平面剪切岩质边坡滑裂面的确定及稳定性分析

由于传统搜索方法对岩质边坡滑裂面的确定无法兼顾效率与精度,如何迅速准确确定潜在滑裂面仍然是个难题.极限平衡法在岩质边坡稳定性分析中备受认可,采用岩质边坡平面剪切滑动模型,以滑裂面的倾角来表征潜在滑裂面的位置;基于极值法,推导了极限平衡条件下平面剪切破坏型岩质边坡潜在滑裂面的解析解,并结合香港秀茂坪路边坡对其准确性进行了...     

变质片岩区边坡稳定性的块体理论分析

变质片岩区的边坡破坏与结构面和坡面的组合密切相关,块体理论在分析结构面和坡面组合方面有独特的优势。本文以秦岭北坡西安市黑河水库左岸108国道边坡为例,说明变质片岩区边坡稳定性的块体理论分析方法。作为准备工作,本文编制了块体理论相关程序和制作等密度图的相关程序。通过现场调查,本文将黑河库区108国道沿线边坡分成了15段,其中有4个潜在崩塌段。针对这4个潜在崩塌段,本文在每段中选取一个典型点,借助自编程序,使用块体理论分析方法寻找可动块体、关键块体并计算剩余下滑力。计算所得关键块体的结构面组合形式和实际相吻合,所得剩余下滑力计算结果表明4个潜在崩塌段中有3段崩塌危险性较高,且需要采取工程措施以防止崩塌阻断108国道。说明了变质片岩区边坡稳定性的块体理论分析方法,对变质片岩区其他工程具有一定借鉴意义。     

块体理论在潜在崩塌体稳定性分析中的应用

随着国民经济的快速发展,公路、铁路、水利水电、矿山等工程建设的高陡岩质边坡越来越多,崩塌的问题就越来越突出。由于崩塌地质灾害给公路、铁路工程建设和运营安全造成严重的威胁,为了有效防止崩塌地质灾害的发生,保护人民生命财产的安全,文章提出在边坡工程地质调查基础上,采用块体理论,预测边坡潜在的崩塌范围。而块体理论是近年来发展和完善的一种适合于岩体稳定性分析的行之有效的工程分析方法。文章采用块体理论中的矢量分析法与赤平投影相结合的方法,用Matlab软件开发了相应的计算机程序,将其应用于潜在崩塌岩体的稳定性分析,可自动找出可动块体,为崩塌地质灾害的监测预报以及治理等提供了依据。     

岩质边坡锚固力求解的块体极限平衡理论改进

发育大量节理且走向平行于边坡、倾向坡内的岩石边坡容易发生倾覆破坏.治理此类边坡使用最多且最有效的工程措施就是锚杆,或削方减缓坡角,因此,求解锚杆的合理锚固力至关重要.为此,在考虑了块体的倾覆失稳与滑动失稳时,Goodman and Bray提出了块体极限平衡理论.它是在块体理论的基础上提出来的,假设条件与块体理论一致,与块体理论相比,极限平衡理论考虑了倾覆破坏.极限平衡理论认为块体宽度t是均一的.已有研究发现,块体宽度t对锚固力的影响作用较大当宽度t很大时,块体很稳定,不需要支护;随着t的减少,锚固力渐渐增大;当t趋于0时,锚固力存在一个渐进值,在许多情况下,这个值不是无穷大.为了求得最大的锚固力,本文用积分方法对一个等效均质边坡推导了求解锚固力的一般表达式,列举了主要的步骤.该方法的基本思路如下在块体理论与块体极限平衡理论的基础上,假设块体宽度为无穷小(dx),这时整个边坡没有稳定区域(除非滑动面水平),根据边坡的两种破坏模式(即滑动破坏与倾覆破坏)把极限平衡理论的方程变为微分方程,然后从边坡后缘往前缘积分,得出求解锚固力的一般表达式.用该方法求得的锚固力为上限值,但是在坡高比块体厚度大20～30倍时,此解是比较符合实际的;当块体厚度比较大时,所需的锚固力可适当减少.这样避免了锚固力太小而造成的工程失稳现象或锚固力太大而造成的经济损失.     

