滑坡稳定性分析的点安全系数法

建立滑坡数值计算的三维模型,将滑带离散为薄层8节点六面体单元,采用基于摩尔-库仑强度准则的理想弹塑性本构模型模拟滑带材料,通过数值计算,可获得滑带单元的三维应力状态和滑动方向。定义单元点安全系数为滑带单元抗剪强度与滑面上平行滑动方向的剪应力之比,定义滑坡整体安全系数为单元点安全系数对滑带面积的加权平均值。采用点安全系数分析滑坡的空间滑动机制,采用整体安全系数评价滑坡稳定性。算例分析表明,分析结果符合现场实际情况。     

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。     

基于滑带强度参数动态演化的滑坡稳定性研究

基于滑带应力状态分析和室内试验,提出了基于滑带强度参数动态演化的滑坡稳定性评价方法,并将应力状态作为评价滑面力学参数的主要指标,以合理地反映滑面强度状态对滑坡稳定性的影响。通过室内试验,获得了滑面强度参数与工程性状、力学参数之间的量化关系,在该基础上,通过数值计算,对滑面的力学参数和滑坡的稳定性进行三维计算。计算结果表明,利用提出的方法能较好地反映出滑带强度参数的空间分区特征。同时,对工况变动情况下滑带的强度参数进行量化取值,并对滑坡的稳定性进行动态计算,提出的计算方法更能体现出滑坡力学参数与稳定性的动态变化过程。     

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。     

基于强度折减概念的滑坡稳定性三维分析方法(Ⅱ):加固安全系数计算

结合乌江洪家渡1#塌滑体加固设计工程,探讨了滑动面已知的条件下滑坡稳定性的三维分析方法。首先,模拟了塌滑体在天然状态下处于极限平衡状态时的滑动方向,并使用其应力成果计算了塌滑体的三维安全系数;其次,建议了基于强度折减概念的三维加固安全系数计算方法:最后,提出了加固设计的进一步优化方案。计算结果表明,塌滑体的滑动方向与局部地形等高线近于垂直。主滑方向变化较大,自后缘的NE15°方向逐步过渡到中部的NS向,最终过渡到前缘的NE30°方向,以致很难作出能表征主滑方向的地质剖面。基于应力计算成果的安全系数计算公式不能充分考虑滑坡体的抗滑潜能,也不能充分反映滑坡体的滑动方向,安全系数偏大。基于强度折减概念的三维加固安全系数计算方法具有有限元等方法的优点,较好地克服了上述局限性,可以合理地评价加固后的滑坡稳定性。     

考虑滑带强度参数分区取值的堆积层滑坡稳定性分析方法

对于存在滑带土应变软化效应的堆积层滑坡,在根据弹塑性有限元法获得坡体应力场的基础上,由滑带上任一点剪应力与抗剪强度大小关系,考虑滑带土的峰值强度、过渡强度和残余强度,提出了包括推移式滑坡与牵引式滑坡的滑带抗剪强度分区方法;进而结合传递系数法,给出了考虑滑带土不同区段抗剪强度参数取不同值的斜坡稳定性分析方法;讨论了基于理想弹塑性、考虑应变软化和弹性本构模型获得坡体应力场的有限元方法对稳定系数的影响。实例分析表明,这3种方法计算的斜坡稳定系数差异较小;考虑滑带分区得到的斜坡稳定系数比不考虑分区的峰值稳定系数约小14.1%～21.6%。     

岩土体物理力学参数对岩质滑坡稳定性的影响

采用有限元-极限平衡法研究了含软弱滑动带的岩质滑坡滑动体、滑动带和滑床的密度、弹性模量和泊松比及滑动带的抗剪强度对滑坡稳定性的影响。结果表明:滑床密度、滑体及滑动带的弹性模量、滑动带及滑床的泊松比和滑动的抗剪强度指标与滑坡稳定性系数呈正相关关系,而滑体及滑动带土体密度、滑床的弹性模量和滑体的泊松比与滑坡稳定性系数呈负相关关系;软弱滑动带的抗剪强度对滑坡稳定性的影响最显著,其次为软弱滑动带的泊松比和滑床的弹性模量,其他参数的影响相对较小。      

