荔湾3-1气田管线路由海底峡谷段斜坡稳定性分析

针对南海荔湾3-1气田管线穿过的海底峡谷区6个典型斜坡剖面,分别采用有限元强度折减法和极限平衡法开展斜坡稳定性分析,模型考虑了土层强度随深度的变化。计算结果对比表明,有限元强度折减法与极限平衡法分析结果一致,其中与Spencer法结果最接近,稳定系数相对误差小于3.5%。重力作用下各斜坡基本处于相对稳定状态,峡谷中下部土强度较低且坡度较高的局部区域接近临界状态,峡谷头部因坡度相对较小且土体强度相对较大,其斜坡稳定系数相对较高。地震水平加速度能够明显降低该区斜坡的稳定系数,且随着加速度值的增大滑动深度逐渐变大。当水平加速度达到0.2g时峡谷中下部区域大部分会发生滑动。海底地形坡度和土层强度是影响峡谷区斜坡稳定性的主要因素,且稳定系数与滑动面对局部坡度和强度分布较为敏感,合理的稳定性评价依赖于精确的地形数据与土层力学参数。     

多阶多层复杂边坡稳定性的通用上限方法

极限分析上限方法在边坡稳定性评价中受到了广泛关注,但当前所取得的解析成果尚不能直接应用于解决任意多土层分布、多台阶的广义复杂层状边坡。基于组合对数螺线的旋转破坏机制,推导了具有任意坡面几何特征、任意多土层（含非水平土/岩层）边坡的外功率统一积分表达式及相应的虚功率方程,提出了多阶多层复杂边坡稳定性的通用极限分析上限方法;为克服积分式的复杂解析计算,引入了数值积分技术。在此基础上,结合最优化方法和强度折减技术,优化求解了复杂边坡的全局稳定性安全系数及相应的临界滑动面。通过多个典型算例的验证与对比分析,表明该方法具有较高的精度和广泛适用性。最后,针对典型多阶多层边坡实例,开展了上限法的深度拓展与应用研究,其结果为广义复杂层状边坡的稳定性评价提供了新思路。     

深埋盾构隧道开挖面三维对数螺旋破坏模式的上限分析

相对于盾构隧道施工的大量需求与快速发展的状况,国内在盾构工法特别是大型深埋盾构隧道施工技术和理论研究方面还存在不足,特别是水压条件下深埋盾构隧道开挖面稳定问题。基于极限分析上限法和水土压力统一参数,对考虑水压影响的均质土深埋隧道开挖面稳定性计算方法进行研究,建立了考虑水压影响的深埋盾构隧道开挖面三维对数螺旋破坏模式模型,并推导了其极限支护压力计算公式。然后利用土层厚度加权平均法,可将上述方法应用于多层土深埋盾构隧道开挖面稳定性的评价中。最后,以上海长江盾构隧道实际工程为例,采用本文推导的极限分析上限三维对数螺旋破坏模式方法计算并分析其极限支护压力,并将计算结果与前人研究和规范方法计算的结果进行对比分析。通过该研究可改进与完善水压条件下深埋盾构隧道极限支护压力确定方法,从而为考虑水压条件下盾构隧道施工支护压力的合理确定提供理论依据。     

考虑波浪与地震动力效应的曹妃甸海底斜坡稳定性探讨

波浪和地震等动力荷载容易引起斜坡海床失稳,进而引发海底滑坡,危及港口码头安全和海洋工程建设。本文以曹妃甸港南部深槽处海底斜坡为研究对象,考虑真实波浪荷载和地震荷载,采用有限元法和极限平衡法相结合的研究手段对海底斜坡的动态稳定性进行了定量化计算,探讨了动力效应对特殊环境下海底斜坡稳定性的影响机制。结果表明: (1)极端波浪荷载和地震动力荷载对海底斜坡稳定性影响很大,重现期为50a的波浪荷载和峰值加速度为0.15 g的地震动力荷载将引发海底斜坡失稳,且地震荷载将诱发海底斜坡产生较大位移; (2)动力效应会引发海床侵蚀和岩土体强度弱化,进而降低斜坡安全系数,这是稳定性分析中不可忽略的重要因素。     

