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降雨条件下植被根系对非饱和土浅层滑坡的加固作用

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北京工业大学学报 2024年第9期50卷 1100-1110页

作者：赵旭范豪举许敬叔杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124

为了研究降雨条件下植被根系对非饱和土边坡浅层滑移的稳定性,基于可计算任意时刻任意土层深度处孔隙水压力分布与变化特征的降雨入渗解析模型,通过理论解析方法研究降雨入渗作用、植被根系抗拉强度、根面积指数以及根系生长方向等因素... 详细信息

为了研究降雨条件下植被根系对非饱和土边坡浅层滑移的稳定性,基于可计算任意时刻任意土层深度处孔隙水压力分布与变化特征的降雨入渗解析模型,通过理论解析方法研究降雨入渗作用、植被根系抗拉强度、根面积指数以及根系生长方向等因素对边坡浅层滑移稳定性的影响。结果表明,植被根系的抗拉强度越大或根面积指数越大,则边坡的稳定性越强。随着边坡坡角的增大,植被根系对边坡稳定性的加固效应越加明显。此外,植被根系的生长方向也会对加固效果产生明显影响。在实际工程中,应在合理控制植被根系生长方向的基础上,选择根系发达且发育较长同时具有较大根面积指数的植被,以达到更好的护坡效果。

关键词：降雨入渗边坡稳定性浅层滑坡植被根系加固非饱和土解析解

基于多对数螺旋曲线破坏机构的富水软岩隧道开挖面支护应力分析

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北京工业大学学报 2024年第5期50卷 571-582页

作者：许敬叔刘俊路德春杜修力北京工业大学岩土与地下工程研究所北京100124

为了避免对胡克-布朗准则进行任何线性化处理,将广义胡克-布朗(generalized Hoek-Brown, GHB)强度准则直接引入到开挖面稳定性分析中,基于极限分析理论构建了富水地层浅埋隧道开挖面多对数螺旋线破坏机构。在考虑孔隙水压力的作用下,推... 详细信息

为了避免对胡克-布朗准则进行任何线性化处理,将广义胡克-布朗(generalized Hoek-Brown, GHB)强度准则直接引入到开挖面稳定性分析中,基于极限分析理论构建了富水地层浅埋隧道开挖面多对数螺旋线破坏机构。在考虑孔隙水压力的作用下,推导出能量平衡方程,得到开挖面极限支护应力表达式,并且通过程序优化得到支护应力最优上限解。在此基础上,分析了GHB强度参数、孔隙水压力系数、岩土体重度以及隧道埋深比对开挖面稳定性的影响。最后通过归一化处理得到不同情况下的开挖面极限支护应力稳定性图表,通过该图表能够快速便捷地获得富水地层隧道开挖面维持稳定性所需的极限支护应力,为盾构隧道初步设计提供理论依据。

关键词：隧道开挖面广义Hoek-Brown准则多对数螺旋线破坏机构孔隙水压力极限分析上限法极限支护应力

圆形隧道环向存在隐伏充填溶腔时防突岩墙的上限稳定性分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2017年第5期44卷 122-131页

作者：杨子汉李永鑫许敬叔肖海波中南大学土木工程学院湖南长沙410075

岩溶隧道施工中遭遇高压充填溶腔时,若防突岩墙的稳定性不足易造成突水突泥等地质灾害.因此基于极限分析原理提出了一种分析防突岩墙稳定性的研究思路.针对隧道环向遭遇隐伏充填溶腔的工况,利用广义切线法获得Hoek-Brown非线性破坏准则... 详细信息

岩溶隧道施工中遭遇高压充填溶腔时,若防突岩墙的稳定性不足易造成突水突泥等地质灾害.因此基于极限分析原理提出了一种分析防突岩墙稳定性的研究思路.针对隧道环向遭遇隐伏充填溶腔的工况,利用广义切线法获得Hoek-Brown非线性破坏准则的转化强度参数,构建了岩墙二维计算模型.并结合上限原理与强度折减技术,将安全系数引入能耗分析过程,达到了表征防突岩墙稳定性的目的.最后,通过优化分析,探讨了岩墙安全系数随各参数的响应情况.研究结果表明:除围岩重度参数外,岩墙厚度、溶腔充填物压力、隧道支护压力、圆形隧道断面直径、单轴抗压强度、Hoek-Brown常数等,都对岩墙安全系数的变化影响显著.此外,将方法应用至"宜万铁路"、"忠垫高速"和"恩来高速"的岩溶隧道中,良好的结果验证了方法的可行性.