应用点安全系数分析基坑边坡三维稳定性

复杂基坑边坡具有明显的三维效应,目前计算方法尚不便准确计算其三维稳定性,不便于确定其空间失稳范围。在三维数值计算结果的基础上,选用Bezier双三次曲面对通过节点的位移等值面进行拟合,以位移等值面作为基坑边坡局部破坏面,据此计算出垂直破坏面的正应力和滑动方向的剪应力,提出新的点安全系数定义为该点抗剪强度与滑动方向上剪应力的比值,整体安全系数为等值面上点安全系数对面积的加权平均值。分析了某师范大学基坑边坡的稳定性,结果表明,点安全系数在剖面分布上呈中部小,内、外高的分布特征,小于1.06的区域从坡脚延伸至坡顶,揭示了滑动面的位置,最危险滑动面为15 mm的位移等值面。通过与刚体极限平衡法比较,验证了特定剖面上二者计算结果的一致性     

基于强度折减概念的滑坡稳定性三维分析方法(I)：滑带土抗剪强度参数反演分析

滑带土抗剪强度是滑坡稳定性分析和防治工程设计中十分重要而又难于确定的参数之一。因此,基于临界状态假定的二维反分析方法得到了广泛应用。但是,自然界发生的滑坡基本上呈三维形态,其主滑方向有时变化也较大,使得有必要研究一种滑带土抗剪强度的三维反分析方法和滑坡稳定性的三维评价方法。笔者建议了一种基于强度折减概念的滑带土抗剪强度反分析方法,即通过逐步折减滑动面的强度参数,使滑动面的塑性区完全贯通,此时,塌滑体处于极限状态,所用强度参数即为滑带土的平均抗剪强度参数。从洪家渡水电站1#塌滑体计算成果来看,反演的滑带土摩擦角较二维反演值低4.1?,反映了滑坡体的三维效应,验证了所建议方法的可行性。     

云南玄武岩滑坡滑动面力学参数分析

云南是中国滑坡灾害最严重的地区之一。在高速公路的建设过程中,出现了许多滑坡的稳定性问题。分析滑坡稳定性的关键是获得较为准确的滑动面力学参数。首先提出了滑坡滑动面力学参数分析的内容以及主要的研究方法,然后针对云南一高速公路玄武岩滑坡的滑体松散、取样困难的实际情况,采用现场试验的方法进行滑动面力学参数分析,并采用基于稳健回归分析的计算方法进行滑动面力学参数的计算,能有效地减少异常值的影响,从而获得更为可靠的滑动面力学参数。同时指出,古滑坡滑动面的抗剪强度的分析应考虑时间效应下残余强度的恢复。     

湖北省香溪河流域白家堡滑坡稳定性分析与评价

三峡大坝建成蓄水后,将导致库岸部分古滑体复活、新滑体产生,香溪河流域白家堡滑坡就是其中之一。文章在对该滑坡的工程地质条件、深部位移及伸缩计监测资料的研究基础上,分析了滑坡变形机理,得出白家堡滑坡只有一个滑动面,其总体变形趋势为推移式,目前仍具有微小的变形。滑坡变形与降雨及库水有密切联系。结合试验资料,针对滑坡变形的实际情况,采用反演分析方法进行了滑移面抗剪强度参数的反演计算。利用反演结果,在三峡水库蓄水4种不同水位工况下进行稳定性计算。结果表明,滑坡的稳定性系数经历了大→小→大的过程。正常蓄水位时稳定性处于较低状态。滑坡体饱水处于蠕滑或失稳状态,需尽快进行治理。     

三峡水库区江阳坪滑坡成因分析及稳定性评价

本文介绍了滑坡体、滑带、滑床的结构和物质组成及滑坡具多期次滑动的变形特征,认为滑坡区岩石破碎、滑坡前缘形成临空面、地表水渗入土体为滑坡的形成提供了有利的条件;长时间的持续暴雨、古夫河长期冲刷、人类工程活动是诱发滑坡发生的主要因素。并据岩土物理力学性质指标的试验结果以及滑坡稳定性反演分析计算结果,结合地区经验值,确定计算滑坡稳定性的抗剪强度指标,采用传递系数法,分不同的工况条件进行稳定性计算。根据计算结果对滑坡进行了稳定性评价,并结合工程实际提出一些可行的防治措施及建议。     

