考虑土体应变软化特性的滑坡抗滑桩设计推力研究

传统剩余推力方法的基本假设仅适用于理想塑性材料或应变硬化材料,对具有应变软化特性的坡体其适用性受到限制。基于土体的应变软化性质,探讨了其剪应变和抗剪能力的对应关系。通过引入条块底部的应变协调方程,对滑坡条块推力计算方法进行改进,提出了考虑应变软化特性的滑坡抗滑桩设计推力计算新方法。实例分析表明,改进的方法计算得到的滑坡当前稳定性系数介于分别取峰值强度和残余强度所获的结果之间;所得的抗滑桩设计推力值相较残余强度算得的值小,较峰值强度算得的值大,介于两者之间;能考虑土体应变软化特性的设计推力计算是依据滑坡当前状态进行,既能够起到及时遏制滑坡进一步发展的作用,又比较符合坡体实际情况。     

二元函数逼近在斜坡可靠度分析中的应用研究

极限平衡分析方法是斜坡稳定性评价中的常用方法,在长期的工程实践中积累了丰富的经验,但其不能考虑斜坡岩土体中实际存在的不确定性,在应用中具有一定的局限性。可靠度分析方法可有效地考虑斜坡系统内的不确定性和相关性,但因状态函数偏导数的求解比较困难,使可靠度分析方法在实际中应用不便。为解决上述问题,根据二元函数插值逼近原理,在矩形区域上构造拉格朗日不完全双二次多项式逼近状态函数,从而近似地计算状态函数的偏导数,求得状态函数的均值和方差,并利用精度较高的一次二阶矩方法来计算斜坡的可靠指标和破坏概率。据鄂西恩施地区马堡营滑坡实例分析表明,引入二元函数插值逼近的一次二阶矩方法计算结果与剩余推力法及Monte-carlo模拟方法结果一致,其精度可满足工程需求。     

基于集对分析的滑坡变形动态建模研究

滑坡是一个确定-不确定的动态系统,其变形表现出复杂的非线性演化特征。为了克服传统分析方法在处理系统不确定性方面的不足,将集对分析法（SPA）引入岩土变形监测分析领域,并结合层次分析法（AHP）提出了滑坡变形动态预测模型,给出了基于概率论的最优预测算法,提出并证明了集对论中最大同一度在等势条件下存在极限解,据此提出位移势的概念。在位移势的基础上,进行SPA二次建模,提出了基于SPA的滑坡变形与水库蓄水过程相关性动态分析模型。运用上述预测模型对新近发生的刘家沱滑坡进行变形监测定量分析,实践证明：最优预测值具有良好的短期预报精度;位移势能够表征系统当前状态下位移所能达到的最大潜力,可作为短期预测的上限值,其变化能够反映系统宏观层面上的演化特征,对滑坡演变加速预警具有指导意义;运用集对分析方法进行滑坡变形响应滞后效应的定量研究是一条可行的新思路,反演结果与实际情况吻合;该方法在岩土监测分析领域有良好的应用前景。     

库水位升降联合降雨作用下库岸边坡中的浸润线研究

库岸边坡中的地下水对其稳定性有重大影响,目前还没有统一的公式用来计算岸坡中的浸润线。为此,建立隔水底板呈缓倾角的均质岸坡模型,采用稳定渗流情况下的浸润线作为非稳定渗流的初始值,推导出库水位升降联合降雨作用下该模型中浸润线的近似解析解。利用Geo-Slope中的SEEP/W程序,对浸润线的近似解析解进行验证分析,结果表明,在不同库水位升降和降雨的组合条件下,由近似解析解确定的浸润线与数值模拟结果基本一致。对库水位升降联合降雨作用下赵树岭滑坡中的浸润线进行研究,利用实测浸润线验证了近似解析解的正确性,并预测了赵树岭滑坡在快速蓄水、快速蓄水＋暴雨、快速泄水及快速泄水＋暴雨4种工况下（库水位波动范围为145～175 m）浸润线的变化情况。最后,从解析解的适用条件出发剖析了近似解析解误差产生的原因,为应用浸润线解析解解决实际问题提供依据。     

库水位下降条件下斜坡稳定性研究

采用核磁共振（NMR）技术反演水文地质参数,在此基础上,基于非饱和土强度理论,对现有滑坡剩余推力法进行改进。以三峡工程库区赵树岭滑坡为例,对库水位以不同速度下降时不同时刻的滑坡稳定性进行了研究,结果表明：在库水位下降过程中会出现稳定性系数达到极小值的现象。下降速度越大,稳定性极小值越小,出现极小值的时刻也相对早。     

