地震诱发滑坡复活机制的FLAC~(3D)数值模拟分析

地震是影响斜(边)坡、滑坡稳定性的主要因素之一。白龙江上某大型滑坡经顺层斜坡发生倾倒变形而成,天然状态下处于基本稳定状态,在"5.12″汶川地震作用下,该滑坡有整体复活迹象,其后缘周界形成了连续贯通的拉裂缝、错动台阶,尤其是滑坡下游区变形拉裂较明显。本文以该滑坡在地震作用下发生复活为例,在分析滑坡所处的区域地质条件的基础上,详细研究了滑坡的基本特征以及地震作用导致滑坡复活的现象、特征,然后利用FLAC3D软件内置动力分析模块对该滑坡复活机制进行了分析、研究。数值分析表明,地震作用下滑坡变形破坏受坡体形态的影响较显著,滑坡对地震波具有明显的放大效应;同一地震动条件下,滑坡体相对周边处于稳定状态基岩边坡对地震更为敏感。这较好地解释了"5.12″汶川地震作用下,该滑坡的复活原因。     

滑坡治理工程的下托式抗滑桩-隧道组合体系

滑坡段隧道加固技术主要包括滑坡治理和隧道衬砌结构加固,且滑坡治理措施中以抗滑桩应用最为广泛。本文以襄渝线某隧道工程为依托,一方面利用FLAC3D计算分析下托式抗滑桩支档结构的加固效果;另一方面通过有无支挡结构隧道开挖工况监测数据分析。结果表明:（1）下托式抗滑桩支挡结构加固作用下,隧道开挖后衬砌变形明显减小,且改善了隧道衬砌的受力状态,尤其对衬砌仰拱处的受力模式改变显著,减小仰拱的变形破坏。（2）下托式抗滑桩支挡结构对隧道以下滑体的滑移和沉降有一定的限制作用,并对隧道与滑面相交处的土体受力状态有一定的改善。（3）下托式抗滑桩加固作用下,隧道衬砌的受力状态有一定改善,尤其对隧道与滑面处变形控制有较好的效果,在一定程度上可避免隧道发生剪切变形破坏。（4）桩-隧间距对隧道衬砌、滑体地表沉降以及滑带的变形都有着不同程度的影响,但与其位置有很大关系。     

抗滑桩支挡工程在四川地震灾区某滑坡治理工程中的应用

"5·12"汶川大地震四川省造成极为严重的人员伤亡和财产损失,同时诱发了大量的滑坡、崩塌、泥石流等次生地质灾害,严重地威胁到交通、民房和安置点的安全。根据四川省国土资源厅的要求,我队承担了支援四川省地震灾区第三批重大地质灾害项目——江油市二郎庙镇许家院滑坡应急勘查、设计工作。笔者依据在该区开展工作的实际,结合滑坡的结构变形特征、稳定性分析和剩余下滑力的计算,设计采用抗滑桩支挡工程治理该滑坡,消除灾害隐患,保证灾后恢复重建工作得以顺利实施。     

滑坡治理中的抗滑桩设计

抗滑桩因其抗滑能力强,适用条件广泛,对滑坡的根治性能好等突出优点而被广泛地应用于滑坡治理中。但由于以往“表格”计算方式的限制,在其设计应用中存在一些不尽如人意的地方。对滑坡治理中抗滑桩的应用、桩身形变、内力、钢筋混凝土桩的结构设计进行分析,给出了不同地基系数条件下的桩内力表达式、不同位移及转角边界条件下桩身变形,以及钢筋混凝土桩的结构形式。编制了从滑坡推力计算至桩结构设计的全套应用程序,从而使抗滑桩的分析快捷、准确、实用性更强。     

