基于应变软化的多阶边坡稳定分析

多阶边坡除了最危险滑面需要关注,每级台阶的潜在滑面及其他不满足规范要求的滑面亦需要得到重视。以双台阶边坡和复杂多台阶边坡为例,基于应变软化理论,利用FLAC3D软件分析边坡的剪应变发展规律,根据剪应变的集中带获取边坡的多个潜在滑面。分析滑面的剪入、剪出和滑面中部点的强度参数变化规律,并结合矢量和法分析滑面在应变软化过程中安全系数的演化规律。研究结果表明：采用该方法可获取边坡的最危险滑面及次级滑动面;随着软化的发展,滑面上点的强度参数从峰值强度逐渐降低至残余强度,然而演化的速度不同;随着应变软化过程的发展,所有滑面的安全系数均逐渐降低,最后趋于一个定值。     

基于局部强度折减法的边坡多滑面分析方法及应用研究

边坡最危险滑动面的搜索方法一直是研究的热点,但边坡内部次级滑动面也可能不满足安全设计要求,因此,考虑边坡多条滑动面的分析方法亦应得到关注。在传统强度折减法中,对边坡整个区域的抗剪强度参数进行折减,此方法仅可得到一个临界滑动面和最小安全系数。提出了一种基于局部强度折减法的多滑面分析方法,即首先定义单元安全系数的概念,并且计算边坡每个单元的安全系数,然后自动搜索出单元安全系数处于不同范围内的单元集合,对各个单元集合的强度参数进行折减计算,即可得到不同安全系数对应的滑动面。通过单台阶和双台阶边坡算例验证了该方法的可行性,结果表明,随着安全系数的增大,潜在滑面的深度和潜在滑动区域亦增大。最后把该方法应用到某隧道进口仰坡的稳定性评价中, 通过该方法得到的多级滑动面与现场监测数据吻合较好。     

基于Monte-Carlo法的多级黄土滑坡危险性评价

针对存在多级滑动面的黄土滑坡,难以用简单的单一滑动面评价其稳定性,基于Monte-Carlo法理论,结合简化Bishop法,在极限平衡条件下建立滑坡稳定可靠性分析的状态函数,提出基于概率的黄土滑坡稳定性计算方法。通过对各级滑坡在滑动时安全余量的相关系数计算,得到多级黄土滑坡破坏过程各个滑面的破坏概率具有相关性,同时建立基于概率理论黄土滑坡危险性评价指标。以阳庄村滑坡为例,分别计算滑坡体上的Ⅲ级滑坡稳定系数及可靠度,定量的表达出阳庄村Ⅲ级滑坡的危险程度,为滑坡的工程治理,预测预警和危险性评价提供依据。      

强度折减法在滑坡稳定性分析中的应用

沁水县侯村煤矿边坡处治后,I~III段使用良好,IV段抗滑挡墙失效。本文采用有限元强度折减法计算,强度指标比原定的降低了1.29倍。同时,在折减过程中,通过计算分析剪应力集中部位,确定滑面是在老滑面的基础上发展的部分新滑面,形成新的剪出口。利用折减后强度参数,计算对比新滑面与次级滑面的滑坡推力,认为挡墙破坏为新滑面推力过大所致,与原设的“次级滑面为最危险滑面”情况不符,计算结果与实际情况较吻合。      

平推式滑坡多级拉陷槽形成过程及成因机理分析

通过对中江县冯店垮梁子滑坡的现场调查和室内物理模拟试验研究,发现滑坡滑动过程中存在诱发次级拉裂缝产生甚至贯通的现象,结合滑坡的变形历史迹象,进行受力分析,论证拉裂缝产生形成过程及位于拉裂缝间滑带局部贯通现象,提出U形槽模式多级平推式滑动理论; 对比宣汉天台乡滑坡已有对多级平推式滑坡研究,针对多级平推式滑坡后缘多级拉陷槽的形成过程和成因机理进行分析,提出多级平推式滑坡存在牵引后退式和推动前进式两种不同启动和运动模式,就两种模式各自岩性组成、构造裂隙发育情况、启动水头、启动速度、及多级滑动启动水头变化对比分析,建立地质力学机制模型。     

基于整体刚体平衡法的膨胀土边坡稳定分析

膨胀土边坡危险滑面受裂隙面影响,常位于强弱风化层界面,且近似为直线,滑坡后缘一般为垂直张拉裂缝,下部主滑床呈近水平状。基于上述特性,提出滑坡体的三折线刚体简化模型,滑体内土体强度采用多次干湿循环后稳定值,并根据整体刚体的静力平衡推导建立边坡安全系数求解公式。以秦淮东河膨胀土边坡为实例,开展膨胀土干湿循环室内试验,并利用推导公式求解边坡长期稳定系数,计算结果与FLAC强度折减法求解结果接近。设计程序分析了强风化层厚度和膨胀土层厚度对边坡安全系数求解值的影响,发现后者随前两者的变化先急剧减小后趋于平缓,在一定范围内影响较大。考虑浅层土体强度和强风化层深度在干湿循环不同阶段的变化,求解了各阶段强弱风化层交界面上滑面的安全系数,发现其呈现指数衰减的趋势,边坡主要在6次干湿循环后发生失稳,滑面深度在1.83 m左右。     