边坡岩体块体稳定性分析系统的开发与研究

提出了复杂形态块体几何建模的切割法, 在此基础上, 对石根华等人提出的块体理论作了改进和完善。并基于Windows操作平台, 开发了一套实用方便、实用的边坡岩体块体稳定性分析系统。经大量的实例 (例如三峡工程船闸高边坡 )检验结果表明, 该系统可以作为对边坡中复杂形状块体稳定性进行现场快速评价的实用工具。     

基于强度折减法确定边坡临界滑面的小波变换法

临界滑面的确定一直是岩土工程界研究的热点问题。利用有限元-强度折减法对二维边坡进行稳定性分析时,对于进入极限平衡状态的边坡而言,沿边坡深度方向的等效塑性应变最大值点一般也就是临界滑面上的点。然后通过预设一组相互平行且与坡面近似垂直的直线,找出各直线上等效塑性应变的最大点,可得到一系列呈波动状分布的点,这些点构成了一组一维的信号函数;再利用小波分析对数据进行平滑处理就可得到边坡的临界滑面。通过经典算例分析并与Spencer法等前人的研究成果比较,结果表明该方法是合理有效的,可以用于边坡临界滑面的确定。     

基于块体单元法的岩石边坡安全系数研究

岩石边坡因其结构面数量众多、块体系统及其滑动方式复杂,给危险块体组合的搜索及其安全系数计算带来很大困难。基于块体单元法,对岩石边坡中的危险块体组合搜索及其安全系数的计算方法进行了研究。首先,在块体元强度折减计算的成果下,根据屈服面贯通理论提出搜索危险块体组合的新方法;然后,对安全系数计算方法进行研究,建议在位移突变判据下采用双线性交叉法计算安全系数;最后,进行了单面、双面和多面滑动以及复杂块体系统的算例分析,并与刚体极限平衡法计算结果进行了对比。结果表明,由于块体单元法考虑了力与力矩的平衡及结构面上应力的非均匀分布,其计算结果更准确。该方法有望广泛应用于复杂岩石边坡稳定分析。     

岩石边坡的危险滑动块体组合研究

在完善刚体极限平衡分析矢量法的基础上 ,采用树状结构深度优先的启发式搜索 ,建立了对岩石边坡寻找最危险滑动组合及相应整体抗滑稳定安全系数的方法。 该方法已用程序实现 ,并在小湾高拱坝坝肩稳定分析中成功地进行了应用。     

汤屯高速公路某变质砂岩边坡块体稳定性评价

汤屯高速公路存在大量变质砂岩组成的高边坡,岩体质量一般较好,但结构面发育,组合形成大量潜在失稳块体,这些块体的稳定性状况直接影响边坡安全.本文选取一个典型边坡,通过对边坡结构面详细地质素描,查明构成可能失稳块体的边界条件,并利用块体理论对可能失稳的块体在各种工况下的稳定性进行计算,并结合块体工程特性,对边坡的稳定性进行系统评价.该研究成果对该边坡的支护优化设计提供了基础资料,同时对同类型的边坡设计具有一定的指导意义.     

基于GIS的边坡稳定性计算方法研究

结合GIS（地理信息系统）的空间分析能力和滑动面正应力分布假定模型,建立了基于栅格单元的三维边坡极限平衡模型,提出了基于GIS的边坡稳定性计算方法。该方法首先建立了基于栅格柱体单元的三维边坡稳定性分析模型,给出了模型参数在GIS中的空间表达式;其次,在极限平衡条件下,推导出滑体在GIS中的3个力平衡方程式和1个力矩平衡方程式,形成了用于求解三维安全系数的方程组;最后,基于摩尔-库仑强度准则,以及滑动面正应力分布的假定,求解三维安全系数。同时利用COM（组件对象模型）技术开发出一个基于GIS的三维边坡稳定性分析扩展模块,该模块可实现复杂的算法计算以及多种组合荷载下的稳定性计算,并通过算例验证了该模块的正确性和便利性。     

适用于任意滑动面的边坡稳定性分析辐射条分法

辐射条分法较其他条分法在条分划分上存在一定优势,但目前仅适用于圆弧滑动面型式,且在安全系数计算方法上也不如其他条分法全面。本文提出一种适用于任意形状滑动面的辐射条分划分模式,以辐射土条为单元对其进行受力分析,并根据以往研究成果将条间剪切力考虑为2种方向类型,然后建立严格的力和力矩平衡方程式,进而推导出一般条间力假设条件下的安全系数计算公式。当使用Sarma法和M-P法条间力假设条件时研究其在辐射条分法中的适用性;为拓宽M-P法在辐射条分法下的使用范围,通过分析辐射条分与竖直条分条间力的关系,基于M-P法条间力关系,提出2种新的条间力假设条件。在特定滑动面(包括圆弧和任意曲线)和不同条分数时对各方法的可行性进行研究,并经过算例对比分析,可知:(1)当条间剪切力方向为方向一时,Sarma法和3种M-P法条间力假设条件都能较好地应用于边坡稳定性辐射条分法; (2)2种基于M-P法下的新的条间力假设条件较传统M-P法条间力假设条件对计算结果的收敛性进行了改进; (3)任意曲线滑动面较圆弧滑动面在辐射条分法中更具有适用性。     