考虑天然气水合物上覆层不排水抗剪强度深度变化的海底斜坡稳定性影响分析

天然气水合物分解可以诱发海底斜坡失稳对海底工程设施产生造成破坏影响。因此,海底斜坡稳定性状态评价对海底工程设施选址、安全运行具有重要意义。文章根据南海北部神狐海域水合物富集区工程地质特征,采用有限元强度折减法分析了斜坡几何参数、土层强度变化,以及水合物储层特征等因素对水合物分解前后海底斜坡稳定性的影响规律。结果表明,未考虑水合物分解时,海底斜坡稳定性主要受控于斜坡坡度和土体强度,且主要表现为浅层滑坡。考虑水合物的分解时,水合物层强度降低会对斜坡的整体稳定性产生影响,但同等上覆层条件下最危险滑动面位置受水合物层埋深影响较大,且存在受地形几何特征与上覆土层强度控制的临界埋深。埋深大于临界埋深时,水合物分解对斜坡稳定性的影响较小,最危险滑动面位置位于上部浅层,表现为浅表层破坏。小于临界埋深时,最危险滑动面位置则经过水合物层,表现为深层滑坡。根据目前模型中的水合物层埋深条件,水合物分解后的深层滑动面安全系数仍高于浅部地层,意味该海域水合物开采仍需要关注浅层海底滑坡灾害的影响。     

膨胀土斜坡地基路堤失稳破坏有限元极限分析

膨胀土斜坡地基上进行路堤填筑时,由于膨胀土层遇水后强度极度降低,极易形成软弱夹层,造成路堤沿坡体倾斜方向整体滑动甚至垮塌。采用有限元极限分析方法对一般斜坡地基上路堤和易于产生软弱夹层的膨胀土斜坡地基路堤进行稳定性分析。结果表明：采用有限元强度折减法,不需任何假设,即能得出路堤的稳定安全系数和滑动面,是进行膨胀土斜坡地基上路堤稳定性评价的有效方法,适于在复杂地质条件下路堤稳定性分析中推广应用。     

四川省宣汉县天台乡滑坡桩前不稳定斜坡稳定性评价及治理工程措施研究

四川省宣汉县天台乡特大型滑坡通过综合治理,滑坡整体稳定性已得到保证,但抗滑桩前的坡体在暴雨天气下,发生了局部垮塌,对滑坡整体稳定性产生不利影响。在对四川省宣汉县天台乡滑坡桩前不稳定斜坡的整体稳定性分析的基础上,本文采用极限平衡法对局部不稳定斜坡作出了评价,并根据分析结果,提出了以抗滑支挡、削坡减载和地表排水相结合的治理措施。     

厦门淡溪斜坡稳定性分析和评价

以厦门淡溪斜坡为研究对象,采用Morgenstern-Price法和有限元法分别在天然、暴雨、地震3种工况下进行斜坡整体稳定性计算。2种方法对比发现,都在天然工况下斜坡稳定性较好,而在暴雨、地震工况下稳定性较差,但都不会发生整体失稳破坏;斜坡Ⅱ区比Ⅰ区发生局部破坏的可能性更大,且最易发生破坏的部位为坡脚临空条件较好的陡坎地形处。     

地震效应和坡顶超载对均质土坡稳定性影响的拟静力分析

基于强度折减技术和极限分析上限定理,假定机动容许的速度场破坏面,考虑坡顶超载、水平和竖向地震效应影响推导了边坡稳定性安全系数的计算表达式。采用序列二次规划迭代方法（和内点迭代方法）对边坡安全系数目标函数进行能量耗散最小化意义上的优化计算,与多个算例的对比验证了其方法和程序计算的正确性;对影响土质边坡动态稳定性的一些因素进行了参数分析,分析表明：随着边坡倾角?、坡顶超载q、水平和竖向地震效应影响系数的增大,边坡稳定性安全系数显著下降;随着坡顶超载q、水平地震效应影响系数kh的增大、竖向地震效应影响系数kv的减小,边坡的潜在滑动面越来越深,潜在破坏范围越来越大。竖向地震效应对边坡稳定性也有一定影响,强震条件下的设计计算必须考虑竖向地震效应的影响。     

一类板梁状斜坡破坏机制及稳定性研究

通过对鹿亭溪W24号典型斜坡的详细调查和分析解剖,对比前人的研究,作者提出了一类板梁状斜坡破坏模式。证实了这类斜坡不仅发生在近水平的砂泥岩互层的地层中,也可以发生在上部主要由近水平的坚硬、较坚硬的灰岩构成,下部主要由近水平的较软的砂泥岩构成的地层中。本文从地质演化的角度,分析了这类斜坡的形成机理,并将其划分为3个阶段:(1)卸荷回弹阶段; (2)压致拉裂面自下而上扩展阶段; (3)滑移面贯通阶段。简要分析影响斜坡稳定的因素,着重分析了地下水对这类斜坡稳定性的影响。基于极限平衡理论,用不同的方法计算了这类斜坡的启动水头,分析了在强降雨条件下的这类斜坡稳定性问题。以鹿亭溪W24号典型斜坡为例,通过离散元数值模拟技术,对坡体加载启动水头来模拟该类斜坡由变形累积到整体失稳的全过程。最后,笔者通过这类斜坡破坏机制及其稳定性的研究,对这类斜坡的整治提出了针对性的治理措施。     