基于离散元的含软弱夹层岩质边坡滑移机理分析

以苏州清明山滑坡为例,采用颗粒流软件PFC2D建立了滑坡体的二维数值模型,通过监测坡体表面不同部位的位移和应力变化情况,对边坡滑动的演化过程和破坏机理进行了详细的分析。数值试验结果显示该顺层边坡的失稳是一个渐进的过程,首先沿靠近坡面的一组软弱结构面发生滑动,下方滑床岩体在上覆滑体的挤压和摩擦作用下发生破碎,使滑动不断向深处发展。在前期形成的临空面和软弱结构面的共同影响下,滑坡后缘岩体产生一组近乎垂直的拉裂面,该竖向破裂面的存在有利于雨水入渗,进一步降低软弱夹层的抗剪强度参数,从而使边坡由小范围的崩塌破坏转为大范围的滑动破坏,属滑移-压致拉裂型滑坡。清明山滑坡滑移机理的研究对后续地质灾害治理有重要意义。     

基于动力学和材料软化特性的边坡渐进破坏特征研究

边坡的失稳是一个从量变到质变的动态渐进破坏过程,此问题也是边坡领域研究的重点与难点之一。在考虑岩土材料软化特性和动力学求解的基础上,建立了边坡渐进破坏仿真的理论框架;利用ABAQUS软件的动力显式求解模块实现了边坡的渐进破坏仿真;根据塑性应变揭露了剪切带的扩展过程,由软化本构确定了滑面材料的分区演化规律,根据等效塑性应变确定了边坡的滑面,通过滑面位置将边坡分为滑体、滑带、滑床,并分别研究了边坡各分区内部特征点运动学变量的发展过程,从而揭示了边坡的渐进破坏过程;基于材料参数沿滑面的时空分布,利用矢量和法得到了边坡不同演化阶段的安全系数。对比该方法与Bishop法确定的滑面位置与安全系数,发现两种方法峰值和残余强度对应的安全系数比较接近,该方法搜索所得滑面位于Bishop法自动搜索的滑面之间,验证了此方法的合理性及可靠性。最后分析了材料软化特征对边坡稳定性的影响,在保持其他参数不变的条件下,增大残余黏聚力,边坡的滑面位置加深,安全系数的初始值减小,安全系数的快速减小阶段有所推迟,并且快速减小阶段经历的时间有所延长,稳定后的安全系数有所增大。保持其他参数不变,增大残余黏聚力对应的等效塑性应变阈值,边坡的滑面位置加深,安全系数的初始值减小,安全系数的快速减小阶段有所推迟,但快速减小阶段经历的时间基本不变,达到稳定的时间有所推迟,同时稳定后的安全系数略微有所增大。     

阳鹿高速公路K52新滑坡变形特征与成因机理分析

阳鹿（阳朔—鹿寨）高速公路K52新滑坡为古滑坡堆积体中局部复活的滑坡,处于急剧变形状态,需进行抢险性处治。复工后对该滑坡进行了详细的地质勘察及变形监测,借助FLAC3D软件对其成因、变形过程及变形机理进行了研究,得到了以下结论:（1）古滑坡堆积体形成于顺层岩质滑坡,堆积体内部发育软-可塑状软弱夹层风化页岩,为新滑坡的主要滑带土;（2）导致新滑坡变形的主要内因为不良地质、微地貌、特殊的岩土结构,主要外因为在中后部堆载、填土改变地表水径流路径、向滑坡排放生活用水及降雨;（3）新滑坡具有三层滑面,失稳前底部滑面为主滑面,失稳阶段中部滑面为主滑面,属前段推移后段牵引型复合式滑坡,具多级、逐级及渐进滑动特点;（4）新滑坡变形进程为:后缘拉张变形-中部剪切蠕变-滑体A、B推移剪出失稳-滑体C前缘临空牵引失稳;（5）新滑坡处治重点应防止顶部、中部及底部三个滑动面继续变形,也应防止古滑面及古滑坡堆积体内部其余风化页岩夹层产生次级滑动。     

