函数和相关系数完全相同的前提下,不同Copula函数建立的抗剪强度参数联合概率分布模型差异显著。与常用的抗剪强度参数二维正态分布模型相比,基于Copula函数的抗剪强度参数二维分布模型具有较强的灵活性,它能更好地拟合原始观测数据。水利水电工程中惯用小值平均法确定标准值,当摩擦系数取较小值时,不同Copula函数构造的黏聚力的条件累积分布函数差异显著,这将对抗剪强度参数标准值的选取以及相应的设计方案具有明显的影响。     

基于参数劣化的软硬相间顺层边坡稳定性研究

三峡库区侏罗系地层具有独特的软硬相间的岩性组合和结构特征,侏罗系砂泥岩软硬相间地层是该地区典型的易滑地层,是滑坡集中发育的地层之一,也是三峡库区滑坡防治工作中的重点区域。为深入研究软硬相间层状岩质边坡的稳定性,通过对理论概化模型的分析,构建了软硬相间顺层岩质边坡的参数劣化计算模型。考虑风化作用对岩体结构面抗剪强度参数劣化的影响,引入空间变异函数,提出软硬相间层状岩质边坡结构面抗剪强度参数劣化模型,导出软硬相间层状岩质边坡沿层面方向抗剪强度参数劣化的函数表达式,表征了分析点的风化影响厚度与其强度参数的一一对应关系,有利于边坡稳定性的定量分析。利用该函数表达式对沿层面方向岩体的强度参数进行劣化,利用劣化后的强度参数进行稳定性评价,得到分析点至坡面距离与该点稳定系数的对应关系曲线,并结合三峡库区边坡实例进行了验证分析,指出软硬相间层状岩质边坡岩体抗剪强度参数的劣化对其稳定性评价具有较大影响,单平面滑动的稳定分析中抗剪强度参数沿层面恒定分布的假定具有一定的局限性;若不考虑结构面抗剪强度参数的劣化,可能导致稳定性计算结果偏于不安全。     

多发性滑坡破坏过程的监测及稳定性评价

两个多发性滑坡的野外监测，即日本本州岛的Sodechi和Yonaihata滑坡，揭示：即使这些滑坡活动是在粘性土中重复性滑动，但是斜坡破坏的扩展与普通滑动一样。随着斜坡内应变的增加（沿滑动面局部破坏的起因），地表位移同时迅速增加。第三蠕变阶段开始，并产生了大位移的持续滑动。因此。当局部破裂面形成贯通面后，整个斜坡就产生崩塌性滑动。利用环剪试验测定了滑坡粘土的三种抗剪强度参数：（1）完全软化强度参数Ф＇（扰动土的峰值抗剪强度参数），（2）试样分离强度参数Ф＇ss（本项研究新近提出）：以及（3）残余强度参数Ф＇ss稳定性分析表明在地面破坏传播阶段中，Ф＇ss是表示斜坡稳定性的最合适的抗剪强度参数。因此，确定试样的分离强度参数Ф＇ss是分析斜坡破坏扩展机制，并将其应用于斜坡稳定性分析问题的首要步骤。     

基于非线性规划法的滑动面抗剪强度参数优化

实际工程中,由于土质的不均匀性、试验条件限制、取样和运输过程产生扰动等因素的制约,使得岩土抗剪强度参数的试验值与实际相差太大。为了取得可靠的计算参数,有必要对滑动带土的抗剪强度参数C,φ进行优化,本文根据滑坡的变形发展阶段确定了合理的稳定系数后,利用Microsoft Excel非线性规划求解器的既约梯度法,对边坡的抗剪强度参数进行了优化,得到了可靠的滑坡稳定系数和抗剪强度参数。     

福建德化霞碧滑坡渗流稳定性模拟分析

降雨入渗导致土体孔隙水压力的增大造成土体有效抗剪强度的降低,进而发生滑坡。本文建立滑坡饱和-非饱和渗流有限元模型,考虑孔隙水压力随时间和空间任意不规则分布,计算特定降雨量、降雨强度、降雨历时不同滞后时段基于渗流场的滑坡稳定性。     

公路膨胀土路基滑坡处理

某高速公路膨胀土路堑边坡在支护完成后不久即发生了滑坡,通过对滑坡过程和工勘察资料的分析及不同强度参数下的边坡稳定性计算,阐明该滑坡形成的原因,对膨胀土滑坡的防护和整治提出建议.     

