極限上限法在抗滑樁樁間土穩(wěn)定性中的應(yīng)用

k0固結(jié)黏土基坑抗隆起穩(wěn)定性上限分析——軟黏土中深基坑開挖支護系統(tǒng)設(shè)計一般由不排水穩(wěn)定控制?？紤]基坑開挖引起土體應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)和土體不排水抗剪強度的各向異性，首先基于所提出的各向異性本構(gòu)模型推導(dǎo)了三軸條件下軟黏土的不排水強度公式并結(jié)合casagrande和...

抗滑樁樁間土拱效應(yīng)及合理樁間距的研究——根據(jù)樁間土體側(cè)摩阻力的變化和相對運動所引起位移的差異提出了用等效抗滑樁模型代替實際抗滑樁的研究思路，進而分析了樁間土拱的形成過程。根據(jù)樁間土拱的受力特征得到了有效土拱的最前端應(yīng)是楔緊作用最顯著的土拱單元...

邊坡與滑坡是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害,例如造成交通中斷、河道堵塞、水庫失事、建筑物坍塌、廠礦掩埋等事故,從而造成生命及財產(chǎn)的重大損失。因而邊坡的穩(wěn)定性問題得到了高度重視。

以大型通用有限元分析軟件plaxis作為平臺,通過改變抗滑樁支護參數(shù)樁長和樁位來研究抗滑樁加固邊坡的效果。研究結(jié)果表明:當(dāng)抗滑樁樁長較小時,樁位設(shè)置在邊坡的中下部對邊坡穩(wěn)定性更有利,當(dāng)抗滑樁樁長較長時,樁位設(shè)置在邊坡的中部對邊坡穩(wěn)定性更有利;抗滑樁樁長對邊坡加固后的穩(wěn)定性影響程度與樁位的設(shè)置有關(guān)系,抗滑樁位于坡頂、坡腳時,樁長對邊坡的穩(wěn)定性影響不明顯,抗滑樁位于邊坡中部時,樁長對邊坡的穩(wěn)定性影響較明顯;抗滑樁位于邊坡中部時,隨著樁長的增大,最初邊坡安全系數(shù)不斷增大,當(dāng)樁長達(dá)到一定長度時,安全系數(shù)不再變化。

基于上限分析構(gòu)建邊坡穩(wěn)定性破壞機構(gòu),建立滿足運動要求的速度場,以外功率等于內(nèi)功率為限定條件,規(guī)劃出一種邊坡臨界高度求解方法,進而判定邊坡整體穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)合實例,驗證了方法的實用性。

邊坡穩(wěn)定性評價研究是土力學(xué)經(jīng)典問題。為研究非均質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問題,以上限分析法為理論基礎(chǔ),建立非均質(zhì)邊坡分段對數(shù)螺旋線破壞機構(gòu)。應(yīng)用擬合多項式近似描述對數(shù)螺旋線,計算破壞機構(gòu)外力功率和內(nèi)能耗散率,應(yīng)用設(shè)計的計算流程進行強度折減循環(huán)計算,使邊坡逐步過渡至極限平衡狀態(tài),確定邊坡安全系數(shù)。以某露天礦南幫邊坡為工程背景,經(jīng)過反復(fù)強度折減,最終確定安全系數(shù),通過變換初值的方式驗證計算流程的穩(wěn)定性,應(yīng)用嚴(yán)格morgenstern-price法驗證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。研究結(jié)果表明:該流程性能穩(wěn)定,不受初始值影響。相比于嚴(yán)格morgenstern-price法,二者安全系數(shù)計算結(jié)果偏差小于5%,可充分滿足工程實踐要求。同時,上限分析法求得的最危險滑面滿足速度分離關(guān)系,具有更強的工程參考價值。