含弱透水层岸坡地下水渗流特征的数值分析

库岸滑坡同坡体内地下水渗流场的动态变化具有密切的关系。传统的饱和土渗流分析方法无法正确描述水位升降过程中岸坡内孔压场的动态变化规律。从饱和-非饱和非稳定渗流理论出发,选取典型的岩土体的渗流参数,对含有弱透水夹层的理想层状岸坡进行有限元数值分析,得到水位升降过程中岸坡内孔隙水的渗流规律。同时,也得到了坡体内基质吸力和体积含水率随库水位升降变化的历时曲线。分析表明,岩土体的饱和渗透系数、土水特征曲线以及坡体的结构特征等共同决定了水位升降过程中岸坡内孔隙水压力和浸润线的分布。模拟结果可为库岸尤其是含弱透水层边坡的稳定性评价及岸坡的排水加固提供参考依据。     

库水位涨落对库岸滑坡稳定性的影响

三峡水库正常蓄水后, 库水位在175~145m之间周期性波动, 滑坡地下水渗流状态将会发生较大的改变, 可能导致滑坡失稳.因此, 研究库水位周期性波动下滑坡的稳定性具有十分重要的意义.提出了土水特征曲线的多项式约束优化模型和采用饱和-非饱和渗流数值模型.以赵树岭滑坡为例, 利用有限元数值计算了库水位在175~145m之间波动下地下水渗流场, 将计算得到的孔隙水压力用于滑坡的极限平衡分析, 探讨了库水位上升和下降对库岸滑坡稳定性的影响.研究表明: 多项式优化模型可以很好地拟合非饱和土的土水特征曲线; 库水位上升时滑坡稳定性系数总体逐渐增大, 库水位下降时滑坡稳定性系数总体逐渐减小; 无论是库水位上升还是下降到库水位155m时, 其稳定性系数最小; 同一库水位下, 库水位上升时的稳定性系数比下降时的稳定性系数大.      

一个标准岩土地层序列的初步框架

当前的岩土分类方案存在碎片化问题,各种岩土类型之间存在大量的模糊过渡地带。岩土通用分类方案宜基于岩土的基本物质组成,即固体、液体和气体,一般情况下,可采用特殊组分+颗粒大小+孔隙率+饱和度的组合方案。本文中的特殊组分包括特殊矿物和有机质,特殊矿物是指以蒙脱石族为代表的片状矿物、易溶盐和碳酸盐类矿物。通用分类的评价指标应适用于各类岩土,仅适合某些岩土的指标可作为次一级的分类指标。本文采用岩土颗粒大小和特殊组分进行岩土颗粒的通用分类,采用孔隙率衡量岩土颗粒之间的绝对紧密程度,采用饱和度衡量岩土的含水状态。单个岩土地层定义为具有相同的地质时代成因及相同的特殊组分、岩土颗粒大小、致密度和饱和度的地层,标准岩土地层序列定义为一个地区内某个地质时代、某种成因类型的完整岩土地层序列。建立一个地区、国家乃至全球范围内各时代成因的标准岩土地层序列是岩土地层大数据库的重要基础。     

用Monte-Carlo模拟方法评价桥基岩体结构性质

主要介绍了利用Monte-Carlo随机模拟方法确定北盘江大桥桥基岩体的结构性质.岩体的结构性质是控制岩体物理力学性质进而影响岩体稳定性的最关键的因素,对它的研究历来是岩体力学研究的重点.但由于结构面深埋岩体内部,无法直接观测,因而研究起来特别困难.而Monte-Carlo随机模拟方法可根据结构面发育的随机性,并通过对岩体表面结构面的测量,可以很方便地确定岩体结构面三维网络结构,从而揭示岩体的结构性质.从Monte-Carlo随机模拟方法在北盘江大桥桥基岩体中的应用可以看出,这种方法十分有效.     

节理岩体结构面产状的动态聚类分析

节理岩体结构面的优势产状是进行Mnote-carlo模拟和岩体稳定性分析的基础。玫瑰花图、等密度图等传统的图形分析方法比较粗糙,其结果只是相对的优势组数划分,无法准确地给出结构面的优势产状,使得分组结果在实际中应用不便。为弥补上述不足,采用改进的动态聚类分析方法,构造空间直角坐标系,以结构面的单位法向量表示其产状,并根据球面上两点之间的球面距离对结构面产状进行分类判定。将该方法应用于三峡库区巴东新县城铜盆溪桥东头高切坡结构面优势产状分析中。结果表明,采用改进动态聚类分析方法结果可靠,分类合理,可以较准确地确定结构面的优势产状。