格构梁锚杆加固滑坡地震动力响应分析

挡墙、抗滑桩、锚杆等多种支挡构造物中,锚固系统抗震性能良好,其治理后的边坡失稳可能性极小。为研究地震作用下格构梁锚固滑坡的动力响应,开展大型振动台模型试验,以汶川波、El Centro波以及不同频率的正弦波为输入波,研究不同激励强度、不同频率条件下锚固滑坡及锚杆的动态响应特征。结果表明:地震激励作用下,锚固体的动力响应分为三个阶段:适应调整区段(0. 05g～0. 20g)→平和抗震区段(0. 20g～0. 40g)→激烈抗震区段(0. 40g～0. 60g);锚固系统的自振频率和PGA放大系数随之呈现高→低→高的走势。激励强度不同,激励作用的频谱不同,同列锚杆的应变振型也不同;自振频率附近的正弦波激励(15 Hz)由于共振作用,在锚固体上部产生的不协调变形较大,同列锚杆的应变走势随着激励强度的增加从中间小上下大的"C"型调整为上大下小的"Г"型;正弦波超低频率(5 Hz)激励作用下,同列锚杆的应变走势则一直保持上小下大的"L"型;实际的汶川波和EL Centro波由于组合了不同的频谱,同列锚杆的应变走势则呈现中间小上下大的"C"型。强震地区锚固系统设计时,建议同时加长坡顶与坡脚的锚杆设计,以抑制坡顶滑面处的拉张裂缝及坡脚的剪切裂缝。     

间歇性强降雨诱发滑坡对抗滑桩非线性力学响应分析

目前关于抗滑桩力学响应研究还较少考虑间歇性强降雨环境所带来的影响,不能体现多次降雨入渗与太阳辐射蒸发环节,尤其是降雨环境中抗滑桩的非线性力学解析机制研究还十分少见。基于改进的间歇性强降雨Green-Ampt模型,引入非线性Pasternak地基模型,研究间歇性强降雨诱发滑坡对抗滑桩的力学响应。首先,考虑干湿循环和水分蒸发理论,提出改进的间歇性降雨Green-Ampt入渗模型,将湿润锋作为潜在滑动面,并假设滑坡土体均质,获取降雨诱发的滑坡推力大小;其次,基于非线性Pasternak地基模型探讨桩-土相互作用,采用Newton迭代差分法求得间歇性强降雨诱发滑坡对抗滑桩的力学响应解;最后,通过与既有工程案例对比,获得较好的一致性。此外,进一步揭示了间歇性降雨总次数、间歇时长、平均温度、边坡倾角及降雨强度等降雨敏感参数对湿润锋特性和抗滑桩力学响应规律。结果表明：当降雨强度从6 mm/h提高到20 mm/h时,抗滑桩位移增幅为116.82%;当温度从10℃上升到40℃时,抗滑桩位移增幅为43.15%;间歇性降雨下湿润锋深度发展呈现“阶梯”上升趋势,存在“欠饱和层→饱和层”;随着间歇性降雨次数的增...     

FLAC3D桩结构单元模拟抗滑桩参数取用探讨

FLAC3D桩(pile)结构单元具备模拟抗滑桩的潜力。桩结构单元参数众多,对桩结构单元主要参数进行了对比分析,为采用FLAC3D桩结构单元进行抗滑桩模拟提供参考。对比分析显示,桩结构单元的弹性模量对数值模拟结果基本无影响,耦合弹簧切向参数对抗滑桩加固边坡后的稳定系数影响甚微,对抗滑桩内力分布影响很小,而法向参数中黏聚力和摩擦角对抗滑桩模拟结果影响明显,参数取值越大,获得的边坡稳定性和抗滑桩最大剪力和最大弯矩均增加。在此基础上,基于传统的弹性地基梁法对比,给出了抗滑桩模拟时桩结构单元的参数取值建议。     

高边坡抗滑桩越顶问题的数值模拟

越顶现象在实际工程中时有发生,但目前其计算理论却非常不成熟,计算过程中的很多问题都依赖于人为假设。以四川成龙一号滑坡为例,运用FLAC3D模拟滑坡在动态变形中坡体内的应力场、位移、剪应变增量及塑性区分布特征的变化,并利用强度折减法计算其稳定性,研究高边坡在降雨工况下抗滑桩越顶失效的机制,并对抗滑桩的合理位置进行试算。研究结果表明：（1）成龙一号滑坡在设置抗滑桩前有一潜在滑面,设桩支挡后在桩顶产生新的剪切滑面,发生越顶现象;（2）高边坡抗滑桩是否发生越顶失效受抗滑桩位置控制,当增大抗滑桩的高度并将其设于滑面剪出口位置时,能充分发挥桩的抗滑能力,并有效防止越顶现象的发生。现场监测数据也同时验证了FLAC3D数值模拟结果的可靠性,表明该方法适合越顶分析,可以在岩土研究领域推广运用。     