在巖溶發(fā)育地區(qū),多采用嵌巖灌注樁作為橋梁基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)叵聴l件較好時,人工挖孔樁通過合理的簡化,可將其嵌巖灌注樁物理模型簡化為端承樁,暫不考慮上部樁周土摩阻力。當(dāng)樁基作用在巖溶頂板上且?guī)r溶頂板厚度不是足夠厚時,需對嵌巖樁樁基的穩(wěn)定性進行分析與討論。本文通過具體的算例,對巖溶頂板的抗沖切、抗剪和抗彎強度進行了詳細(xì)的驗算,并在進行抗彎驗算時分別討論了不考慮自重和考慮自重兩種受力情況,通過分析可知巖體的抗彎強度是影響樁基穩(wěn)定性的主要因素。

工程邊坡的穩(wěn)定性分析及抗滑樁的應(yīng)用研究——文章在采用傳遞系數(shù)法對邊坡進行穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上。對抗滑樁在邊坡治理中的作用原理及其設(shè)計參數(shù)進行了研究．　　

采用強度折減法分析了土質(zhì)路基的穩(wěn)定性,并且考慮土體的剪脹特性,探究了不同剪脹角對土質(zhì)路基安全系數(shù)的影響,進而探究了抗滑樁對土質(zhì)路基穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明在路基發(fā)生失穩(wěn)破壞的初始階段,其坡腳處土體發(fā)生屈服,逐漸向上擴展直至形成貫通的滑動破壞面,此時路基發(fā)生破壞；土體的剪脹特性對于路基的穩(wěn)定性具有顯著的影響,隨著剪脹角的逐漸增大,路基的安全系數(shù)逐漸增大,路基的穩(wěn)定性增大；采用抗滑樁能夠有效的抵御路基發(fā)生失穩(wěn)破壞后上部土體的滑動變形,從而提高路基的穩(wěn)定性。

基于抗剪強度折減系數(shù)技術(shù),考慮了抗滑樁與土體之間的摩擦接觸作用,利用有限元軟件abaqus對抗滑樁-邊坡組合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行了數(shù)值模擬分析。計算結(jié)果表明:抗滑樁阻止了其上部土體向下的滑動變形,邊坡失穩(wěn)時并未呈現(xiàn)典型的整體圓弧滑動面;以有限元計算收斂條件作為邊坡失穩(wěn)評判指標(biāo),抗滑樁使得邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)提高了14.8%,以邊坡頂部節(jié)點的水平位移的拐點作為邊坡失穩(wěn)評判指標(biāo),抗滑樁使得邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)提高了20%,抗滑樁對邊坡的加固效果明顯。

預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁作為一種實用有效的支擋工程措施己在邊坡整治工程中得到了廣泛地應(yīng)用,然而其理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于工程應(yīng)用。本文以極限平衡理論為基礎(chǔ),假定滑動面為圓弧面或近似于圓弧面,采用bishop(畢肖普法)法,并考慮豎向條間剪力對滑移面抗剪強度的影響,建立了滑坡最危險滑移面的搜索模型,并推導(dǎo)了穩(wěn)定系數(shù)的求解公式,運用遺傳算法對支護結(jié)構(gòu)最危險滑移面進行動態(tài)搜索和確定,計算其穩(wěn)定性系數(shù),避免了在優(yōu)化設(shè)計中陷入局部最小值的缺點,更具有有效性和準(zhǔn)確性。

以極限平衡理論為基礎(chǔ),假定滑動面為圓弧面或近似于圓弧面,采用bishop法,考慮豎向條間剪力對滑移面抗剪強度的影響,建立了滑坡最危險滑移面的搜索模型,并推導(dǎo)了穩(wěn)定系數(shù)的求解公式;運用遺傳算法對支擋結(jié)構(gòu)最危險滑移面進行動態(tài)搜索和確定,計算其穩(wěn)定性系數(shù),避免了在優(yōu)化設(shè)計中陷入局部最小值的缺點,使其結(jié)果更具有效性和準(zhǔn)確性。