极限平衡理论下边坡强度参数反演及加固稳定性分析

参数反演是获得较为可靠的边坡强度参数的一种有效手段。本文在对边坡临界滑动面进行判别的情况下,以瑞典法为基础,通过建立强度参数之间及其与临界滑动面一一对应的关系推导得边坡强度参数反演的显式计算公式。然后,将反演结果用于锚索加固条件下的边坡稳定性研究。经工程算例分析验证了本文方法的可行性和实用性,并得到如下结论:(1)预应力锚索能对边坡形成有效的加固作用,且锚索在坡面上的位置越靠近滑动面的滑出点时其对边坡的稳定性越有利; (2)锚索的预应力越大则计算得到的安全系数越大,而锚索水平倾角的增大对计算得到的安全系数影响微小。     

边坡稳定性极限平衡条分法的探讨

系统分析了常用的边坡稳定性极限平衡条分法，在任意滑而条件下，推导了瑞典条分法；讨论了它们的适用性与极限平衡条分法的发展方向，具有一定的理论和实践意义。     

黄土斜坡最危险滑裂面的遗传算法确定及稳定性分析

黄土滑坡尤其是地震作用下的黄土滑坡历来是我国西部广大地区一种突出而严重的地质灾害。本文研究了一种采用遗传算法基本思想和原理确定黄土斜坡最危险滑裂面、并以此为基础进行稳定性分析的新方法。实例的验证表明,与传统方法相比,该方法更准确、更高效,具有较好的实用性。     

边坡三维极限平衡法的通用形式

基于以下假定条件:(1) 稳定系数定义为材料的强度折减系数;(2) 土体为刚体,底滑面服从Mohr-Columb强度破坏准则;(3) 微条柱底部法向力dNz的作用点处于条柱底部中点;(4)滑面剪力与底滑面和xoz平面交线的夹角为。本文建立了边坡三维极限平衡法的通用形式,通过给定不同的限制条件,可分别得到三维普通条分法 、三维简化毕肖普法 、三维简化简布法 、三维Spencer法 等三维极限平衡的具体算法。     

一种基于贝叶斯理论的区域斜坡稳定性评价模型

本文结合滑坡物理模型和统计模型的优点,针对小流域滑坡稳定性分析,建立了一种基于贝叶斯理论的区域斜坡稳定性评价模型。该模型主要采用灾害自身信息来修正原始模型中的参数,解决了区域稳定性评价中参数难以确定的问题。该方法首先设定模型的初始参数分布,然后利用采样点雨前和雨后稳定性不同的信息建立验证方程,再根据马尔科夫链蒙特卡罗模拟和贝叶斯方法确定最终的参数分布,进而得出区域稳定性分布。应用该模型对福建省蔡源小流域的6 13滑坡群发性事件进行分析。结果显示,蔡源小流域地区的无量纲黏聚系数C为0.028,有效摩擦角为16.7,土壤的导水系数T和降雨量q的比值为529.026m,可能不稳定地区和不稳定地区达到76.0%。该模型利用历史灾害数据自动模拟出合适的参数,对区域滑坡稳定性评价具有重要意义。     

一种改进的用于滑坡分析的极限平衡方法

提出一种改进的极限平衡方法,考虑条块间的作用力并根据坡角的梯度来确定条块间作用力的方向,较以前的方法更接近实际。应用该方法分析了几种常见的情况。分析了滑动面角度变化、地震加速度、土体含水等情况下的结果,并与圆弧滑动方法的结果进行了对比。     

基于应力影响系数法的高边坡临界滑动面研究

临界滑动面一方面是与岩体结构面和坡面的组合关系有关,另一方面与荷载大小及位置有关。三维条件下,均质岩高边坡的破坏机理比较复杂,临界滑动面的判定较为繁琐。本文基于应力影响系数法对荷载作用下对均质岩高边坡三维临界滑动面形态及位置进行初步判别,研究各因素变化对临界滑动面分布形态的影响,结果表明:荷载作用下均质岩高边坡空间临界滑动面主要发生在基础前侧区域,约为一不规则楔体,楔体尺寸与桥基尺寸、坡度及桥基距离有关,其中桥基距离影响最大,荷载强度对滑动面形态无影响。桥基荷载作用下均质岩高边坡临界滑动线范围随桥基尺寸、桥基距离增加而增大,随坡度增加,临界滑动线长度减小,深度增大。本文提出桥基荷载作用下均质岩高边坡临界滑动面范围确定公式,即:均质岩高边坡破坏长度Pw=08444L-05098+05759S+693716,破坏深度Ph=01148L+0171B+11725+00733S-5719。