基于块体理论安全系数的隧道优化设计

以连云港后云台山隧道为工程地质背景。所研究隧址区主要岩性较为单一,以硬质的变粒岩为主,部分地段见软弱的绿片岩层,软硬岩层交切,在洞顶和洞壁容易形成掉块和坍塌。考虑到其结构面控稳的特点,利用Unwedge程序,将块体理论应用于指导隧道优化设计,包括洞形的选择,隧道走向的优化、支护参数的确定等。通过实例分析与计算证明,块体理论在低地应力区结构面控稳的地下洞室的优化设计中具有重要的理论价值和实际意义。     

非线性Hoek-Brown强度折减技术

为精确执行非线性Hoek-Brown(HB)强度折减,首先在p-q空间分析了HB曲线任意点切线与Mohr-Coulomb(MC)准则的对应关系,推求了HB屈服函数材料折减系数和强度折减系数的关系,提出了潜入强度折减系数的HB弹塑性分析模型,介绍了在Flac3D平台上二次开发实现非线性HB强度折减的基本思路。对一边坡算例用本文方法和简化Bishop法进行了对比分析,计算结果表明,潜入强度折减系数的HB弹塑性模型计算获得的边坡潜在滑动面形态、位置和相应的安全系数,与简化Bishop法计算结果很接近。     

地震作用下边坡稳定性分析

考虑了边坡岩土体材料的动力特性以及地震特性,利用动力有限元时程分析方法对边坡在地震荷载作用下的动力特性进行了分析,采用最小平均安全系数对边坡稳定性进行了评价,并与拟静力法的结果进行了对比分析,对某具体工程实例计算结果表明该分析方法的可行性,可为地震作用下边坡工程设计工作提供一些有益的参考。     

基于组合楔形体原理的采动坡体稳定性研究

地下采煤通常会引起地表严重开裂,甚至发生滑坡、崩塌等地质灾害,采动坡体的稳定性研究一直是工程实际关心的问题。本文以贵州省都匀市煤洞坡采动坡体为例,在斜坡破坏机制分析基础上,采用组合楔形块体原理构建了采动坡体稳定性系数计算方程,并从实验、经验类比、采空率等方面对采动坡体的强度指标进行了综合取值,计算了采动坡体在天然、饱水及裂隙水作用下的安全系数。结果表明:煤洞坡山体是处于稳定状态的,这与坡体上的裂缝位移监测成果是相符的。但在长时间降雨或暴雨情况下,煤洞坡山体稳定性就会逐渐变差,甚至发生滑动; 坡体稳定性安全系数随内摩擦角的降低而降低,随裂隙水充水高度的增加而降低; 一旦后缘块体挤压前缘块体时,就会存在一个安全系数急剧降低的阀值。从裂缝水柱高度与降雨渗入裂缝的雨水量关系出发,建立了裂缝水柱高与降雨量之间关系式。经计算当降雨量(短时间内)超过192mm,斜坡就会失稳。     

结构面中粘土矿物及含水率变化对边坡稳定性影响的试验研究

以南京某边坡结构面中的滑带土为研究对象,定量分析不同的滑带土颗粒级配情况下,岩质边坡结构面中粘土矿物含量及含水率的变化对边坡稳定性影响机制及变化规律.随着粘土矿物的增加,安全系数值整体上呈现减小的趋势,安全系数在45％～55％之间时达到最低;随含水率的增加,安全系数值也呈下降的趋势.采用了粒子群算法对试验成果作以解析,结果显示,随着粘土矿物含量的增加,安全系数的变化为非线性,但始终表现出较好的相关性,其相关系数由小变大;安全系数值与含水率呈现出一种负相关的线性关系,且保持较高的相关性,相关系数在0.90以上,较符合一般的自然规律.     