云南鲁甸甘菜园滑坡稳定性评价

根据甘菜园滑坡勘察报告中甘菜园滑坡工程勘查主纵(Ⅱ-Ⅱ’)地质剖面以及甘菜园滑坡的钻孔资料,采用FLAC3D软件平台建立甘菜园滑坡的数值模型,依据测得的岩土层的物理力学参数,分析了自然状态和强降雨状态下模型竖向、水平的应力、位移特征及其稳定性。基于FLAC3D软件内置的强度折减法和Geo-slope软件极限平衡法计算了甘菜园滑坡自然和强降雨两种状态下的最危险滑动面及稳定性系数,认为该滑坡最危险滑动面位于滑坡中上部表层。     

基于有限元强度折减法的滑坡稳定性分析

本文在现场调查分析的基础上,基于Midas/GTS的有限元强度折减法对延安市宝塔区卧虎山滑坡进行了数值模拟分析,得出了滑坡的变形情况、滑动趋势以及稳定系数,并把计算结果与传统稳定性计算结果进行了分析比较,证明了基于有限元强度折减法的滑坡稳定性计算方法的可靠性和可行性。     

重庆武隆鸡尾山滑坡视向滑动机制分析

重庆武隆鸡尾山山体为典型的斜倾厚层灰岩山体,其破坏模式不同于常见侧向崩塌-堆积层滑坡,属于真倾向滑移变形转为视向整体滑动的特殊失稳模式。在现场地质调查的基础上,从地层岩性、岩体结构、岩溶及地下水作用、软弱夹层等影响因素分析重庆武隆鸡尾山滑坡形成原因;根据滑坡破坏机制,基于关键块体控制理论,对鸡尾山滑坡进行三维稳定性极限平衡分析;利用三维离散元软件模拟鸡尾山滑坡的初始变形破坏过程,分析了鸡尾山滑坡不同影响因素条件下的视向滑动形成机制和变形破坏特征,并探讨了节理化和溶蚀岩体的参数取值。结果分析认为,在重力的长期作用下,鸡尾山山体初始沿真倾向方向滑移,沿岩溶发育的陡倾节理裂隙逐渐产生后缘及侧向裂缝,形成块状后部驱动块体,由于地下水等因素使软弱夹层软化,驱动块体下滑力增大,前缘阻滑关键块体内部应力积累,并最终沿强度较低的岩溶发育带发生剪切破坏,从而导致整体滑动;在进行滑坡稳定性极限平衡分析时,考虑实际的滑坡机制,将滑体分为驱动块体和关键块体分别进行力的解析,并以关键块体的安全系数代表滑坡的安全系数更加合理。数值模拟显示,软弱夹层强度降低、岩溶发育带剪切破坏后,滑体进入大变形阶段,表明关键块体控制和阻滑作用明显,软弱夹层强度降低是滑坡发生的关键因素。采矿形成的采空区对山体的影响主要是使上覆岩体压应力增大,但对滑体的变形无影响。     

基于实测变形的雾江滑坡体弹-黏塑性参数反馈

雾江滑坡位于涔天河水库扩建工程库首右岸的雾江峡谷进口段,下游边坡距大坝仅300余米,是一个典型的古滑坡,滑坡总体积为1 327×10~4 m~3,雾江滑坡稳定与否严重影响到大坝及泄水建筑物的运行与安全。首先分析了滑坡体实测位移;接着针对滑坡体处于缓慢蠕滑过程中,采用极限分析法,假定安全系数为1.0,反演了滑坡体的强度参数;然后选取滑坡体内部钻孔观测位移年蠕滑率,假定滑坡体满足莫尔-库仑屈服准则,由Perzyna假设计算黏塑性应变率,结合滑坡体典型剖面有限元模型,采用弹-黏塑性有限元计算程序进行滑坡体分析,将正交设计法和优化算法相结合,反演获得滑坡体和滑带的弹性模量和黏滞系数,为进行该滑坡堆积体的稳定变形分析和监控提供了依据,也可为同类工程参考。     