基于统计数据的滑坡敏感性因子分析

对奉节县老屋里滑坡进行滑坡敏感性因子分析,以滑坡的主轴断面为计算剖面,基于极限平衡法计算了滑体重度、滑带抗剪强度参数变化时滑坡的稳定系数,参数变化范围以大量的岩土统计参数值为依据。分别保持某一参数不变,作出其余二者与稳定性系数的关系曲线图,并固定一套参数取值方案,比较各参数随稳定性系数的变化趋势,最后得出敏感性分析结果。     

降雨型红层滑坡形成机理研究

以贵州省习水县某红层滑坡为例,在野外详细调查基础上,结合室内力学试验、数值模拟技术,查明该滑坡变形破坏特征,得出节理裂隙、水对泥岩力学强度的影响效应,综合分析并阐明滑坡形成机理.研究表明：该滑坡属于典型的降雨顺层滑坡,滑坡的形成是由降雨、地形、开挖以及岩土体性质综合所致.开挖为滑坡的剪出提供临空面,降雨过程中坡体渗流场显著变化,在强/中风化层界面逐渐形成连续饱和带,开挖所引起的渗流路径改变最终反映在开挖断面附近形成较大的饱和区.各监测点孔隙水压力均呈现出持续增长趋势,随着高程增大,孔隙水压力变幅逐渐减弱.节理裂隙的发育使泥岩强度弱化,遇水后节理裂隙、水的综合作用使泥岩强度发生极大衰减,内聚力降低82%,内摩擦角降低57.9%,内聚力受影响程度高于内摩擦角,进而影响坡体稳定性,在自重势能下沿层面向开挖临空方向滑动剪出,最终造成剪出口前部房屋严重损毁.     

基于蒙特卡罗法的多级黄土滑坡可靠性分析

滑坡稳定性分析目前工程中一般采用极限平衡算法。为了确定滑坡的稳定性系数,在计算过程中要将岩土体、计算模型简化,忽略一些影响滑坡稳定的次要因素,把影响滑坡稳定的各种主要因素作为确定参数。由于滑坡岩土体本身的非均质性及其参数确定具有随机性和变异性,用唯一的稳定系数不能客观地反映整个滑坡的真实安全程度。以陕西省夏呀河滑坡为例,通过野外详细调查、工程勘探和室内土工试验,初步确定该滑坡存在四级滑动面,难以用简单的单一滑动面计算其稳定性。因此,先采用推力传递系数法对滑坡体上的四级滑坡分别进行滑坡稳定性计算,得到该滑坡体上的四级滑坡稳定系数。再采用蒙特卡罗法对该四级滑坡进行可靠性分析,得到其可靠度,定量地表达夏呀河四级滑坡的安全程度。同时对比分析夏呀河四级滑坡的稳定系数和失稳概率,综合评价该滑坡体上的四级滑坡的稳定性及其风险概率,为滑坡的工程治理及预测预警、灾害危险性评价提供依据。     