杨山末站滑坡稳定性研究及治理措施

论述了杨山末站滑坡的形成条件、形成机理和滑体的工程地质特征．该滑体内存在着两个潜在的滑动破坏面。通过稳定性的定量计算与定性分析可知,坡体上的大裂缝与地下水变动带在开挖坡脚处剪出联合组成的滑面稳定性最差,此滑坡将来的滑动破坏剪出口将在开挖坡脚附近产生．根据滑坡体的特征,提出了场地的合理利用方案与整治措施．     

Research on analytical method of multi-slip surfaces of landslide based on softening characteristics of geomaterialEI北大核心CSCD

Landslide often exhibits characteristics of multi-stage destruction in practical engineering. However, the most dangerous slip surface and corresponding minimum safety factor are only concerned in general computing and design, this often leaves security risk. Considering the softening characteristics of geomaterial, a theoretical framework of effective simulation and evaluation of landslide multi-stage destruction is established with FLAC(3D) and Matlab software platform. Taken landslide in low-rent housing area of Dangjiaba in Xunyang county as an example, the process of forming multi-slip surfaces is revealed by progressive evolution of plastic shear strain, plastic tensile strain and shear strain increment and so on. It is shown that time and space sequences are not necessarily corresponding sequence. The temporal sequences of multi-slip surfaces are first-class main slip surface, second-class main slip surface and sub-slip surface; the spatial sequence is first-class master slip surface, sub-slip surface and second-class main slip surface. The number of slip surfaces is equal to the number of tension cracks in collecting on-site. The entry location of first-class main slip surface is in excellent agreement with the tension crack in the frontal part of landslide, but the positions of second-class master slip surface and sub-slip surface have little error with the tension crack on-site. The distribution and magnitude of strength parameters in the slip surfaces gradually change with the development of slip surface from peak strength to residual strength, this is the root reason why the multi-slip surfaces of landslide can be simulated effectively. The evolution of vector sum safety factors according the temporospatial distribution of material parameters in the multi-slip surfaces is obtained. It turns out that there are three different sequences of safety factors in the process of forming the multi-slip surfaces of landslide. It illustrates the active and passive relationships among all slip surfaces in the formation process.     

基于动态残余强度的不同含水率条件下滑坡稳定性研究

长时降雨会引起斜坡发生累进性破坏,在此过程中,滑带土将随含水率的变化达到不同含水状态下的残余强度。传统应变软化模型不能准确表达这一变化过程中滑带土残余强度的动态特征, 而引入动态残余强度的应变软化模型能更加真实地模拟含水率变化时滑坡稳定性的发展。基于此,文章对四川中江县垮梁子滑坡开展了野外调查工作,通过现场竖井获取滑带土,采用环剪试验研究了滑带土力学参数与含水率的关系,在此基础上建立了基于动态残余强度的应变软化模型,模拟了垮梁子滑坡在滑带土处于不同含水率阶段的发展情况。结果表明:含水率的增加使得滑带土抗剪性能显著衰减,峰值及残余抗剪强度呈近乎线性降低,残余强度参数则表现出三次函数型衰减特征。应用基于残余强度参数衰减规律建立的应变软化模型模拟了垮梁子滑坡的变形破坏过程,结果表明在滑带土含水率低于20%时,斜坡仅在前缘局部产生塑性区;当含水率达到22%时,斜坡中上部开始产生塑性区及未贯通滑动面;当含水率达到24%时,塑性区趋于贯通,滑坡进入加速变形状态,并于坡表产生张拉裂缝;当含水率达到26%时,滑坡处于失稳状态,坡表张拉塑性区及破坏面的发展与滑坡现状破坏特征高度吻合。该成果可为相关滑坡的稳定性研究提供一定的理论依据。     

膨胀土公路滑坡的形成过程和机理

以国道G316线安康至汉阴段K25膨胀土公路滑坡为例,介绍了滑坡的地质环境条件,阐述了该膨胀土公路滑坡的形态、滑面滑床特征和变形特征以及气象水文、地形地貌和人类工程活动等,内外营力对该滑坡的影响。采用非饱和土强度理论,对滑坡的形成过程和机理进行了详细分析,得出开挖路堑是该滑坡产生的直接原因。其形成过程及机理为:开挖—非饱和滑带土浸水软化,抗剪强度降低或丧失—坡面隆起、坡顶开裂和坡脚剪切破坏—剪切破坏区向上发展与后缘张裂隙贯通—滑面贯通、滑坡产生。      