運用abaqus有限元軟件建立抗滑樁—邊坡模型,對抗滑樁穩(wěn)定邊坡的機理進行數(shù)值模擬,基于有限元計算方法,探討抗滑樁作用時的坡體不同位置的位移、應(yīng)力、坡頂安全系數(shù)的變化規(guī)律,結(jié)果表明：抗滑樁邊坡在受力初期,邊坡沿著樁體前后分別發(fā)生微小位移,此時樁體從上到下均參與抵抗土體位移;在受力中期,位移沿著樁體從基底向上發(fā)展,此時只有樁體上半段參與抵抗土體位移;當(dāng)邊坡發(fā)生失穩(wěn)破壞,此時只有樁體上部的1/3段抵抗土體產(chǎn)生的位移變形,且邊坡的圓弧滑動面已經(jīng)被抗滑樁切斷;無抗滑樁時,隨著邊坡受力時間的延長,邊坡由原來的無滑動趨勢到最后失穩(wěn)破壞時出現(xiàn)了連續(xù)貫通的圓弧形滑動面;邊坡加固前的安全系數(shù)為2.28,抗滑樁加固后的安全系數(shù)為2.49,抗滑樁能夠顯著提高邊坡的穩(wěn)定性。

依托吉圖琿客專選取典型膨脹土邊坡斷面,基于abaqus有限元軟件,采用理想線彈塑性mohr-coulomb三維立體模型,應(yīng)用強度折減法,通過對比分析抗滑樁加固前后邊坡失穩(wěn)時的滑動面特征,研究表明:抗滑樁阻止了上部土體向下的滑移變形,但樁前土體仍然產(chǎn)生了滑移變形,對膨脹土邊坡防治效果顯著。

為了判斷含夾層巖質(zhì)邊坡在地震荷載下的穩(wěn)定性,豐富巖質(zhì)邊坡在地震荷載下的穩(wěn)定性分析方法,探討極限分析中的上限分析法如何應(yīng)用于評價邊坡在地震荷載作用下的穩(wěn)定性,文中介紹了上限分析法在邊坡穩(wěn)定性判斷中的應(yīng)用和極限分析法的基本原理,并詳述了如何基于波動理論計算地震波對邊坡中滑動體的做功功率,針對能量系數(shù)隨時間變化的特性,提出了以最小平均能量系數(shù)作為邊坡穩(wěn)定性的評價標(biāo)準(zhǔn)。最后結(jié)合室內(nèi)振動臺模型試驗,通過計算最小平均能量系數(shù)判斷的穩(wěn)定性結(jié)果與模型的實際破壞結(jié)果進行對比,驗證極限分析上限法應(yīng)用于地震穩(wěn)定性分析的合理性。研究表明:以正弦波代替地震波,基于波動理論可以求得該正弦波對邊坡滑體的做功功率,該功率為一個隨時間變化的函數(shù),因此提出以最小平均能量系數(shù)作為評價標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)最小平均能量系數(shù)esmin>1時,消耗的功率大于外力做功功率,邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)最小平均能量系數(shù)esmin<1時,消耗功率小于外力做功功率,邊坡發(fā)生滑動破壞；當(dāng)最小平均能量系數(shù)esmin=1時,邊坡處于極限穩(wěn)定狀態(tài)；應(yīng)用極限分析上限法計算出的最小平均能量系數(shù)判斷的模型邊坡破壞狀態(tài)與實際破壞基本一致,上限法求得的最小平均能量系數(shù)可作為含夾層邊坡的穩(wěn)定性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

有限元強度折減法在滑坡治理穩(wěn)定性評價中的應(yīng)用——陜西省嵐皋縣某滑坡地質(zhì)條件較差，工程對邊坡穩(wěn)定性要求較高，傳統(tǒng)的極限平衡法在確定邊坡安全系數(shù)時需要假設(shè)滑動面形狀，不能得出準(zhǔn)確的計算結(jié)果，采用有限元強度折減法，分別分析了該滑坡原始坡面、開挖后坡...