极限蓄水位下洞坪水库大沟湾滑坡稳定性预测

滑坡灾害具有很强的空间变异性和随机性,应作非线性动态系统考虑。利用传递系数法,反演出极限蓄水位时大沟湾滑坡在不同安全系数下临界状态的剪切强度参数关系,对试验得到的剪切强度参数进行分析,结合工程地质类比法,由统计方法得到滑带土剪切强度参数的分布规律,并生成随机剪切参数。假设Mohr-Coulomb准则在滑坡体自重应力范围内服从线性分布,由试验参数在? -? 坐标内的分布曲线,结合天然状况下滑坡体正应力范围得到c-? 包络多边形,由此考虑剪切参数相关性,筛选出有效的随机剪切参数。通过Monte Carlo模拟,统计有效样本与反演得到的不同安全系数条件下极限平衡c-? 关系曲线的位置分布关系,得到不同安全系数滑坡的破坏概率。对极限蓄水位条件洞坪水库大沟湾滑坡稳定状况进行预测,结果表明,滑坡届时处于极高风险状态,稳定性很差。结合蓄水过程中两次对滑坡体实地考察得到的滑坡体变形特征表明,研究结果吻合。     

Effects of the foot evolution on the behaviour of slow-moving landslides

The paper presents a time-dependent 2D numerical model which has been developed with the purpose of highlighting the effects of the slope foot evolution on the behaviour of slow-moving landslides. The model allows to quantitatively analyse how foot mass variations can influence the stability and the movement rates of the landslide.The landslide body is modelled as composed of two rigid blocks sliding on two different planes and interacting through a common boundary, which position is assumed fixed during the analysis. A finite difference approach is used to discretize the time. For each time increment, changes in model parameters are allowed, including variations in shearing resistances, groundwater level and block masses (in order to simulate foot erosion). During each iteration, the overall stability of the system is checked computing the safety factor, assuming that the percentage of mobilized shear strength is the same for the three surfaces. If the system is not stable or if it is not at rest, the velocity of the system is computed solving the momentum equations for the two blocks taking into account destabilising and resisting forces, the mechanical interaction between the blocks and viscous components. Computed velocities are iteratively used to compute mass accumulation at the foot, which in turn results in a change of the stability condition of the system.Examples are provided in order to highlight the roles of the model parameters. Finally, the application to a real landslide (Vallcebre, Spain) is presented which shows the advantage of considering the foot mass in the analysis of the displacement trends and the possibility to take into account the foot erosion in the long-term behaviour of the slope.     

香港大屿山残坡积土的残余强度试验研究

粘性土的残余强度是边坡稳定性评价、桩基与土的相互作用机理研究及填土边坡设计中的重要参数。本文在综述大量文献的基础上,结合香港大屿山火山岩风化残坡积土的残余强度试验研究,分析了残余强度的测试方法和影响残余强度的因素。研究结果表明,残余强度与有效法向应力间具有明显的非线性关系;与单剪测试结果相比,多级剪测试结果明显偏高。     

含软弱夹层板岩抗剪强度试验及表征方法

在微机控制岩石剪切试验机上,针对预裂的含薄层黏土充填结构面板岩试件,进行不同法向应力下的结构面直剪试验,发现:结构面直剪试验中,并不是整个结构面都参与抗剪工作,只有部分结构面发挥抗剪作用,而且发挥抗剪作用的有效摩擦面积随法向应力的增大而增大,但是增大速率逐渐减小。基于整个结构面发挥抗剪作用的假设,获得了结构面表观剪应力-剪位移关系曲线,拟合计算了结构面表观抗剪强度指标;同时基于每次直剪试验中结构面部分区域发挥抗剪作用的假设,获得了结构面有效剪应力-剪位移关系曲线,拟合计算了结构面有效抗剪强度指标。对比两者发现:结构面抗剪强度指标中,内摩擦角与发挥抗剪作用面积的选取无关,黏聚力则受发挥抗剪作用面积选取的影响;基于结构面有效摩擦面积计算得到的有效黏聚力,相比表观黏聚力,提高了95%。本文研究成果对于滑坡工程治理方案的评估与选择具有重要的意义和价值。     

滑坡推力计算的改进Janbu法

滑坡推力是边坡治理工程的基础资料。本文探讨了通过改进 Janbu法来计算滑坡推力 ,并进行了详细推导。应用表明 :它不但可以指出推力分布情况 ,同时也指明了治理工程的部位及其应提供的抗力大小 ;改善坡体的强度参数 ,对于减小推力也是有益的。