強(qiáng)度折減法的鐵尾礦砂路基邊坡穩(wěn)定性分析

公路是城市交通的重要紐帶，公路的安全性和穩(wěn)定性，在很大程度上決定著交通業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展。對(duì)于普通公路主要以填砂路基為主，而路基的邊坡穩(wěn)定性是十分關(guān)鍵的，需要在施工設(shè)計(jì)當(dāng)中予以有效的控制。本文圍繞普通公路填砂路基，對(duì)其邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，了解和掌握相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而采取有效的技術(shù)措施予以處理，保證公路填砂路基邊坡穩(wěn)定性，維護(hù)公路整體的安全與穩(wěn)定。

道路路基邊坡的穩(wěn)定性一直是道路修建中的難題,其中高邊坡路基邊坡的穩(wěn)定與否直接關(guān)系到工程的施工進(jìn)度、施工安全和后期線路的正常安全運(yùn)營。文章介紹了邊坡穩(wěn)定分析的極限平衡法,并結(jié)合實(shí)際工程地質(zhì)勘察資料,對(duì)鎮(zhèn)江市官塘新城沙山路道路路基進(jìn)行穩(wěn)定性分析,選取3個(gè)危險(xiǎn)的邊坡斷面進(jìn)行穩(wěn)定性分析,通過對(duì)這三個(gè)危險(xiǎn)邊坡穩(wěn)定性的分析,了解到三個(gè)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)中,最小的只有1.077,由此可見,高邊坡路基邊坡穩(wěn)定性問題與施工的緊密關(guān)系。所以,針對(duì)實(shí)際路堤邊坡施工,須選取有效的支護(hù)方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹跫庸獭Ｍㄟ^文章分析也明確了基于極限平衡法的路基高邊坡穩(wěn)定性分析理論,對(duì)于工程施工的重要意義。

介紹了影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素,并對(duì)路基邊坡穩(wěn)定性的分析方法進(jìn)行了探討。

對(duì)山區(qū)道路路基邊坡穩(wěn)定性的影響因素及邊坡失穩(wěn)引發(fā)的問題進(jìn)行了總結(jié),闡述了路基邊坡穩(wěn)定性的基本要求,重點(diǎn)對(duì)山區(qū)道路路基邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了探討,提出可采用phase2軟件分析法、定性分析法、塑性極限分析法與極限平衡法等對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià),從而更好地確保山區(qū)道路路基邊坡的穩(wěn)定性。

圓弧滑動(dòng)法是對(duì)復(fù)合地基穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析的常用方法,福建地方標(biāo)準(zhǔn)也采用該方法,且認(rèn)為破壞模式為彎斷破壞.考慮到該方法的計(jì)算量大,為簡化求解,文中利用visualc++語言編程,通過輸入土體參數(shù)、邊坡幾何參數(shù)和布樁參數(shù)得到邊坡安全系數(shù),再采用黃金分割法搜索出最小安全系數(shù),實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)果顯示該程序的誤差較小.

巖堆邊坡是一類具有特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)的混合土邊坡,位于斜坡巖堆體上的陡坡路基,不但要對(duì)既有巖堆體穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià),還需對(duì)陡坡路基整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析。本文結(jié)合巖堆總體發(fā)育特征及穩(wěn)定性調(diào)查,利用數(shù)值分析方法,對(duì)巖堆穩(wěn)定性和陡坡路基整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析,從而確定支擋加固方案。

文章以某路堤邊坡工程支擋設(shè)計(jì)方案為依托,運(yùn)用midas/gts軟件對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案的防護(hù)效果進(jìn)行模擬分析,驗(yàn)證方案的可行性；同時(shí)研究了樁長變化對(duì)邊坡防護(hù)效果的影響,為今后類似工程的支擋設(shè)計(jì)和施工提供參考。

