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路堑边坡全寿命周期风险评估及管理的技术框架

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岩土力学 2017年第12期38卷 3505-3516页

作者：王浩豆红强谢永宁廖小平福州大学环境与资源学院福建福州350116 地质工程福建省高校工程研究中心福建福州350116 中铁西北科学研究院有限公司甘肃兰州730000

路堑边坡在设计、施工和运营过程中边坡灾害、承灾对象及其成灾模式有较大的不同,将面对不同的风险事件及可能性,需要开展差异化的风险评估和全寿命周期的风险调控。提出一个基于霍尔三维结构的路堑边坡系统分析模型和路堑边坡全寿命周... 详细信息

路堑边坡在设计、施工和运营过程中边坡灾害、承灾对象及其成灾模式有较大的不同,将面对不同的风险事件及可能性,需要开展差异化的风险评估和全寿命周期的风险调控。提出一个基于霍尔三维结构的路堑边坡系统分析模型和路堑边坡全寿命周期风险评估及管理的技术框架,在边坡规划设计、施工建造和运营服务这3个典型的工程寿命周期内,阐明风险分析中范围界定、数据采集和信息编目的工作要点,危险性分析中破坏概率的不同定义与分析方法,危害后果分析中承灾体识别、灾害到达承灾体的概率、承灾体的时空概率和易损性等关键指标的定义与确定思路,以及各阶段风险定性与定量估算的适用方法;分别论述在上述3阶段开展边坡风险评价与效益分析、风险调控方案比选及控制规划、风险调控对策实施及监测、校核与修正的技术流程与实施要点;并讨论了风险容许标准的确定原则和提高风险评估精度及可靠性的思路。研究成果初步规范了路堑边坡全寿命周期风险评估及管理的工作流程和技术方案,希望能抛砖引玉,并在实践中逐步发展和完善。

关键词：公路路堑边坡风险评估风险管理全寿命周期

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新型多支盘土锚的承载性能研究

工程地质学报 2023年

作者：黄炜简文彬杨坚豆红强罗金妹中化地质矿山总局福建地质勘查院福州大学岩土与地质工程系福州大学福建省地质灾害重点实验室

多支盘锚杆是新近研发的新型锚杆，具有抗拔承载力高、鲁棒性强和灵活性强等优点。为了进一步掌握多支盘锚杆的抗拔承载性能，本文在多支盘锚杆室内模型试验研究基础上，开展了现场边坡锚固原型试验。结果表明，相较于普通锚杆，单支盘... 详细信息

多支盘锚杆是新近研发的新型锚杆，具有抗拔承载力高、鲁棒性强和灵活性强等优点。为了进一步掌握多支盘锚杆的抗拔承载性能，本文在多支盘锚杆室内模型试验研究基础上，开展了现场边坡锚固原型试验。结果表明，相较于普通锚杆，单支盘锚杆盘径从300mm增大到500mm时，抗拔承载力分别提高35.7%、50%、71.4%，变形控制能力也相应增强；在粉质黏土中，双支盘锚杆可以到达更大的抗拔承载力，支盘间距大于等于4倍支盘直径时更能充分发挥两个支盘的协同作用；随着支盘个数从1个增多到3个，多支盘锚杆锁紧的地层范围越大，多支盘锚杆的抗拔承载力及变形控制能力也相应增强；多支盘锚杆的荷载-位移关系符合双曲线模型，可以用于预测多支盘锚杆的承载力。研究成果可以为多支盘锚杆的工程应用奠定了较良好的理论基础。

关键词：多支盘锚杆极限承载力拉拔试验双曲线模型原型试验

降雨条件下考虑裂隙土孔隙双峰特性对非饱和土边坡渗流场的影响

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岩石力学与工程学报 2015年第S2期34卷 4373-4379页

作者：豆红强韩同春龚晓南浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 福州大学环境与资源学院福建福州350116

基于等效介质连续模型,将坡体表面的裂隙土看作由裂隙网络和土基组成的双孔隙体系,同时将评价裂隙发育程度的指标裂隙度和平均裂隙开展宽度作为引入变量,根据毛细管理论和裂隙土孔隙孔径分布的双峰特性,总结出一种确定裂隙土双峰特性的... 详细信息