多年冻土区缓倾角土层斜坡的地震反应

进行垂直和水平动荷载下的大型振动台模型试验,研究地震作用下多年冻土缓倾角土层斜坡的地震响应、诱发滑坡破坏的主要影响因素及滑坡破坏的演化过程。结果表明,在土层坡度为8°缓斜坡振动台模型试验条件下,斜坡模型破坏后其水平方向自振频率降低较明显,而垂直方向无明显变化;坡体滑动是整体沿着冰-土界面软弱层进行的失稳滑动,沿斜面滑下的斜坡土体内部没有发生破坏;模型斜坡的峰值加速度(PGA)放大系数随着坡体高程增加而增大,破坏前坡面PGA放大系数无明显变化,破坏时和破坏后变化较明显,斜坡土体对水平方向地震波的加速度动力放大响应大于垂直方向,冰-土界面软弱层的加速度放大系数明显小于上部土体和下部冰体,在加速度达到一定数值时,冰-土界面的孔隙水压力会升高。斜坡冰-土软弱界面和超孔隙水压力升高是地震荷载下多年冻土区缓倾角土层斜坡滑动的主要内因。     

基于拟静力法的不同地震工况斜坡单元危险性评价方法研究

地震造成斜坡失稳是其引起的最为显著的次生灾害,在小震频发,大震多发的现实背景下,开展不同等级地震作用条件下斜坡危险性评价对区域防灾减灾、地质灾害风险管控及国土空间规划的现实意义日渐凸显。基于拟静力法,根据斜坡所处场地类别和不同超越概率水平地震作用,对其地震动峰值加速度进行调整,确定斜坡不同等级地震作用下的综合水平地震系数,计算不同等级地震作用引起的作用于斜坡重心处的水平和竖向惯性力,以极限平衡法为理论基础,计算不同等级地震作用下斜坡稳定性系数,结合危险性指数法,计算不同等级地震作用下斜坡失稳概率和危险性指数,据此对斜坡不同等级地震作用下的危险性进行划分。结果表明斜坡稳定性系数随地震作用的增强逐渐减小,斜坡失稳概率随地震作用的增强逐渐增大,斜坡危险性指数随地震作用的增强逐渐增大,斜坡危险性亦随地震作用的增强逐渐增大。     

广西北海近海工程地质特征及特殊问题分析

利用研究区物探处理解释资料及海底表层、钻探地质取样等综合地质调查资料,分析广西北海近海区域工程地质主要特征,并针对土层稳定性、砂土液化及地层承载力问题进行探讨。结果揭示：该区海洋工程地质环境复杂、多样;近岸海底地形起伏较大,坡降可达28‰;地貌类型主要包括潮间浅滩、水下三角洲、水下岸坡、古滨海平原、海底平原;地质灾害因素包括断层、地震、沙波、浅层气、浅埋基岩、埋藏古河道、槽沟、水下浅滩及凸地等;海底有9种土质类型,其中淤泥、粉砂混淤泥、中砂、粗砂分布较为广泛,区域垂向土层可整体划分为4个工程地质层。通过评价后得出研究区黏性土整体稳定性较好,而砂性土在极限波浪作用或强震作用下可能发生大面积液化现象。结合近海一般用桩情况,计算出第二、四工程地质层的承载力值相对较大,可作为区域类似插桩较好的持力层,40 m以内半径0.7 m单桩的极限承载力达26 822 kN     

考虑渗流的多层土盾构隧道开挖面稳定性分析

将传统模式的均匀土层稳定性分析的楔形体模型扩展到渗流作用下多层土盾构隧道开挖面的稳定性分析中,楔形体是由梯形组成的,每一个梯形对应一层土层,利用太沙基有效松动土压力理论和上限定理,推导了渗流作用下盾构穿越多层土的隧道开挖面极限支护压力的计算公式。极限支护压力等于作用于开挖面有效支护压力和渗透力的总和,其中有效支护压力用极限平衡来计算,渗流力采用水头分布的数值方法计算获得的。计算结果发现,渗透力构成了总支护压力的主要部分,分析结果和工程实测数据是一致的。     

地震效应下三维非均质土坡稳定性极限分析

基于极限分析上限定理,采用拟动力法研究了地震效应下非均质土坡的三维稳定性,并通过重度加大法（GIM）推导出边坡安全系数的显式表达式。此外,采用遗传算法进行优化,将所得结果进行对比验证,详细分析了地震条件下相关参数对边坡稳定性的影响。分析结果表明：边坡高度一定时,宽高比、边坡倾角的增大以及土体内摩擦角、非均质系数的减小均会造成安全系数的降低;拟静力法获得的结果相比于拟动力法较大,两种方法结果的差值会随着水平地震系数、有效内摩擦角的增大而增大,随着边坡倾角的增大而减小;土体放大系数的增大会导致安全系数减小,而地震波周期及波速的变化几乎对安全系数没有影响;滑动面轨迹受水平地震系数的影响较大,而受非均质系数的影响相对较小。     