园形空心抗滑桩在滑坡治理中的运用及成效

采用园形空心抗滑桩与孤形档板相连接的结构形式作为滑坡治理的主要手段，实践证明，它不仅结构合理、方便施工、工程安全耐久，尚可节约２５％的混凝土方量，实际工程已竣工多年，至今安然无恙。     

预应力锚索+抗滑桩在滑坡治理中的应用

在对南三路—虎陇山段滑坡进行稳定性分析与评价的基础上,通过对滑坡治理方案选型分析,提出预应力锚索+抗滑桩是一种在坡高较大且场地紧张等不利情况下进行滑坡治理的有效措施。同时,扼要介绍了预应力锚索+抗滑桩施工步骤。     

可液化场地碎石桩复合地基地震动力响应分析

采用砂土液化大变形弹塑性本构模型分析可液化砂土,采用模量随应力与应变变化的等效非线性模型增量形式分析碎石桩,应用FLAC3D有限差分软件对地震动力作用下可液化场地碎石桩复合地基进行三维动力响应分析。模拟分析了在地震作用下碎石桩刚度效应和排水效应对加固处理可液化场地的抗液化效果,从初始小变形到液化后大变形的变形发展,超静孔压累积与消散,及桩与土的变形与应力分配变化等。结果表明,所用模型与方法可合理描述可液化场地碎石桩复合地基在地震作用下场地的动力响应特性和抗液化效果;在地震作用下可液化场地中桩周土体与碎石桩体的竖向应力与水平向剪切应力向碎石桩体集中,竖向有效应力比可降至约1/6～1/3;桩周土体与桩体为非协调变形,剪应变比可达7～10;碎石桩抗液化影响范围约为2.5～3倍桩径,对超过3.5倍桩径范围影响较小;碎石桩与砂土渗透系数比大于100时对降低砂土中超静孔隙水压影响明显;碎石桩对场地的加密效应可显著降低超静孔隙水压力,而碎石桩刚度则对超静孔隙水压力变动影响较小,但有助于减低地面加速度响应峰值。     

黄土高填方地基动力响应数值模拟研究

为研究陕北某削山填沟工程形成的高填方地基的动力响应特征,利用FLAC3D数值分析工具对该填方试验场地进行了真三维动力模拟研究,分析了在自重应力及地震动力作用下,高填方地基的应力及塑性区分布特征,并对动力作用下的变形及动力响应特征进行了深入探讨。研究表明：在原场地地形坡度较大的区域,土体应力相对集中,且更易发生剪切破坏。地震作用会加剧填土层的沉降,且结合面的存在对抗震不利。建议在此类填方工程中对原场地坡体开挖台阶面,降低坡度,以增强填方土体与原地层的整体性,提高填方地基的抗震性能。     

某滑坡抗滑桩治理效果监测分析

野水沟滑坡为忠县-武汉输气管道工程沿线上的一滑坡灾害点,采取了抗滑桩这一治理措施以保证管道的安全运行。为了确保施工期的安全和获取抗滑桩的内力分布数据并客观评价抗滑桩的工作状态,对滑坡体进行了长期的GPS地表位移和抗滑桩应力监测。通过建立单筋矩形截面受弯构件模型,给出了根据钢筋计监测数据计算抗滑桩弯矩的方法并提出了安全可靠度这一概念以定量判断抗滑桩的工作状态。对该滑坡地表位移及抗滑桩内力监测成果分析表明,抗滑桩目前处于安全状态,发挥了一定作用,治理工程取得了明显效果,抑制了滑坡的进一步变形。     

抗滑桩在某滑坡治理中的应用研究

通过对某龙江电站坝址左岸一滑坡进行分析、评价,经综合比较,确定抗滑桩治理方案,并对抗滑桩进行优化设计,保证了工程质量,节省了投资.     