基于等效介质连续模型,将坡体表面的裂隙土看作由裂隙网络和土基组成的双孔隙体系,同时将评价裂隙发育程度的指标裂隙度和平均裂隙开展宽度作为引入变量,根据毛细管理论和裂隙土孔隙孔径分布的双峰特性,总结出一种确定裂隙土双峰特性的等效非饱和水力参数的方法。然后针对一具体工程实例,利用此预测的双峰特性的土水特征曲线来定量分析降雨条件下裂隙网络对坡体渗流场的影响,结果表明:裂隙网络的存在为入渗雨水提供了优先通道,并在土坡1~2 m深处形成滞水平台。

关键词：边坡工程降雨入渗裂隙土等效连续介质模型双峰特性土水特征曲线

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多支盘锚杆的原型试验与荷载传递特征分析

岩土力学 2023年第2期44卷 520-530页

作者：黄炜简文彬杨坚豆红强罗金妹福州大学紫金地质与矿业学院岩土与地质工程系福建福州350116 福州大学福建省地质灾害重点实验室福建福州350003 中化地质矿山总局福建地质勘查院福建福州350013

多支盘锚杆是新近研发的新型锚固结构,与普通锚杆相比具有优良的工程特性。在多支盘锚杆室内模型试验研究的基础上,通过极限平衡理论推导出多支盘锚杆极限承载力理论计算公式,计算模型结果与室内实测数据基本一致,验证了计算公式的有效... 详细信息

多支盘锚杆是新近研发的新型锚固结构,与普通锚杆相比具有优良的工程特性。在多支盘锚杆室内模型试验研究的基础上,通过极限平衡理论推导出多支盘锚杆极限承载力理论计算公式,计算模型结果与室内实测数据基本一致,验证了计算公式的有效性。为了进一步掌握多支盘锚杆的荷载传递特性,开展了现场边坡锚固原型试验,利用现场多支盘锚杆拉拔测试所得数据研究了多支盘锚杆的支盘直径、支盘间距和支盘个数对多支盘锚杆极限承载力和变形控制能力的影响。试验结果表明:在粉质黏土中,当支盘间距大于等于4倍支盘直径时,可认为各支盘能独立工作,充分发挥多支盘锚杆的承载力;在相同条件下,与普通锚杆相比,随着多支盘锚杆的支盘直径从300 mm增大到500 mm以及支盘个数从1个增加到3个,多支盘锚杆的抗拔承载力提高非常明显,其变形控制能力也大幅度增强;多支盘锚杆的轴力传递曲线在支盘位置发生突变,呈陡降型,充分体现支盘在抗拔方面的贡献作用。该研究成果为多支盘锚杆的工程应用奠定了良好的理论基础。

关键词：多支盘锚杆极限承载力拉拔试验荷载传递原型试验

基于遥感数据的闽东南山区公路滑坡快速识别技术研究

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自然灾害学报 2023年第1期32卷 217-227页

作者：豆红强黄思懿简文彬王浩福州大学紫金地质与矿业学院福建福州350116 地质工程福建省高校工程研究中心福建福州350108

传统的滑坡识别主要通过遥感目视解译和人机交互识别,存在耗时费力、主观性强和提取精度低等问题。文中以福建省某公路为实验区,提出了一种基于高分辨率遥感数据的闽东南山区公路滑坡快速识别方法。包括采用亚米级高分辨率遥感影像,通... 详细信息

传统的滑坡识别主要通过遥感目视解译和人机交互识别,存在耗时费力、主观性强和提取精度低等问题。文中以福建省某公路为实验区,提出了一种基于高分辨率遥感数据的闽东南山区公路滑坡快速识别方法。包括采用亚米级高分辨率遥感影像,通过对色调、地形、光谱、植被指数和纹理等滑坡特征进行分析与研究,确立了适用于东南山区公路的多维多尺度滑坡分类识别规则;借助机器学习算法分类工具与多维多尺度特征筛选集相结合构建了公路滑坡识别模型,并基于高分辨率遥感影像在色调尺度上对滑坡进行初步识别;最后经由坡度、归一化植被指数和纹理特征筛选集对初步识别的滑坡区域进一步的分割提取,从而对山区公路滑坡空间分布实行精准识别。经实验验证,文中方法所得滑坡识别的平均精度达到85.73%,且滑体提取形态特征完整,可清晰地展现出滑体的“舌”、“簸箕”状形态,亦可清晰辨别滑体的滑壁与堆积体。研究成果可为我国植被发育区的山区交通线路的滑坡识别与风险评估提供科学参考。