圓弧滑動(dòng)法是對(duì)復(fù)合地基穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析的常用方法,福建地方標(biāo)準(zhǔn)也采用該方法,且認(rèn)為破壞模式為彎斷破壞。考慮到該方法的計(jì)算量大,為簡化求解,文中利用visualc++語言編程,通過輸入土體參數(shù)、邊坡幾何參數(shù)和布樁參數(shù)得到邊坡安全系數(shù),再采用黃金分割法搜索出最小安全系數(shù),實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)果顯示該程序的誤差較小。

道路工程建設(shè)可能引發(fā)或加劇的地質(zhì)災(zāi)害類型主要有路塹邊坡失穩(wěn)、路堤邊坡失穩(wěn)。邊坡失穩(wěn)的破壞形式主要表現(xiàn)為滑坡和崩塌。通過對(duì)路基邊坡穩(wěn)定性分析,可以在道路工程建設(shè)中有效預(yù)防和治理路基邊坡產(chǎn)生的滑坡和崩塌。

針對(duì)路基邊坡變形破壞特點(diǎn),從抗滑樁加固邊坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工出發(fā),分析了工程上常用彈性樁的樁端內(nèi)力變化計(jì)算過程。結(jié)合工程算例,分析了抗滑樁加固邊坡的塑性分布特征,總結(jié)了邊坡破壞模式及其重點(diǎn)加固范圍,對(duì)抗滑樁加固邊坡的設(shè)計(jì)和施工提供借鑒。

本文主要通過路基直線滑動(dòng)面和曲線滑動(dòng)面對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析,并根據(jù)不同的情況采用不同的方法分析路基邊坡穩(wěn)定系數(shù)。另外鑒于路基邊坡的設(shè)計(jì)要求和規(guī)范,在一定程度上影響路基邊坡的穩(wěn)定性。本文還簡單地介紹了邊坡設(shè)計(jì)中穩(wěn)定性的分析以及邊坡坡度的取值影響因素。

分析了用有限元強(qiáng)度折減法求解邊坡穩(wěn)定性時(shí)的問題,指出用邊坡某個(gè)部位的位移或最大位移作為邊坡的失穩(wěn)判據(jù)有明確的意義。有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算所得的結(jié)果與傳統(tǒng)的條分法計(jì)算的結(jié)果接近。用有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析時(shí),當(dāng)采用mohr—coulomb破壞準(zhǔn)則,巖土材料應(yīng)用關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則時(shí),結(jié)果偏大;而采用非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則時(shí),稍顯保守,因此可以考慮取適當(dāng)?shù)募裘浗恰?/p>

路基邊坡穩(wěn)定性分析是路基設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。目前,邊坡穩(wěn)定性分析方法主要有極限平衡法和彈塑性有限元法。極限平衡法需要預(yù)先知道邊坡滑動(dòng)面的位置和形狀,不能搜索出邊坡的危險(xiǎn)滑動(dòng)面及相應(yīng)的穩(wěn)定安全系數(shù)。單純的彈塑性有限元法

文章闡述了強(qiáng)度折減有限元法的基本原理,應(yīng)用有限元軟件對(duì)路基邊坡進(jìn)行了彈塑性分析,動(dòng)態(tài)顯示土體不同強(qiáng)度折減系數(shù)下,路基廣義塑性應(yīng)變和塑性區(qū)的開展情況,表明該法可以有效地預(yù)測邊坡潛在滑裂面的位置和評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性。

強(qiáng)度折減法是邊坡穩(wěn)定性分析中重要的方法之一,在巖土工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛.為分析邊坡土層性質(zhì)對(duì)其穩(wěn)定性影響,基于強(qiáng)度折減法采用有限元軟件對(duì)不同土層條件下公路邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行研究.結(jié)果表明,隨強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)摩擦角和黏聚力降低,邊坡穩(wěn)定性逐漸降低,且邊坡穩(wěn)定性對(duì)內(nèi)摩擦角變化更為敏感.

