黄土边坡剥落病害的发育特征及其发育程度评价

黄土边坡剥落病害影响黄土边坡的坡面稳定及环保美观。以黄延高速公路黄土路堑边坡剥落病害为背景,采用现场调查结合理论分析的方法,研究了黄土边坡剥落病害的发育特征; 将发育特征与可拓工程方法相结合,实现了黄土边坡剥落病害发育程度的评价。研究结果表明:(1)黄土中节理裂隙分布密度大于6条 ·m^-1 时,极易发生剥落,小于2条 ·m^-1 时,基本不发生剥落。黏粒含量大于15%时,剥落病害越易发生,小于5%时,不易发生剥落。黄土边坡开挖量越大、剥落产生的厚度越大。黄土边坡坡体节理裂隙促使剥落病害的发生。当黄土边坡单级坡高大于10m、坡度大于60°时,容易出现重力型剥落病害; 而单极坡高小于4m、坡度小于50°时,边坡坡面很少出现剥落病害。(2)针对影响黄土边坡剥落病害发育因素的复杂性和模糊性,重视实践中的经验,将可拓工程方法与黄土边坡剥落发育程度评价相结合,提出了黄土边坡剥落发育程度的物元关联函数及物元关联度的计算方法。建立了适合可拓学理论的黄土边坡剥落发育程度的分类标准,实现了定性与定量评价结合。     

护坡格构与坡面相互作用的研究

边坡防护中的锚固格构梁多采用Winkler假设计算内力,设计者通常忽略了边坡岩土体和格构之间摩擦阻力的影响。摩擦阻力对于预应力而言较小,但确实存在,在未加预应力锚固格构梁中不应忽略。本文提出了一种简单有效的计算方法,并结合工程实例,使格构梁的设计得以优化。     

滑坡时间预报的非平稳时间序列方法研究

本文基于边坡变形破坏的特点,对位移观测数据进行统计分析,利用非平稳时间序列理论就位移观测值建立模型进而作出预报。通过实例验证,该理论方法在边坡变形破坏时间预报中是有效可行的。     

边坡稳定的剪切带计算

为了解决边坡稳定分析中剪切带有限元网格的依赖性问题,采用梯度塑性理论,从本构关系中引入特征长度入手,建立计算模型。提出了一种8节点缩减积分的梯度塑性单元,并采用梯度塑性理论推导了Drucker-Prager屈服准则的软化模型的有限元格式,在ABAQUS中进行了二次开发,嵌入了本文提出的8节点单元和本构模型,并用ABAQUS软件进行了边坡剪切带的计算。计算结果表明,本文提出的方法消除了经典有限元计算的网格依赖性问题,可以得到与单元剖分无关的稳定的剪切带宽度。本文所提出的方法可适用于其他场合的剪切带计算。     

边坡可靠性与经济风险性分析及其应用

本文在边坡渐进破坏可靠性分析的基本原理和计算方法基础上 ,分析了影响边坡渐进破坏的主要因素 ,对白云鄂博铁矿的主矿边坡进行了二维渐进破坏可靠性计算 ;然后围绕边坡方案的可靠性分析结果 ,把经济决策理论引入边坡的经济分析中 ,结合边坡工程具体特点对边坡进行了投资—效益风险性分析。     

瑞典圆弧法的积分形式及其广义数学模型

为提高边坡稳定系数的精度、降低其计算复杂度并扩大其应用范围,基于应用较为广泛的极限平衡理论——瑞典圆弧法,转化传统数学模型的连加为积分,得到了积分数学模型;通过对同一边坡在强度折减模型、传统数学模型、积分数学模型这三种不同模型下的稳定系数进行对比,证明了积分公式相对传统公式在精度和计算复杂度上的优越性;并推导出了边坡稳定系数计算的广义数学模型,进而给出了成层土复杂边坡的简化计算方法。结果表明:积分数学模型不用考虑土条划分和预估滑动面形式,其计算值相对强度折减模型仅低4.8%,相对传统数学模型高9.17%;计算时间相对传统数学模型低40%,相对强度折减法仅高20%;广义数学模型在三个假定的前提下,解决了"异形坡面"边坡的稳定系数计算;成层土边坡的简化方法,一定程度上进一步解决了非连续成层土体边坡的稳定系数计算问题。与传统数学模型相比,积分数学模型提高了计算精度并减少了工作量,弥补了传统数学模型因土条宽度选择不当和提出的各种假设所带来的不足,验证了广义数学模型和成层土边坡的简化计算方法对于求解复杂边坡的稳定系数的可行性。     