青海西宁北山寺斜坡区灾害特征与成因机制分析

滑坡的灾害特征与成因机制是滑坡分析的一个重要方面。为充分了解北山寺斜坡区对人民生命财产与斜坡区内文物古迹造成的威胁,本文以北山寺斜坡区为例,以现场调查及工程地质勘察的方法对滑坡进行分析。结果表明,斜坡区主要发育有老滑坡及其上的林场场部Ⅰ号新滑坡、三清殿Ⅱ号新滑坡和深层潜在滑坡。查明了各个滑坡的形态、长度、宽度与厚度等信息。老滑坡、林场场部Ⅰ号新滑坡、三清殿Ⅱ号新滑坡属浅层滑坡,崩坡积物与下覆基岩接触面间的潜在蠕滑面是控制该浅层滑坡滑动的主要因素之一。总结出深层潜在滑坡的发展模式,即卸荷回弹、前缘沿潜在弱面滑移--后缘拉裂变形--压致拉裂扩展--深层潜在滑移面形成与贯通。     

基于变分法的均质土坡稳定性分析

在平面应变条件下,从考虑强度折减的滑动土体极限平衡方程出发,推导出一般情况下均质土坡稳定分析的泛函极值等周模型。依据泛函取极值时必须满足的欧拉方程,通过坐标变换对变分问题求解,得到滑裂面函数及其上分布的法向应力函数。对于给定的边界条件及横截条件,土坡稳定问题转化为求解以两个拉格朗日乘子、安全系数和滑裂面一个端点的x坐标为4个未知量的函数极值问题,可以通过数值计算得到最小安全系数及所对应的最危险滑裂面。考虑坡顶拉裂缝,通过算例分析了不同的滑裂面位置及对应的安全系数。通过对ACADS边坡考题算例分析,在不考虑坡顶开裂的条件下,采用该方法的分析结果与依据极限平衡法得到的各裁判答案非常接近,在考虑坡顶开裂时,安全系数略有减小。     

强降雨条件下具有张裂缝边坡临界滑动场

降雨持时较长且雨强较大时,雨水的入渗不仅会增大孔隙水压力,且易使张裂缝充水形成静水压力,对边坡稳定不利。结合降雨条件下饱和-非饱和渗流分析,考虑降雨过程中的瞬态孔隙水压力场与瞬态强度场,并同时考虑张裂缝充水时的静水压力,对边坡临界滑动场法进行改进,提出降雨条件下具有张裂缝边坡临界滑动场数值模拟方法,且对其进行了验证。将该方法用于一个典型均质黏土边坡算例,结果表明,（1）文中方法可考虑张裂缝具体位置、深度及其充水状态下对边坡稳定性的影响,并能搜索出任意形状危险滑面,计算结果合理可靠;（2）降雨条件下张裂缝中静水压力对边坡稳定性及滑面形状有较大影响;（3）降雨条件下张裂缝位置对边坡稳定有较大影响,距坡肩越近,张裂缝对边坡稳定性影响越大;（4）张裂缝处在最不利位置且充水时存在一个最不利深度。     

滑带土抗剪强度参数的三维反分析

以滑面正应力修正模式的三维边坡稳定性分析方法为基础,建立了确定滑带土抗剪强度参数的三维反分析模型。先对滑坡体的稳定性进行调查评估,确定滑坡的安全系数与三维滑面的几何尺寸;然后,通过对滑面正应力进行合理假定与修正,建立了平衡方程,以强度参数为未知数,利用数学方法并结合试验、经验等手段求解出抗剪强度参数。该模型克服了二维反分析将会高估滑带土的抗剪强度参数的缺陷,而且计算过程简单,易于编程实现。两个简单算例表明,三维反分析模型可以考虑三维滑体的空间效应,得到的抗剪强度参数更真实、更符合实际情况,为滑坡治理提供参考。     

考虑层理影响页岩巴西劈裂及声发射试验研究

基于不同层理角度的页岩巴西劈裂试验,利用高速摄像系统和声发射系统,对页岩力学特性、裂纹扩展及声发射特征的层理效应进行了深入研究。结果表明：（1）页岩巴西劈裂破坏过程可以分为压密、弹性和破坏3个阶段;（2）页岩抗拉强度、劈裂模量和应力峰值时变形的各向异性特征明显,层理角度 30°时,层理效应最为明显, 90°时影响最小;（3） 0°和 15°时试样的裂纹破坏面基本是沿着层理面, 30°时裂纹面交切层理面,与加载基线面重合, 45°～90°的各试样的断裂面呈不同程度的偏离加载基线面,为弧面或曲面;（4） 30°和 45°为破坏机制转化角,其中 30°为沿着层理面压致性张拉开裂转化为交切层理面开裂的转化角, 45°为交切层理面开裂转化为交切层理面且沿着层理面不同程度的剪切滑移开裂的转化角;（5）声发射活动性和能量释放随层理角度的增加而加强,主要因为受层理角度的影响,其破坏机制不同,这也进一步验证了页岩随层理角度的变化,其破坏机制的各向异性。能率峰值与抗拉强度具有很好的线性关系,表明声发射能率峰值能很好地反映岩石抗拉伸破坏的程度。