关键词：隐伏溶腔防突岩墙上限原理强度折减技术安全系数 Hoek-Brown准则

Energy analysis of geosynthetic-reinforced slope in unsaturated soils subjected to steady flow

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Journal of Central South University 2019年第7期26卷 1769-1779页

作者： XU Jing-shu DU Xiu-li College of Architecture and Civil Engineering Beijing University of Technology

Soils are actually unsaturated in nature. In the present study, a stability analysis of a geosynthetic-reinforced slope in unsaturated soils subjected to various steady flow conditions is conducted based on limit analysis. Work rate by apparent cohesion due to matric suction is calculated based on the effective stress-based equation. Analytical expression of the required cohesion/stability number of slope is derived from the energy balance equation. An optimization code is programmed to capture the optimized solution of the stability number. Comparison is made to verify the present work and a parametric analysis is conducted to investigate the effects of soil type, infilitration rate, reinforcement strength and soil suction on slope stability afterwards. A set of numerical solutions is presented at the end of the paper for preliminary design purposes.

关键词： unsaturated soils geosynthetic-reinforced slope stability analysis steady flow

基于非线性破坏准则的浅埋偏压隧道稳定性分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2014年第8期42卷 97-103,121页

作者：张佳华杨小礼张标许敬叔杨子汉中南大学土木工程学院湖南长沙410075

根据虚功率原理,从能量的角度出发,对浅埋偏压隧道的稳定性系数和支护力进行求解,并且对计算结果进行对比与分析.结果表明:在线性破坏准则下,稳定性系数的计算结果与已有的研究成果基本一致,最大误差小于10%,验证了文中计算方法的正确性... 详细信息

根据虚功率原理,从能量的角度出发,对浅埋偏压隧道的稳定性系数和支护力进行求解,并且对计算结果进行对比与分析.结果表明:在线性破坏准则下,稳定性系数的计算结果与已有的研究成果基本一致,最大误差小于10%,验证了文中计算方法的正确性;在非线性破坏准则下,岩土材料的非线性破坏准则、隧道的埋深与地面坡角、地表荷载以及孔隙水等不利因素对支护力有较大的影响.文中还给出了不同参数值所对应的破坏面的位置,为浅埋偏压隧道的支护设计提供了理论依据.

关键词：非线性破坏准则浅埋偏压隧道上限定理稳定性系数支护力地面坡角破坏模式

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盾构隧道开挖面支护力上限分析

铁道科学与工程学报 2014年第4期11卷 80-84页

作者：许敬叔潘秋景中南大学土木工程学院湖南长沙410075

盾构在掘进的过程中,必须确保隧道开挖面前方土体的稳定。将隧道沿纵向简化成平面应变情况,利用双对数螺旋线破坏模式,基于极限分析上限定理,对隧道开挖面前方土体的主动破坏形式进行研究。将盾构机作用在开挖面上的支护力视为均布荷载... 详细信息

盾构在掘进的过程中,必须确保隧道开挖面前方土体的稳定。将隧道沿纵向简化成平面应变情况,利用双对数螺旋线破坏模式,基于极限分析上限定理,对隧道开挖面前方土体的主动破坏形式进行研究。将盾构机作用在开挖面上的支护力视为均布荷载,得到支护力的上限解,利用Matlab软件编程求解该上限解的最优解,讨论各参数对破坏模式形状和支护力大小的影响。研究结果表明:破坏模式的形状由内摩擦角φ决定;随着黏聚力c和内摩擦角φ的增大,隧道的支护反力σt减小。

关键词：盾构隧道开挖面对数螺旋线支护力

基于上限原理的两种岩溶隧道岩墙厚度计算方法

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岩土力学 2017年第3期38卷 801-809页

作者：杨子汉杨小礼许敬叔李永鑫孙志彬中南大学土木工程学院湖南长沙410075 合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009

岩溶隧道掌子面附近的高压富水溶腔易造成突水、突泥地质灾害,在施工中确定合适的岩墙厚度是一个亟待解决的技术问题。基于极限分析上限原理提出了两种新的岩墙厚度计算思路,即线性Mohr-Coulomb准则方法与非线性Hoek-Brown准则方法。根... 详细信息

