一种基于强度折减法的刚性桩复合地基整体稳定性评价方法研究

当前在评价复合地基稳定性时通常采用极限平衡法进行分析,即采用复合地基理论,把刚性桩的黏结力和摩擦角等效为地基整体的黏聚力和内摩擦角,然后采用圆弧条分法计算其整体安全系数。显然,该计算方法假定了桩体与土体皆发生剪切破坏。但相关研究成果表明,群桩中存在多种破坏模式,单纯采用剪切破坏模式计算出的安全系数可能偏安全。从刚性群桩的实际破坏模式出发,提出一种适用于刚性桩破坏特征的强度折减法,即通过强度折减法搜索复合地基系统的临界状态时,刚性桩的破坏模式应符合实际破坏情况。同时,根据刚性桩的变形破坏特征,探讨强度折减法临界状态判别方法,通过算例比较只折减抗剪切强度参数和笔者所提方法的差异,验证了本文方法的可行性和合理性。     

巴东组紫红色泥岩干湿循环崩解特征试验研究

红层泥岩受水的影响易诱发多种工程地质灾害,开展红层泥岩干湿循环崩解性质的研究具有重要意义。选取三叠系巴东组(T2b4)紫红色泥岩开展室内干湿循环崩解试验,每次干湿循环后筛分试样,通过称量获得各组分质量,并用图像处理技术提取每次筛分后岩石块体的形态特征参数。以此为基础用分形几何、灰色关联理论研究红层泥岩崩解过程中颗粒的分形与形态特征,从而建立评价红层泥岩稳定程度的模型。研究结果表明:巴东组紫红色泥岩室内干湿循环崩解试验中,粒径大于10 mm的块体崩解剧烈,且崩解过程主要集中在前8次循环,经历12次循环后停止;崩解过程中红层泥岩的分布分形维数在前8次循环中增加迅速,与红层泥岩崩解程度的变化规律相对应,随红层泥岩停止崩解而稳定在2.20;各粒组颗粒圆形度与覆盖盒维数的变化特征与红层泥岩崩解程度的变化规律也具有对应关系,随其崩解的停止而逐渐趋于稳定;灰色关联结果表明:崩解过程中红层泥岩圆形度的变化特征能更好地反映其崩解的状态,对工程建设中红层泥岩稳定程度的评价具有一定的指导意义。     

基于地震传播过程的滑坡动力稳定性分析

当进行滑坡地震稳定性分析时,一般对滑体取某一固定的加速度,这忽略了地震波的传播过程。滑坡在地震中破坏的根本原因是地震波在岩土体中传播时,在滑体和滑床间形成了加速度差。推导了加速度差的计算公式,以青海省玉树机场路3号滑坡为原型,以玉树机场强震观测台的实测加速度时程为动力输入,采用传递系数法计算滑坡动力稳定系数时程曲线。结果表明,天然状态滑坡的稳定系数为1.269,最小动力稳定性系数为0.962,最小平均稳定系数为1.069。滑坡的整体稳定性较好,不会形成整体失稳,但会有局部变形,与震后实测现象一致。     

降雨型滑坡垂直位移方向率及其位移监测预警判据研究

针对降雨型滑坡位移量预测参数失稳判据的局限和不足,并根据滑坡全息论的基本原理,提出和确定了滑坡垂直位移方向率预测参数,且指出该参数是边坡稳定性演化分析与评价的一个有效位移动力参数,具有位移量或位移速率不可替代的评价和预测作用。同时,系统分析了降雨型滑坡位移与地下水位变化规律及其相互作用关系,对该类边坡稳定性的不同演化阶段的表层垂直位移方向率形成机制与变化规律进行了弹塑性力学分析与评价,分别确定了边坡压缩稳定变形阶段和塑性失稳变形阶段的表层垂直位移方向率与其稳定性演化的定量关系,并依此运用数理统计均方差基本原理,建立了该类滑坡垂直位移方向率的整体失稳监测预警判据。最后运用新滩滑坡A_3、B_3监测点垂直位移方向率对该滑坡稳定性演化过程与失稳规律进行了后验分析与评价,其分析预测结果与边坡实际变形失稳规律基本相吻合,表明该参数在该类滑坡预测预报与监测预警中具有一定的有效性与实用性。     

基于能量守恒的滑坡稳定性计算模型

基于能量守恒思想,采用径向条分法,假设虚拟位移,建立滑坡的稳定性计算数学模型,为滑坡稳定性分析提供了一种新的方法。基于虚拟位移ds,推导了滑坡重力势能增量(35)U和滑面摩擦耗能(35)W,定义了能量法滑坡稳定性系数Sc,分别给出了在不考虑地下水和考虑地下水两种情况下滑坡稳定系数Sc的数学表达式。通过算例分析,并与极限平衡法中的简布法计算结果对比,结果表明,不考虑地下水情况下能量法的计算结果与简布法较为接近,且前者稳定系数略高,差值比为0.19%;考虑地下水影响的情况下能量法计算结果与简布法的差值比为9.77%,前者稳定系数较低,即能量法中地下水对滑坡稳定性系数影响较大。基于算例1,对模型的主要参数进行了关于稳定系数Sc的敏感性分析。最后从本质上对比分析了能量法与简布法的异同。     