南阳膨胀土的宏观结构与路堑边坡病害治理

南阳盆地是我国膨胀土主要分布地区之一,在宁(南京)—西(西安)铁路施工工程地质调查中,发现南阳地区上第三系中新统湖相沉积膨胀土中发育的构造裂隙、中更新统冲洪积膨胀土中发育的卸荷裂隙和全新统湖沼相膨胀土中发育的收缩裂隙控制了路堑边坡病害的形式、规模和破坏特征。施工过程中采取了针对性措施治理边坡病害,取得了明显的工程效果。     

红层M形路堑边坡特征及病害的初步研究

在对红层地区渝綦、綦万高速公路路堑边坡调查的基础上,提出了M形路堑边坡的概念,并总结了其特点;简要分析了红层和坡残积层物质的岩土矿物成分和结构特征,探讨了红层M形路堑边坡病害发生的类型及形成原因,为边坡稳定性评价与采取合理的边坡加固措施提供了依据。     

矿山边坡稳定性研究的回顾与展望

本文阐述了露天矿边坡工程的特点, 回顾了露天矿边坡稳定性研究及其取得的理论成果和进展, 指出露天矿边坡稳定性研究的特点, 提出相应的研究技术路线与方法。     

基于代理模型的边坡稳定可靠度算法

针对基于极限平衡模式而建立的边坡稳定可靠度功能函数的隐式特征及其导致的可靠度求解等问题,首先利用Kriging插值预测方法,以极限平衡理论的Janbu算法为例,建立了边坡稳定可靠度功能函数的新型显式代理模型;然后将拉丁超立方试验抽样设计方法、Janbu算法、几何可靠度指标计算三者结合起来,研制了该代理模型的求解程序;构建了基于Kriging插值预测的边坡稳定可靠度近似分析新方法。选用某著名边坡算例,将本文方法分析结果与基于蒙特卡洛法的精确解进行了对比,两者的相对误差为5.21%,但前者计算工作量不到后者的万分之一,表明了代理模型方法的实用性和有效性。最后用代理模型方法分析了衡桂高速某段路堑边坡的稳定可靠性,表明本文方法计算结果能够满足工程精度要求,具有一定的应用价值。     

加固需求度分析在某水电站右岸边坡的应用

边坡工程需要合理确定加固区与非加固区,在施工过程中,要动态调整设计方案。加固需求度方法将影响边坡稳定的主要因素与现场实际的位移监测结果结合起来,依靠专家经验知识,能够得到比较好的结果。在边坡加固需求度的基础上,引入影响权值,对某水电站右岸边坡稳定性进行分析,计算出一段位移监测期内边坡各部分的加固需求程度,得到了比较好的应用。     

浅埋偏压隧道出口变形机理及稳定性分析

以皖南某公路浅埋偏压隧道出口段高边坡为研究对象,提出了"零开挖进洞"的施工方案,并结合洞口的工程地质条件,采取必要的加固措施。通过对该边坡现场工程地质条件的系统调查,首先对边坡的岩体结构类型及其成因机制、结构面与坡面组合特征进行细致研究,在此基础上通过FLAC^3D数值模拟,结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明,边坡的变形首先以隧道内侧存在的软弱岩体(挤压错动带、断层)的不均匀压缩为先导,进而引起上部岩体产生由NE向陡缓结构面构成的阶梯状滑动,这将会使隧道构筑物及隧道外壁承受较大的压应力,当压应力超过隧道构筑物及外壁的极限强度时将产生破坏,从而诱发上部岩体产生更大规模的地质灾害。基于此,隧道进洞开挖前首先应对上部岩体进行加固处理,避免隧道构筑物及隧道外壁产生应力集中现象。     

高韧性管道动态断裂的气体减压模式和材料韧性研究

天然气管道上动态裂纹扩展包含气体、结构和断裂的相互作用．因此，分析射流场分布特性及其与管壁开裂变形的相互作用是数值模拟过程的关键问题．随着钢管韧性等级的迅速提升和气体压力的不断提高，原有的经验公式乃至算法多数不再适用，亟需通过理论、试验和数值模拟给出新的扩展与止裂判据，以控制裂纹在管道上扩展的速度和距离．本文通过一系列的韧性试验校正了现行的管材韧性判定办法，并对不同工况下的裂纹动态扩展以及超声速射流场进行了数值仿真，以建立一套工程适用的评价体系。     