岩溶隧道掌子面附近的高压富水溶腔易造成突水、突泥地质灾害,在施工中确定合适的岩墙厚度是一个亟待解决的技术问题。基于极限分析上限原理提出了两种新的岩墙厚度计算思路,即线性Mohr-Coulomb准则方法与非线性Hoek-Brown准则方法。根据构建的相应三维破坏模式,推导演绎了计算步骤,最终得到了这两种方法的岩墙厚度表达式。采用线性Mohr-Coulomb方法计算了Ⅰ~Ⅴ级围岩下的岩墙安全厚度。结果表明:随着围岩等级的逐级降低,即黏聚力、内摩擦角的减小,岩墙厚度在不断增大。对于非线性Hoek-Brown方法则分析了各个参数对岩墙厚度的影响,并根据计算结果绘制了岩墙的破坏形状与范围;同时,给出了Hoek-Brown常数A、B的建议取值,即围岩Ⅰ至Ⅵ级、岩性条件从好至坏,分别建议A取0.5~0.3,B取0.7~0.9。应用这两种方法分别计算了宜万铁路云雾山隧道与野三关隧道溶腔的预留岩墙厚度,与工程实际吻合良好,从而验证了方法的可行性。这两种计算方法可为今后高风险岩溶地区隧道的设计与施工提供参考。

关键词：岩溶隧道岩墙厚度极限分析原理突水突泥 Mohr-Coulomb线性准则 Hoek-Brown非线性准则

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二级边坡稳定性的三维分析

铁道科学与工程学报 2016年第10期13卷 1940-1944页

作者：唐承铁龙泽祥许敬叔湖南省娄衡高速公路建设开发有限公司湖南衡阳421000 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

通过构建一个三维破坏机制,基于线性MC准则和极限分析法,对边坡高度H的解析解进行推导,采用"穷举法"进行优化计算,得到二级边坡的稳定系数,并与Michalowski的研究成果比较分析,从而验证解的有效性。研究结果表明:边坡的稳定系数不仅与... 详细信息

通过构建一个三维破坏机制,基于线性MC准则和极限分析法,对边坡高度H的解析解进行推导,采用"穷举法"进行优化计算,得到二级边坡的稳定系数,并与Michalowski的研究成果比较分析,从而验证解的有效性。研究结果表明:边坡的稳定系数不仅与倾斜角和内摩擦角有关,还与深度系数及宽高比有关。

关键词：二级边坡三维破坏机构线性MC准则极限分析穷举法

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非线性准则下三维加筋边坡稳定性的上限分析

中国公路学报 2018年第2期31卷 124-132页

作者：侯超群邓欣孙志彬 DIAS D 许敬叔合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230601 格勒诺布尔-阿尔卑斯大学3SR实验室伊泽尔格勒诺布尔38041 中南大学土木工程学院湖南长沙410006

为了研究非线性摩尔-库仑破坏准则下的三维加筋边坡在均匀加筋和三角形加筋2种加筋模式下的稳定性,采用极限分析上限理论,构建加筋边坡破坏的三维破坏机构,推导不同加筋模式下的筋材内能耗散方程,并根据上限定理将三维加筋边坡的稳定性... 详细信息

为了研究非线性摩尔-库仑破坏准则下的三维加筋边坡在均匀加筋和三角形加筋2种加筋模式下的稳定性,采用极限分析上限理论,构建加筋边坡破坏的三维破坏机构,推导不同加筋模式下的筋材内能耗散方程,并根据上限定理将三维加筋边坡的稳定性问题转化为显式优化问题,得到三维边坡稳定性指标的计算公式。采用MATLAB软件计算,将结果与已有研究成果进行比较,验证了所提出计算方法的正确性,并进一步讨论了非线性参数m、宽高比B/H、不同加筋模式以及不同加筋强度k0对三维边坡稳定性的影响。结果表明:稳定性系数Ns随着m的增加而非线性减小,在坡角较小(不大于60°)的情况下,m对边坡稳定性系数Ns的影响较大,边坡的非线性特性比较明显;稳定性系数Ns随着B/H的增加而减小,在B/H<5尤其B/H<2时,稳定性系数下降速率较快,B/H越接近10时稳定性系数逐渐趋于稳定;三角形加筋模式的加固效果优于均匀加筋模式,稳定系数性Ns随着加筋强度k0的增加而线性增大,但变化规律并不显著。在实际工程中,建议B/H较小时,要对加筋边坡进行三维分析以符合工程实际;坡角较小时需要考虑土体的非线性破坏特征,选取合适的非线性参数可避免不安全的设计;在工程条件允许的情况下,优先选择三角形加筋模式进行边坡加固。

关键词：道路工程三维稳定性分析极限分析三维边坡加筋边坡非线性破坏准则稳定性系数