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。     

抗滑桩加固边坡稳定性影响因素的参数分析

抗滑桩加固是滑坡治理的常用方法。本文采用强度折减有限元法分析了影响抗滑桩加固边坡稳定性的若干因素,计算了边坡抗滑桩在坡顶分级堆载过程中的桩身弯矩、剪力、位移和边坡安全系数,揭示了桩位、桩长等因素对抗滑桩加固边坡稳定状态的影响规律,获得了最优桩位及临界桩长等抗滑桩优化设计要素,为排桩的优化设计提供参考依据。并对抗滑桩在坡顶分级堆载下的桩身受力、变形特性及规律进行了分析。发现桩头水平位移在坡顶分级堆载下以指数函数形式发展,并建立了变形预测数学模型,为桩身变形控制提供了参考依据。     

裸脚式稀土矿山原地浸矿的边坡稳定性分析

采用SoilVision软件,利用测试的矿体和表层黏土的物理力学参数,分析原地浸矿的渗流过程和计算边坡安全系数。现场监测试验矿块的浸润线和裂缝宽度发展,验证了数值计算结果是合理的。根据试验矿块的边坡剖面形状,结合原地浸矿工艺特征,建立了简化模型,分析了导流孔和收液巷道对边坡稳定性的控制作用。数值计算和试验结果表明:当导流孔收液率小于13.35%时,导流孔对边坡安全系数影响很小;当导流孔收液率为13.35%~15.8%时,边坡安全系数随收液率近似成线性增加;对于水平长度为42m的边坡,收液巷道与出渗面距离为12~24m时,收液巷道对控制边坡失稳的作用发挥得最充分。     

斜坡倾倒变形的工程地质分析

近10年来,在山区,尤其是西部山区的工程建设和灾害防治实践中,我们发现越来越多的以“倾倒”为特征的岩质边坡变形破坏和稳定性问题,其出现的频度和造成的危害大有比肩“滑动”破坏这一边坡失稳的传统主题,成为困扰地质工程师和岩石力学工作者的又一难题。这类问题之所以难,是因为建立在以“滑动”为基础的传统边坡稳定性分析方法不再适用这类边坡。本文在大量工程实例的基础上,分析了边坡倾倒变形和破坏的基本特征,从“倾倒”变形破坏的地质过程和变形稳定性分析的基本理念出发,建立了描述倾倒边坡不同变形程度的工程地质模型,这个模型将倾倒边坡分为倾倒-坠覆、倾倒-错动、倾倒-张裂、倾倒-松弛4个区,分别对应不同的变形程度和稳定性状况,提出了各个区的具体特征和定性指标与量化指标相结合的描述指标体系,从而将倾倒的地质显现、力学机理和变形稳定性有机统一,实现了对倾倒边坡稳定性的工程地质评价。与传统的“滑动”问题不同的是,本文没有强调对这类问题采用强度稳定性的评价思路,而建议采用变形稳定性评价的理念,这似乎更适合倾倒变形这类问题的分析和评价。     

堰塞坝体材料渗透特性及其稳定性研究

堰塞坝是由于崩塌、滑坡、泥石流等形成的天然坝体,不同于人工土石坝,堰塞坝坝体结构松散,颗粒级配不均匀,在较高水头作用下坝体可能发生渗透破坏而导致溃坝,严重威胁下游人民群众的生命及财产安全。由于堰塞坝存在较大粒径颗粒,常规的渗透试验装置难以满足要求,本文研制了直径为60cm的大直径渗透试验仪,进行了不同堰塞坝级配材料的渗透破坏试验,并探讨了堰塞坝体材料渗透特性的主要影响因素。研究发现:（1）堰塞坝材料的渗透破坏形式取决于材料级配,粗颗粒含量较多时为管涌破坏,细颗粒含量较多或粒径缺失时为流土破坏;（2）堰塞坝渗透系数随干密度的增大而减小,主要取决于细料填充粗料孔隙的程度,单独使用不均匀系数或曲率系数不适用于评价渗透系数的变化;（3）基于试验数据提出了用于堰塞坝渗流破坏形式的判别公式,并推导出堰塞坝管涌破坏的临界水力坡降计算公式。