為減少抗滑樁的受力分析工作量、提高抗滑樁的設(shè)計速度、快速優(yōu)化其設(shè)計參數(shù)，基于支持向量機方法，采用有限元計算模型設(shè)計11組不同樁長、樁徑的抗滑樁計算樣本，建立抗滑樁優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用于某河道斷面設(shè)計中。結(jié)果表明，所建立的抗滑樁優(yōu)化模型，可快速有效地搜索工程所需設(shè)計參數(shù)，為類似邊坡抗滑樁設(shè)計提供參考依據(jù)。

以新疆伊寧縣奧依曼希望小學(xué)滑坡為例,利用工程中常用的傳遞系數(shù)法通過microsoftexcel軟件編制公式對其穩(wěn)定性計算,且應(yīng)用mapgis系統(tǒng)的功能,獲得滑坡穩(wěn)定性計算中的相應(yīng)數(shù)據(jù),得出了滑坡穩(wěn)定性評價結(jié)果,為今后滑坡防治工作提供了理論依據(jù)。

邊坡加固工程中,新型支擋結(jié)構(gòu)——預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的計算方法,目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。理論與設(shè)計計算方法尚不成熟。通過對某公路路基超高直立邊坡錨索抗滑樁加固工程全過程的跟蹤監(jiān)測,對監(jiān)測成果進行分析,提出了邊坡防治動態(tài)信息化的初步認(rèn)識。對邊坡穩(wěn)定性評價及后續(xù)施工有重要指導(dǎo)意義,對錨索抗滑樁理論與計算方法具一定的參考價值。

從巖體的力學(xué)角度.闡述了巖體結(jié)構(gòu)面的強度特性及其力學(xué)效應(yīng)及影響巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析的不平衡推理傳遞.結(jié)合具體實例.對某高速公路順層巖質(zhì)邊坡進行地質(zhì)及巖體結(jié)構(gòu)探討.找出巖體內(nèi)的危險軟弱結(jié)構(gòu)面.得出邊坡可能沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切滑移的結(jié)論.利用不平衡推力傳遞系數(shù)法進行邊坡穩(wěn)定性設(shè)計計算.確定了抗滑樁支護方案.通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反分析.對邊坡開挖過程穩(wěn)定性進行了評價.

采用有限差分軟件flac3d內(nèi)置fish語言編制相關(guān)程序,將邊坡非飽和區(qū)滲透系數(shù)和基質(zhì)吸力隨飽和度的變化關(guān)系嵌入到數(shù)值計算中,實現(xiàn)了降雨入滲條件下邊坡非飽和滲流過程的模擬,結(jié)合基于fredlund雙應(yīng)力狀態(tài)變量理論的強度折減法,進一步實現(xiàn)了非飽和邊坡的穩(wěn)定性分析.基于某典型抗滑樁加固邊坡算例建立數(shù)值計算模型,研究了降雨入滲對邊坡孔隙水壓力分布及邊坡穩(wěn)定性的影響,并對降雨強度、基質(zhì)吸力及樁頂約束形式對邊坡穩(wěn)定性的影響進行了參數(shù)分析.研究結(jié)果表明:降雨入滲條件下,隨降雨歷時增加,濕潤鋒線不斷向坡體內(nèi)部推進,基質(zhì)吸力明顯減小,邊坡安全系數(shù)顯著降低;邊坡安全系數(shù)隨降雨強度增大而減小,當(dāng)降雨強度超過土體飽和滲透系數(shù)后,邊坡安全系數(shù)隨降雨強度變化不大,并趨于穩(wěn)定;基質(zhì)吸力對邊坡穩(wěn)定影響顯著,考慮基質(zhì)吸力時邊坡安全系數(shù)明顯提高;在樁頂設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索可使樁身位移明顯減小,邊坡安全系數(shù)提高.

巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問題一直是水利工程中研究的重點和難點,常采用抗滑樁對其進行加固處理?；趯I(yè)有限元軟件plaxis,采用局部強度折減法對某巖質(zhì)邊坡的抗滑樁加固處理進行數(shù)值模擬分析,計算考慮了加固和不加固兩種工況。計算結(jié)果表明:不加固時,邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.25,邊坡穩(wěn)定性較差,且塑性區(qū)和拉斷點貫通軟弱夾層;對邊坡進行抗滑樁加固后,邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.80,塑性區(qū)和拉斷點范圍大大減小,邊坡穩(wěn)定性得到提升,且抗滑樁剪力和彎矩均在控制范圍內(nèi)。計算結(jié)果對于類似邊坡工程中抗滑樁的應(yīng)用優(yōu)化有一定的參考價值。