四川金川县城临江路斜坡稳定性分析

临江路斜坡位于四川省阿坝自治州金川县城。该不稳定斜坡分为1#滑坡、2#不稳定斜坡,其中1#滑坡体在汶川地震时已经滑塌,2#不稳定斜坡体处于临滑状态。本文在详细调查研究金川城区不稳定斜坡形成的工程地质条件及其基本特征的基础上,通过GEO-SLOPE,SLIDE等数值分析软件对不稳定斜坡进行参数分析和数值模拟并且利用极限平衡法评价了不同工况下的稳定性。结果表明,2#滑坡在天然状态下稳定,在暴雨状态下欠稳定,在地震作用下不稳定。最后定义了临界滑面角度Z,并拟合了临界滑面角度曲面,曲面以上斜坡不稳定,曲面以下斜坡稳定。     

小坡度海底土层地震液化诱发滑移分析方法

地震可使海底砂质、粉质土层液化并导致上部土层的滑移。基于有效应力有限元动力分析方法和Newmark刚性滑块理论,提出了一种计算海底小坡度（≤5o）土层地震液化引起侧向滑移的简化方法。该方法将波浪荷载简化为海底恒定的上覆压力和初始孔压,忽略了海水粘性对海底土层地震反应的影响,利用改进的Seed孔压模型进行动力分析和液化判别,用Newmark滑块理论计算了土层侧向滑移。通过算例和对比分析,研究了海水深度和土层坡度对侧向滑移的影响,表明该方法的有效性,可为近海工程场地地震地质灾害评价提供参考数据。     

南海北部陆坡区典型峡谷陡坡群地震稳定性

南海北部陆坡是一个呈条带状分布的大规模海底斜坡,西起海南岛东南部海域,向东延伸至台湾岛西南部海域。该区域分布了多个峡谷陡坡群,地质构造复杂、地震易发多发,滑坡地质灾害活跃。特别是该区域地形起伏较大,地震灾害可能诱发区域大面积的海底滑坡,科学评估其地震稳定性显得十分重要。本文以南海北部陆坡区神狐海域典型峡谷陡坡群为例,基于Scoops3D和GIS技术建立了三维计算模型,开展了海底陡坡群的地震稳定性研究,获得了峡谷区不同陡坡的地震稳定性安全系数及其分布特征。结果表明：峡谷剖面大多呈“U”字形,推断研究区峡谷为Ⅱ型海底峡谷系统;强震作用可以大幅削弱海底斜坡稳定性,其中对于C1峡谷区陡坡群,随着水平拟静力地震系数增大至0.40,区域最小安全系数则陡降至0.50;地震作用下西部峡谷陡坡群的失稳范围明显高于东部区域,大部分滑坡发生在两侧谷壁靠近峰顶的位置,另有相当一部分滑坡位于C1和C2峡谷区南段的东侧谷壁,整体呈带状分布。     

斜坡地基刚性桩水平承载力上限分析

为探讨斜坡地基刚性桩水平极限承载力的计算方法，介绍柔性桩的等效刚性桩有效嵌入深度并引入极限水平地基反力分布形式。根据荷载指向坡外及坡内两种情况，提出适用于斜坡地基桩前土体的两种极限破坏模式。然后，基于极限分析上限定理，推导出两种荷载方向下的刚性桩极限承载力，并引入多组现场试验，验证了理论方法的合理性。探讨了边坡坡角、内摩擦角、黏聚力及荷载方向对极限承载力的影响，得出了一些规律性结论，并基于以上分析结果，提出斜坡地基刚性桩水平极限承载力随坡角变化的拟合公式。这些分析为斜坡地基上基桩设计提供了一定的参考，具有理论及工程应用价值。     

镇原县南川中学不稳定斜坡稳定性计算评价及影响因素探析

镇原县南川中学不稳定斜坡位于镇原县南川中学后部坡体,威胁南川中学在校师生生命财产安全。根据不稳定斜坡工程地质勘查结果,对该研究区斜坡稳定性进行计算评价,分析其成灾的可能性及成灾条件,结果显示:不稳定斜坡整体在三种工况下均处于基本稳定~稳定状态,局部坡段在工况Ⅱ下处于欠稳定~不稳定状态、在工况Ⅲ下处于基本稳定~稳定状态,暴雨对该不稳定斜坡稳定性的影响要大于地震对不稳定斜坡的影响。