斜坡地质灾害的空间预测问题

结合典型实例阐明斜坡地质灾害的空间预测是灾害防治工作的前提条件与成败关键。继而讨论了“斜坡地质灾害空间预测”的内涵与工作程序,以及与斜坡稳定性评价预测相关的斜坡破坏型式,斜坡结构类型,斜坡破坏的环境条件和人类活动的影响等问题。在斜坡地质灾害空间预测的定义中,笔者将预测时段仅限于“工程年代”之内,且前提是保持现有斜坡结构和环境条件,以及可预料的人类活动影响;预测程序是先进行斜坡稳定性预测,然后再对稳定性差或较差的坡段进行灾害危险性(度)预测。关于斜坡破坏型式的划分,一是从它的影响范围和“量”与“质”的关系看都需重视其单次规模;二是要与斜坡的成因结构类型相结合,才能对现场地质调查与研究具有指导意义。为了展示斜坡的成因结构类型对稳定性的控制意义,本文提供了长江三峡工程库区和西部大开发中总结出来的碎屑岩和副变质岩斜坡的新类型系统,并对三类土质斜坡的典型结构特征和稳定性进行了简要比较。关于环境条件对斜坡稳定性影响的量化研究,笔者更看重多个非自体(非本坡段)天然模型观测和滑坡反算的成果。同时建议在全面准确的现场调研的基础上建立确定性地质模型并应用基础学科的相关原理进行单要素的量化分析和单元分析,以便进一步揭示斜坡变形破坏机理。     

大型边坡加固技术的研究

随着国家大规模经济建设的展开,水利水电、交通、矿山、国防等工程建设中经常会遇到大型边坡的加固问题。以边坡规模、工程地质条件和工程重要性作为影响边坡加固方法选择的3类主要因素,并将其分别分解为3个级别,通过各因素之间不同级别的组合分级来确定边坡加固方案的初步选择。对于一些工程地质条件很差的重要边坡,现有的边坡加固方法存在一定的局限性和不足。为此,作者提出了可用于大型边坡加固的地下梁-桩框架结构体系。通过将桩和梁相互连接而构成的空间框架结构,该体系可以将稳定性不足的坡体与深部稳定岩体牢固地连结起来,进而可以充分发挥岩体的自支撑能力。该结构体系的实施不仅可以充分利用为其他目的而开挖的探洞、试验洞等已有洞体,而还可以轻易、高效地实现边坡的排水和监测。     

广东高速公路路堑边坡失稳原因与防治分析

通过大量实际工程实例的综合分析研究,论证了近年来广东高速公路路堑边坡失稳的主要原因、防治设计理念、治理程序、边坡监测和应急措施,认为在水及气候条件、地层岩性、地质构造、人工活动等方面的存在不利因素。由此,提出了由地质测绘、工程地质勘察、稳定性综合分析、方案设计、施工图设计组成的五阶段,并通过实例分析了路堑边坡的防治设计措施。     

边坡岩体块体稳定性分析系统的开发与研究

提出了复杂形态块体几何建模的“切割法”, 在此基础上, 对石根华等人提出的块体理论作了改进和完善。并基于Windows操作平台, 开发了一套实用方便、实用的“边坡岩体块体稳定性分析系统”。经大量的实例 (例如三峡工程船闸高边坡 )检验结果表明, 该系统可以作为对边坡中复杂形状块体稳定性进行现场快速评价的实用工具。     

岩体边坡滑裂面随机搜索机理与工程应用——以黄河小浪底水库进口高边坡泻洪、发电、引水建筑物进口高边坡为例

本文运用随机搜索和破坏概率相结合的技术方法 ,以黄河小浪底水库进口高边坡引水建筑物咽喉工程为例 ,进行了滑动面的随机搜索和边坡的破坏概率分析 ,给出了不同条件下最危险滑面的最低位置和倾角以及边坡破坏概率最大时的荷载组合形式 ,指出 1:0 .2的台阶坡设计优于直立坡的设计。同时 ,为边坡加固的锚固长度和范围的确定提供了合理依据。     

临界滑动场技术在排土场边坡设计中的应用

边坡临界滑动场技术是近年发展起来的一种边坡稳定性分析方法。它能准确快速确定多层介质、多台阶边坡任意形状的临界滑动面,全面评价边坡整体和局部稳定性。文章首先应用临界滑动场技术对原设计15°坡角时的龙桥排土场边坡进行临界滑动面搜寻,确定边坡整体安全系数为1.42,证明原设计的15°坡角取值过于保守。然后再应用临界滑动场技术的扩展方法进行反向分析,在给定安全系数为1.30的条件下,求得最佳设计坡角为17°。研究成果为将来矿山的排土工作提供指导,具有一定的工程实用性。     

可变网格的有限单元分析在边坡稳定计算中的应用

本文在非线性有限单元法的基础上，引进八节点的狭长单元来描述边坡中的滑动面，同时对于有限元单元网格可调节点坐标进行变更形成新的网格，于是利用原有基本网格架，通过多次有限元分析求出边坡中可能滑动面的稳定系数曲线Ｋ＝ｆ（α），并进而确定最危险的滑动面，在此基础上开展一系列稳定分析工作。