关键词：滑坡快速识别机器学习公路滑坡高分辨率遥感特征筛选集

柱孔扩张理论的空间轴对称解在沉桩挤土效应中的应用

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岩石力学与工程学报 2012年第A01期31卷 3209-3215页

作者：韩同春豆红强浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058

假定沉桩时的挤土过程为空间轴对称圆柱孔准静态扩张过程,同时将圆柱孔与半无限空间土体假定为外壁半径趋于无穷大的有限长厚壁圆筒问题,运用Love位移函数求解出弹性区的应力场及位移场;而在塑性区分别采用相关联流动法则的Mohr-Coulom... 详细信息

假定沉桩时的挤土过程为空间轴对称圆柱孔准静态扩张过程,同时将圆柱孔与半无限空间土体假定为外壁半径趋于无穷大的有限长厚壁圆筒问题,运用Love位移函数求解出弹性区的应力场及位移场;而在塑性区分别采用相关联流动法则的Mohr-Coulomb及空间滑动面上剪应力强度理论(SMP)进行计算分析,得到塑性区的应力场及位移场,并将计算结果与传统基于平面应变的圆柱孔扩张理论解进行分析比较。为验证所求理论解的正确性,借助于ABAQUS有限元软件,建立相应的桩–土轴对称模型,采用动力显式积分法及任意拉格朗日–欧拉法(ALE)自适应网格划分技术部分解决传统沉桩数值计算过程中出现的大应变、网格高度扭曲等问题。实例计算结果表明,基于Mohr-Coulomb屈服准则及SMP屈服准则所得极限扩孔压力的理论解与数值解较好地吻合,均能反映沉桩深度对计算结果的影响,且理论解相对偏于安全。

关键词：桩基础挤土效应圆柱孔扩张理论空间轴对称数值模拟 ALE自适应网格

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动水头作用下花岗岩风化土的内部侵蚀机理

水土保持通报 2024年第2期44卷 80-90页

作者：王浩严耿明李传东豆红强福州大学紫金地质与矿业学院福建福州350108 福州大学土木工程学院福建福州350108

[目的]揭示动水头作用下花岗岩风化土侵蚀演化的动态过程,研究动态水力条件对土体内部侵蚀发展的影响,探明颗粒迁移规律与内部侵蚀机理,为深入研究花岗岩边坡的破坏模式与促滑机理提供理论依据。[方法]设计竖向土柱渗流装置,开展上升水... 详细信息

[目的]揭示动水头作用下花岗岩风化土侵蚀演化的动态过程,研究动态水力条件对土体内部侵蚀发展的影响,探明颗粒迁移规律与内部侵蚀机理,为深入研究花岗岩边坡的破坏模式与促滑机理提供理论依据。[方法]设计竖向土柱渗流装置,开展上升水头与正弦水头条件下花岗岩风化土柱的渗流试验,基于渗流土柱顶面与侧面的试验现象,从渗流速度变化、颗粒流失量变化和渗流前后颗粒级配、质量变化等方面,分析动水头作用下花岗岩风化土内部侵蚀的发育特征。[结果]①花岗岩风化土粒径差异较大,在骨架间存在微小孔隙,渗流冲刷作用使得土颗粒通过土体骨架间的孔隙运移流失。在内部侵蚀过程中,细颗粒流失量相对较多,粗颗粒流失量较少。②土体内部侵蚀作用是渐进发展的过程,在土体薄弱区域的结构最先产生变形与破坏。试验中渗流泉眼由土柱边界开始发展到土柱中部区域,渗流通道沿着渗流方向自下而上发育,水力条件短时间内发生显著变化会造成渗流通道快速贯通。③土体内部侵蚀作用将随渗流时间推进而趋于稳定,但正弦水头将“激活”土颗粒运动,加剧土体的内部侵蚀作用。加大水头变化幅度或减小水头变化周期,能够加剧土体内部侵蚀作用,导致水流运移速度加快以及颗粒迁移流失量增多。[结论]水力条件变化对土体内部侵蚀作用存在显著影响,正弦水头更能加剧颗粒迁移流失。