国内外地震滑坡研究综述

地震滑坡是大陆内部山区大地震活动中最为常见的地震地质灾害类型,不仅数量多、规模大,而且危害性极大,常会对人类活动造成特别严重的损害,分析研究地震滑坡对地震灾害危险性评价和防震减灾工作极为重要。通过系统总结和梳理国内外地震滑坡的研究现状,对地震滑坡的发育规律、动力机理以及"3S"技术在地震滑坡研究中的应用等方面进行了较为全面的论述。     

贵州省思南县白虎岩滑坡防治工程抗滑桩施工方法

地质灾害对国民经济的影响在现今社会越来越突出，本文通过该项目的施工，总结了一套滑坡防治工程中抗滑桩施工的方法。     

四川九寨黄龙机场高填方地基变形三维动力分析

四川九寨黄龙机场具有高填方、高地震烈度、高海拔等三高的特点,高填方体地基在地震作用下的动力稳定与变形问题成为该机场需着重考虑的主要工程地质问题之一。在对目前各种动力分析方法研究的基础上,选用快速拉格郎日差分分析(FLAC)程序,对该机场元山子沟段高填方地基在地震作用下的变形规律进行了系统地研究,获得了一些有实际意义的认识。     

地震作用下黄土边坡动力响应数值分析

利用FLAC3D软件对某三级黄土边坡进行了动力反应分析。首先分析了静力作用下该黄土边坡剪应变增量和坡面、坡内、坡顶不同监测点的位移;在此基础上进行动力分析,得出黄土边坡地震动力响应规律。研究结果表明,静力作用下坡面上水平向位移明显大于垂直向位移,水平向位移从坡底向上逐渐减小;坡面处位移较大,位移在每级坡坡脚稍向上一定范围内达到最大值;地震作用下黄土边坡剪应变增量由坡脚稍向上部位开始向周围扩展,范围明显增大,且随地震持时的增加剪应变增量增幅较大;塑性区变化显示该黄土边坡坡顶以拉破坏为主,坡脚稍向上开始以剪破坏为主并伴有拉破坏。黄土边坡对地震波具有临空面放大效应,地震波在坡体内传播过程中还具有滞后效应     

基于FLAC3D强度折减法滑坡三维稳定性研究——以三峡库区白果树古滑坡群为例

利用FLAC3D的内置fish语言基于强度折剪法对其进行了二次开发,编制了滑坡体安全系数计算程序。结合工程实例,将这种方法应用于已知滑动面条件下的滑坡稳定性分析中,得到滑坡体天然状况下的二维、三维安全系数,同时对内摩擦角和粘聚力参数进行了敏感性分析,对比并分析了传统极限平衡法和FLAC3D强度折减法的计算结果,得出以下结论:①利用二维FLAC3D强度折减法计算的滑坡安全系数略高于传统极限平衡法;②利用三维FLAC3D强度折减法所得滑坡安全系数略高于二维FLAC3D的计算结果;③滑坡安全系数都是随着内摩擦角和粘聚力的增大而增大,其中内摩擦角和粘聚力的变化对三维FLAC3D强度折减法比二维求解安全系数影响更大一些。然后模拟了滑体在天然条件下处于极限平衡状态的滑动方向,并得出天然状况下滑坡整体基本稳定,仅滑坡后缘可能出现局部失稳的分析结果。同时探讨了三维FLAC3D模型建立过程中滑坡外围不动体及滑带以下基岩所取范围大小、网格剖分粗细程度对计算安全系数的影响。     

悬臂抗滑桩加固边坡地震动力响应模型试验研究

为研究悬臂抗滑桩加固边坡的地震响应和抗滑桩桩身弯矩分布规律,利用北京工业大学结构实验室的大型振动台进行悬臂抗滑桩加固边坡模型的振动试验。在试验过程中,输入汶川地震重华镇波,记录边坡不同位置加速度的时程变化,并作对比分析,采集抗滑桩桩身的应变,用于分析桩身弯矩分布。结果表明,地震过程中边坡内部加速度自下而上逐渐放大,边坡顶部放大效果达到最大;悬臂抗滑桩的加固效应和桩间土体成拱作用使附近土体的动力响应受到限制;抗滑桩的嵌固端与悬臂部分分界面随着地震波的输入应变急剧增大,而悬臂部分随着高度增加应变减小,反映了悬臂抗滑桩弯矩的“凸”形分布规律。