針對(duì)雨后土體強(qiáng)度不斷降低的情況,利用有限差分強(qiáng)度折減法,對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值分析,將計(jì)算結(jié)果與監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。分析表明:數(shù)值模擬路堤中潛在滑動(dòng)面很好地吻合了由監(jiān)測結(jié)果分析得出的滑動(dòng)面,路堤的滑動(dòng)從坡體后緣軟弱面開始,逐漸展開貫通至整個(gè)滑動(dòng)面。通過數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)際工程結(jié)果的對(duì)比,證明有限差分強(qiáng)度折減法在邊坡穩(wěn)定性分析中進(jìn)行工程應(yīng)用是可行的。

由于有限元強(qiáng)度折減法十分貼近工程設(shè)計(jì)，在路塹邊坡穩(wěn)定分析中具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景。本文對(duì)s216線公路路塹高邊坡采用強(qiáng)度折減法進(jìn)行有限元數(shù)值模擬分析，為高邊坡的加固方案提出了建議。

基于強(qiáng)度折減法,運(yùn)用有限元分析軟件adina建立非均質(zhì)多級(jí)邊坡計(jì)算模型并進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)合邊坡各計(jì)算工況的安全系數(shù)和塑性區(qū)范圍,分析了邊坡級(jí)數(shù)、平臺(tái)寬度以及單級(jí)坡率等因素對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:增加邊坡級(jí)數(shù)、平臺(tái)寬度或放緩坡率可有效提高邊坡的穩(wěn)定性;增加邊坡級(jí)數(shù)和放緩下級(jí)邊坡坡率,可將邊坡整體破壞分解為局部破壞;邊坡平臺(tái)設(shè)在中下部對(duì)邊坡穩(wěn)定性更有利;若改變單個(gè)平臺(tái)寬度或單級(jí)坡率,增加下部平臺(tái)寬度和降低下級(jí)邊坡坡率對(duì)提高邊坡穩(wěn)定性更顯著。

闡述了有限元強(qiáng)度折減法的基本原理,利用強(qiáng)度折減法對(duì)尾礦壩進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定計(jì)算,同時(shí)通過簡化畢肖普法和瑞典圓弧法對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,證明基于有限元理論的強(qiáng)度折減法的計(jì)算結(jié)果是可信的,其安全系數(shù)值可以作為定量判斷的依據(jù)。

為了評(píng)價(jià)某山坡露天礦邊坡的穩(wěn)定性,應(yīng)用有限差分強(qiáng)度折減法,對(duì)該礦山人工邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析,并與傳統(tǒng)的極限平衡法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,由于有限差分強(qiáng)度折減法克服了極限平衡法未能考慮材料本構(gòu)關(guān)系的不足,因而更能實(shí)際的模擬邊坡計(jì)算模型,更客觀的分析邊坡的穩(wěn)定狀態(tài),求得的邊坡安全系數(shù)更為合理。

將有限元強(qiáng)度折減法應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定分析中,探討了該方法的基本原理、安全系數(shù)的定義、屈服準(zhǔn)則和失穩(wěn)判據(jù)等。采用強(qiáng)度折減法對(duì)某邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析,并與傳統(tǒng)極限平衡法求得的安全系數(shù)進(jìn)行對(duì)比。計(jì)算結(jié)果表明,采用塑性區(qū)貫通或特征點(diǎn)位移突變?yōu)槭Х€(wěn)判據(jù)確定的安全系數(shù)與傳統(tǒng)極限平衡法的計(jì)算結(jié)果很接近,表明有限元強(qiáng)度折減法能夠滿足工程應(yīng)用。建議在有限元強(qiáng)度折減法中聯(lián)合采用塑性區(qū)貫通和特征點(diǎn)位移突變作為邊坡的失穩(wěn)判據(jù)。

結(jié)合某公路邊坡實(shí)例，運(yùn)用大型有限元軟件midas/gts建立邊坡的平面應(yīng)變二維模型，基于有限元強(qiáng)度折減法，對(duì)錨桿加固前后的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，主要分析了錨桿加固前后邊坡塑性破壞區(qū)以及安全系數(shù)的變化；同時(shí)著重討論了錨固長度、錨桿間距、傾角等因素對(duì)邊坡整體穩(wěn)定性的影響，對(duì)影響邊坡整體穩(wěn)定性的因素進(jìn)行了敏感性研究，分析了各因素與邊坡安全系數(shù)之間的規(guī)律。