隧道正交穿越滑坡体的安全距离及稳定性分析

在滑坡地段修建隧道时,隧道穿越位置对滑坡体稳定性有着重要影响。目前,研究者较多针对隧道开挖问题或者滑坡稳定性问题进行了单独研究,而将两类工程问题联合起来进行理论研究还不多见。基于滑移线理论推导的隧道开挖对围岩扰动范围公式,结合隧道上部松动岩体的分析,得出隧道正交穿越滑坡体的最小安全下穿距离的解析表达式,并对其影响因素进行了讨论;基于Sarma法,对隧道上方滑坡体的稳定性进行了分析,得出相应的安全系数。结合数值模拟方法对隧道正交穿越滑坡的多个工况进行了实例分析,通过对隧道围岩塑性区的分析,验证了该方法的有效性。成果可为滑坡地区隧道位置的选择提供一定的理论依据。     

顺坡渗流下矩形骨架护坡浅层稳定性

基于顺坡渗流条件下土质边坡浅层顺坡平面滑动简化计算模型,以骨架防护单元为研究对象,分析骨架与土体相互作用关系以及低应力水平下土体抗剪强度非线性特点,提出矩形骨架框内土体沿骨架底部直接剪切滑动(模式Ⅰ)、被动土压力破坏(模式Ⅱ)两种模式及以竖向净距为表征参数的模式间转换阈值l_(sp),建立考虑渗透力影响的矩形骨架防护土质边坡浅层稳定安全系数表达式,初步构建了以边坡浅层稳定和矩形骨架结构强度为双控目标的防护工程检算方法。分析表明,阈值l_(sp)主要受骨架厚度h影响,并随h增加逐渐增大;受骨架竖向净距l_v影响的两种模式中,模式Ⅱ下的l_v对安全系数影响更为显著,模式判别不当将会因高估骨架抗滑作用而得出偏于危险的结果;在满足边坡浅层安全系数和骨架材料强度下截面深嵌的横窗型较截面平展的竖窗型骨架结构能更节省圬工用量。     

地连墙槽壁加固稳定性计算方法研究

地连墙槽壁(以下简称"槽壁")稳定问题是地连墙施工质量和施工安全最关键的问题,由于护壁措施不当引起槽壁坍塌事故时有发生。首先,分析了槽壁失稳机制及形态,总结了各种槽壁抗失稳加固措施的优缺点,提出了深层搅拌桩(以下简称"搅拌桩")合理加固深度建议值和合理加固宽度的确定原则。其次,归纳总结了槽壁在泥浆护壁条件下各种稳定性安全系数计算方法的适用条件,探讨了各个安全系数取值的合理性,给出了建议值。最后,提出了搅拌桩加固槽壁条件下槽壁稳定性安全系数计算方法和判定标准。经多项工程实践,文中所提出的搅拌桩加固槽壁条件下槽壁稳定性安全系数计算方法和判定标准的可靠性以及加固宽度和深度的合理性得到了验证。     

基坑多级支护破坏模式研究

基坑多级支护结构随着两级支护间距离B的增加可以分为3种主要的破坏模式,即整体式、关联式和分离式。采用抗剪强度折减法对多级支护达到分离式破坏模式的条件进行了研究,分析了土体强度及第一级支护结构长度L_1和第二级支护结构长度L_2三个主要参数对分离式破坏临界宽度B_(分离)的影响,为了反映土体强度的影响,引入了"独立安全系数比R_(fos)"(即两级间距离无限远时各自安全系数的比值)。计算结果表明,B_(分离)随着R_(fos)的增加而减小,当R_(fos)较小时多级支护结构的破坏模式只存在整体式和分离式,B_(分离)可以根据基于极限分析上限理论的简化算法求得,当R_(fos)超过一定数值B_(分离)达到下限分离式破坏临界宽度,下限分离式破坏临界宽度与两级支护中稳定安全系数较低一级的破坏面宽度一致;B_(分离)随着L1的增加而近似线性增加,B_(分离)随L_2的变化分为两部分,当R_(fos)较小时B_(分离)随L_2的增加而增加,当R_(fos)较大时B_(分离)随L_2的增加而减小。     

基于力学过程的蓄滞洪区洪水风险评估模型及应用

为定量评估分蓄洪工程启用过程中蓄滞洪区的洪水风险等级,创建了基于力学过程的蓄滞洪区洪水风险评估模型。该模型采用二维水动力学模块计算蓄滞洪区的洪水演进过程,利用洪水中人体跌倒失稳公式及洪水中房屋、农作物损失的计算关系式,评估各类受淹对象的洪水风险等级。然后将二维水动力学模块计算的洪水要素与两个物理模型试验值进行对比,表明二维水动力学模块的计算精度良好。最后计算了荆江分洪工程启用时分洪区内洪水的演进过程,并评估洪灾中群众的危险等级和财产损失。计算结果表明:洪水演进至140 h时,蓄滞洪区群众、房屋、水稻和棉花的平均损失率分别为85%、59%、63%和72%。模型中提出的采用基于受淹对象失稳机制的洪水风险分析方法,比以往经验水深法划分风险等级的适用性更好,不仅能为洪水风险管理及蓄滞洪区启用标准制定提供参考,也能推广应用于溃坝或堰塞湖溃决等极端洪水风险评估。