降雨过程中边坡临界滑动场

降雨入渗过程中孔隙水压力的升高与基质吸力的降低引起边坡稳定性的下降,是导致边坡滑塌的主要诱导因素。利用饱和-非饱和渗流有限元计算得到的孔隙水压力场,基于Fredlund提出的非饱和土抗剪强度理论,对边坡临界滑动场进行改进,提出可以考虑降雨过程的边坡临界滑动场数值模拟方法,能够方便、快速地计算出边坡局部、整体安全系数和相对应的临界滑动面在降雨过程中的变化历程。将该法用于一个典型均质边坡和一个非均质边坡在降雨过程中的稳定性计算,分析降雨持续时间、降雨强度和非饱和强度参数取值等因素对边坡稳定性的影响,并将计算结果与其他方法进行比较,结果表明临界滑动场方法能搜索任意形状最危险滑面,计算的安全系数合理。     

考虑滑坡渐进破坏的改进简布条分法

为考虑位移因素对于滑坡渐进性发育的影响,基于简布条分法基本原理,提出一个新的能够考虑滑带土抗剪能力与剪切位移关系的滑坡稳定性简化评价方法。该方法从以下两个方面对简布条分法进行了改进：（1）将滑动面剪应力-剪切位移本构模型与沿滑动面的剪切位移模型相结合,以考虑滑坡随着变形发展渐进破坏的过程;（2）提出局部安全系数的概念并对整体安全系数进行重新定义,物理意义更加明确。推导了该方法的计算公式,给出了其迭代计算思路,并编制Matlab计算程序。通过计算实例表明,应变软化边坡的安全系数不仅取决于土的抗剪强度指标,还与其剪应力-剪切位移关系密切相关,基于峰值强度的极限平衡条分法应用于实际工程是偏于危险的。同时该方法还可以有效地模拟边坡从开始破坏到最终滑动面贯通的发育过程,实现了坡体位移与安全系数之间一一对应的定量关系,进而实现边坡的稳定性的预测预报。     

基于分项系数法的重力坝深层抗滑稳定分析

针对基于有限元法的重力坝深层抗滑稳定分析问题,根据工程实际中软弱结构面上的抗剪断摩擦系数和凝聚力变异性不同的特点,在计算中引入滑动面上抗剪断强度参数的分项系数,提出了一种新的应用于重力坝抗滑稳定的有限元计算方法--分项系数有限元法。该方法基于可靠度思想,以达到用极限承载状态时的强度储备系数或超载系数来表征大坝安全度。在已有研究成果的基础上,从坝基渐进破坏过程和破坏机理的角度进一步探讨了非线性有限元法应用于深层抗滑分析应注意的几个关键问题,以及基于分项系数法的深层抗滑稳定分析的安全系数控制标准。研究结果表明,滑动面上的应力分布性态和坝基岩体变形特性对抗滑稳定安全系数有重要影响。与常规刚体极限平衡方法的控制标准相比,分项系数有限元方法可以采用偏低一点的安全系数标准。     

降雨对花岗岩风化层路堑边坡滑动模式影响

降雨引起路堑边坡的浅层局部滑动是工程中常见的现象,但其内在原因的研究尚不充分。为此,以福建省云平高速云霄段花岗岩风化层中的某两级路堑边坡为例,采用饱和和非饱和土抗剪强度理论,按照强度折减有限元方法分析了该边坡在一般工况、地下水渗流工况和降雨入渗工况下的滑动模式。结果表明:一般工况下该边坡滑动模式为深层整体滑动;地下水渗流作用可使边坡由深层滑动模式向浅层滑动模式转化;长时小或中等降雨作用下坡体内出现三道滑动面,且一级边坡内滑动面最先贯通,滑坡模式由深层整体滑动向浅层局部滑动演化。短时强降雨作用下仅在一级边坡内出现贯通的滑动面,即由整体滑动模式完全转变为浅层局部滑动模式。降雨工况越不利表现越为明显,与实际滑坡现象相吻合,且安全系数不满足规范要求,从而从理论上验证了该路堑边坡发生浅层局部滑动的必然性。此外,为避免花岗岩风化层路堑边坡在降雨入渗下发生浅层局部滑动,对假设的不同放坡方案进行了数值模拟分析。结果表明,适当放缓坡率可使一级边坡内不出现滑动面,滑坡模式仍为较深位置的整体滑动,且安全系数可得到有效提高,使其满足规范要求。因此,实践中,采用文中方法对设计的类似地层中的路堑边坡事先进行降雨入渗影响下的模拟分析极为必要。将使放坡坡率更为科学合理,可在确保边坡整体稳定性的同时,极大降低其发生浅层局部滑动的可能性。