青藏高原东北部黄土地区降雨入渗对土质边坡稳定性的影响研究

降雨是诱发土质边坡失稳的主导因素之一,研究降雨入渗对土质边坡稳定性的影响有着重要意义。以青海西宁盆地黄土边坡为例,结合野外现场试验和室内直剪试验,研究了降雨入渗对坡体含水量和抗剪强度的影响,采用FLAC2D软件模拟分析了降雨前后边坡的应力、位移分布特征,并通过计算安全系数对边坡进行稳定性评价。研究结果表明,雨水入渗150 min内边坡表层土层含水量急剧增加,150 min后其变化趋势逐步变缓,较深层土层含水量随雨水入渗时间呈持续缓慢增加的趋势。对于同一层土体而言,雨水入渗深度随降雨历时的增大而增加,且表层土体中雨水入渗速度先快后慢。表层土体含水量每增加1.01%,其粘聚力减小13.53 k Pa,土体抗剪强度降低16 k Pa,说明土体抗剪强度对含水量的变化极为敏感。二维有限元模拟和分析结果表明,在自重应力作用和雨水入渗条件下,研究区坡脚处出现应力集中现象,且降雨后边坡位移量、应力集中范围及应力大小明显大于降雨前,而降雨后边坡稳定安全系数比降雨前降低了21.6%,说明降雨入渗对边坡的稳定性影响较大。     

物质点强度折减法边坡失稳判据选择方法

用物质点强度折减法求解边坡安全系数时,需要选择一定的失稳判据,而采用不同的失稳判据获得的安全系数通常存在一定差异.为此,采用物质点强度折减法对两个边坡算例进行了稳定性分析,对比研究了文献中常用的4种边坡失稳判据(计算不收敛、特征点位移突变、塑性应变贯通及界限值判据)在计算边坡安全系数时的合理性及适用性.同时,将Spen...     

基于广义Hoek-Brown准则的瞬时线性化强度折减技术

广义Hoek-Brown(HB)准则广泛应用于岩体的计算和分析,然而,广义HB准则是典型的非线性强度准则,不能直接在有限元强度折减法中采用来开展岩体的稳定性分析。针对这一问题,开展瞬时线性化研究,根据已有的应力状态将HB强度包线上一点的抗剪强度转化为该点切线对应的黏聚力和内摩擦角,并提出了两种瞬时线性化强度折减方案:(1)基于弹塑性分析获得的应力场,对每个应力点专属的瞬时Mohr-Coulomb(MC)强度参数进行折减,相应的方法记为Point-IL-SSRFEM;(2)由于传统有限元法要求单元的抗剪强度参数保持不变,在每个单元上各个应力点获得瞬时MC强度参数后,对这些参数进行单元均一化处理并进行折减,相应的方法记为Element-IL-SSRFEM。基于岩质边坡算例,对比和评述了三参数等比折减技术和瞬时线性化强度折减技术。数值分析结果表明:与Element-IL-SSRFEM相比,Point-IL-SSRFEM对网格划分的要求较低,计算精度和计算效率相对较高;与三参数等比折减相比,Point-IL-SSRFEM的计算精度高、计算性能稳定。因此,推荐使用Point-IL-SSRFEM来分析岩质边坡的稳定性。     

物质点强度折减法边坡失稳判据选择方法

用物质点强度折减法求解边坡安全系数时, 需要选择一定的失稳判据, 而采用不同的失稳判据获得的安全系数通常存在一定差异。为此, 采用物质点强度折减法对两个边坡算例进行了稳定性分析, 对比研究了文献中常用的4种边坡失稳判据(计算不收敛、特征点位移突变、塑性应变贯通及界限值判据)在计算边坡安全系数时的合理性及适用性。同时, 将Spencer极限平衡法获得的安全系数作为参考, 进一步验证了结果的合理性与准确性。结果表明: ①数值计算的收敛性不能作为边坡失稳判据; ②将特征点位移突变视为边坡失稳判据时, 获得的安全系数与极限平衡法获得的结果基本一致, 故特征点位移突变可以作为边坡失稳判据; ③塑性应变贯通和边坡最大位移随迭代时间步趋于稳定的界限值不宜单独作为边坡失稳判据。      

土钉墙钉长确定和整体稳定性

土钉作为一种新型的挡土技术,已广泛地应用于边坡加固和基坑围护,但目前存在着土钉设计理论落后于实践的局面。本文就土钉的长度计算问题,结合目前土钉设计情况,谈谈如何就整体稳定性安全系数来确定土钉长度,使之既安全又合理。