关键词：模型试验花岗岩风化土动水头内部侵蚀

强夯碎石墩处治“山地型”软土路基的变形特征研究

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工程地质学报 2022年第4期30卷 1235-1245页

作者：豆红强李鹏宇王浩聂文峰福州大学紫金地质与矿业学院中国福州350116 自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室中国福州350002 中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司中国昆明650200

为明确填方路堤荷载下强夯碎石墩的变形特征与其路堤稳定性的内在关联,针对“山地型”软土地区某高速铁路车站高填方路堤的失稳破坏现象,基于现场实测数据和三维数值分析模型,着重研究了不同位置强夯碎石墩墩体的鼓胀变形与侧向弯曲变... 详细信息

为明确填方路堤荷载下强夯碎石墩的变形特征与其路堤稳定性的内在关联,针对“山地型”软土地区某高速铁路车站高填方路堤的失稳破坏现象,基于现场实测数据和三维数值分析模型,着重研究了不同位置强夯碎石墩墩体的鼓胀变形与侧向弯曲变形规律,并定义墩体鼓胀率和最大侧向弯曲值对其变形特征予以描述。研究结果表明:路堤荷载作用下不同位置的强夯碎石墩发生不同程度的鼓胀变形和侧向弯曲变形,其中鼓胀变形主要由上覆路堤荷载所产生的压缩鼓胀和路堤侧滑所产生的滑动剪切鼓胀所组成,且其最大鼓胀变形区域集中在距桩端1~2倍桩直径范围内;位于强夯碎石墩复合地基潜在滑裂面剪入口附近墩体的鼓胀率最大(0.75%),约为路堤中心处墩体鼓胀率的1.5倍,表明该处以滑动剪切鼓胀变形为主。沿路堤中心线向外不同位置的强夯碎石墩墩体的最大侧向弯曲变形的发展规律近似呈三段线模式,其中潜在滑裂面剪入口附近的17^(#)墩体为其侧向弯曲变形开始陡增的拐点,表明17^(#)与其附近墩体为控制路堤侧向变形与稳定的关键构件。路堤填筑过程中所出现数条裂缝的原因可能在于强夯碎石墩的剪切破坏而致使路堤出现整体滑移所引起的,建议在采用散体材料桩复合地基处治“山地型”软弱地基时,应配合其他加固措施以确保填方路堤的整体稳定性。

关键词：强夯碎石墩数值分析鼓胀率侧向弯曲变形失稳模式

降雨条件下球状风化花岗岩类土质边坡渗流特性与稳定性分析

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工程地质学报 2023年第2期31卷 638-649页

作者：豆红强谢森华王浩简文彬福州大学紫金地质与矿业学院福州350116 地质工程福建省高校工程研究中心福州350116 福建省地质灾害重点实验室福州350002

降雨作为边坡失稳破坏的最常见诱因,在非均质性、非连续性特征显著的球状风化花岗岩类土质边坡中具有更为复杂的影响特征。依托ABAQUS及其二次开发,通过构建降雨条件下球状风化体类土质边坡渗流模型,综合考虑降雨参数的影响,开展了降雨... 详细信息

降雨作为边坡失稳破坏的最常见诱因,在非均质性、非连续性特征显著的球状风化花岗岩类土质边坡中具有更为复杂的影响特征。依托ABAQUS及其二次开发,通过构建降雨条件下球状风化体类土质边坡渗流模型,综合考虑降雨参数的影响,开展了降雨条件下球状风化花岗岩类土质边坡渗流特性与其稳定性研究。研究结果表明:受球状风化体影响,边坡浅层土体更快达到饱和,并且其饱和速率亦受风化体的埋藏深度、“迎雨”面横截面积和含量控制;降雨条件下球状风化花岗岩类土质边坡潜在滑动面仍表现出显著的复杂多样性,存在与无雨状态相似的滑面,也可能拓展形成新的浅层滑面;边坡安全系数与降雨历时和降雨强度为负相关,随着降雨的持续有趋于平缓的趋势,但也能在球状风化体的影响下失去平缓趋势而持续降低;在所设雨型中,渐变递增型对边坡稳定性影响最大。研究成果可为降雨条件下球状风化花岗岩类土质边坡稳定性评价提供科学依据。

关键词：降雨入渗降雨参数球状风化体数值模拟边坡失稳