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两种滑动面型式下边坡稳定性计算方法的研究

岩土力学 2013年第2期34卷 372-380,410页

作者：邓东平李亮中南大学土木工程学院长沙410075

基于圆弧和任意曲线两种滑动面型式,对边坡稳定性计算方法中的瑞典法、简化Bishop法、简化Janbu法、严格Janbu法、Morgenster-Price法、Sarma法和不平衡推力法进行研究。对上述各种方法的研究成果进行了总结,并对Morgenster-Price法中... 详细信息

基于圆弧和任意曲线两种滑动面型式,对边坡稳定性计算方法中的瑞典法、简化Bishop法、简化Janbu法、严格Janbu法、Morgenster-Price法、Sarma法和不平衡推力法进行研究。对上述各种方法的研究成果进行了总结,并对Morgenster-Price法中的条间力函数f(x)选择了4种形式(即f(x)为常数0.1、0.5、1.0及半正弦函数),对不平衡推力法中的公式进行了改进。通过算例对比,及当条分数不同、边坡坡角和坡高变化时,分析了这些方法的特点,由分析结果可知:(1)瑞典法和简化Janbu法计算得的安全系数最小,简化Bishop法和不平衡推力法与严格法得到的结果颇为接近;(2)任意曲线滑动面方法较圆弧滑动面方法计算得的安全系数稍小,且得到的临界滑动面与临界圆弧滑动面相接近,因而表明,圆弧滑动面作为一种近似的临界滑动面能够满足实际工程需要;(3)均质边坡采用较少条分数即可获得较高的安全系数计算精度,非均质边坡需一定数量的条分保证结果的可靠性;(4)Sarma法对土条侧面法向力和剪切的假设,使得其在均质边坡计算得的安全系数比其他方法要大,有偏于不安全的考虑,但Sarma法能够考虑边坡非均质对条分法的影响;(5)当边坡外形(如坡角、坡高)变化时,严格Janbu法在两种滑动面型式下计算得的安全系数相差很小,而其他方法稍大一些(;6)Morgenster-Price法中,条间力函数f(x)对计算得到的结果影响很小。

关键词：边坡稳定性安全系数计算方法圆弧滑动面任意曲线滑动面

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河岸边坡稳定性及张裂缝最不利位置研究

中南大学学报（自然科学版） 2013年第9期44卷 3873-3883页

作者：邓东平李亮赵炼恒中南大学土木工程学院湖南长沙410075

考虑坡外水位、坡顶荷载、地震作用和坡趾淘蚀等一般情况,对典型河岸边坡模型进行受力分析;采用极限平衡方法建立统一的安全系数计算公式,并推导出张裂缝最不利位置的解析式。通过算例对比,验证推导公式的正确性,并研究坡外水位、坡顶... 详细信息

考虑坡外水位、坡顶荷载、地震作用和坡趾淘蚀等一般情况,对典型河岸边坡模型进行受力分析;采用极限平衡方法建立统一的安全系数计算公式,并推导出张裂缝最不利位置的解析式。通过算例对比,验证推导公式的正确性,并研究坡外水位、坡顶荷载、地震作用、张裂缝深度及积水深度变化时对河岸边坡的张裂缝最不利位置及稳定性的影响。研究结果表明:流水冲刷引起坡趾区域的淘蚀显著降低了原状河岸边坡的稳定性,同时使得张裂缝的最不利位置较原状河岸边坡更临近坡顶点,使之成为引起河岸边坡塌方的一个重要原因;坡外水位的升高对原状河岸边坡和流水淘刷后河岸边坡的张裂缝最不利位置及稳定性的影响不同,且后者较前者对坡外水位突升所引起的稳定性问题更加明显;地震作用、张裂缝深度及积水深度的变化对河岸边坡的张裂缝最不利位置及稳定性影响较大,而坡顶荷载的变化对其影响较小。

关键词：河岸边坡张裂缝稳定性分析安全系数最不利位置

任意滑动面搜索新方法应用于三维复杂土坡稳定性分析

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岩土工程学报 2011年第4期33卷 544-553页

作者：李亮邓东平赵炼恒中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

在提出任意三维滑动面搜索方法的基础上,针对滑动体非对称情况(包括准线不对称和长度不对称)、母线不在滑动体内沿滑动方向断面尺寸最大的面上、土坡含软弱夹层的情况,采取了一些解决措施,并将其应用于工程上常见的填挖方复合土坡、水... 详细信息

在提出任意三维滑动面搜索方法的基础上,针对滑动体非对称情况(包括准线不对称和长度不对称)、母线不在滑动体内沿滑动方向断面尺寸最大的面上、土坡含软弱夹层的情况,采取了一些解决措施,并将其应用于工程上常见的填挖方复合土坡、水平分层填方路堤、公路纵断面为平斜坡的土坡和含软弱夹层的土坡这4种算例中。分析表明:①此方法可以对一些较复杂条件下的土坡进行稳定性分析,并能够寻找到较优的最危险滑动面(包括整体和局部稳定性);②当填挖边坡上填方段和挖方段的材料不一致时,更容易在抗滑稳定性差的材料处发生失稳,但当填方段和挖方段的材料重度γ相同时,两种材料的φ/c是否相等在一定程度上对滑动体的对称性和大小有影响;③对于公路纵断面为平斜坡的土坡,其潜在最危险滑动面更倾向于平坡段,斜坡对边坡的稳定系数有一定的积极影响;④在含软弱夹层的土坡中,当滑动体的长度无限长时,其三维稳定性趋于二维稳定性,与以往研究成果相比较时,得出本文方法计算出的结果与之非常接近,说明本文方法可行。

关键词：三维土坡稳定性分析母线准线准线非对称长度非对称软弱夹层

基于特征线法的锚杆(索)锚固质量应力波检测方法

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中南大学学报（自然科学版） 2015年第12期46卷 4625-4633页

作者：邓东平李亮赵炼恒中南大学土木工程学院湖南长沙410075

将由锚杆(索)和外围注浆体组成的锚固体等效成一维弹性杆件,采用应力波特征线法,并根据应力波在突变断面处的入射、反射和透射关系以及初始与边界条件,得到应力波传播过程中的应力和速度。通过计算锚固体的复合弹性模量和质量密度以获... 详细信息

将由锚杆(索)和外围注浆体组成的锚固体等效成一维弹性杆件,采用应力波特征线法,并根据应力波在突变断面处的入射、反射和透射关系以及初始与边界条件,得到应力波传播过程中的应力和速度。通过计算锚固体的复合弹性模量和质量密度以获得应力波在其传播的波速,并按传播时间的对数螺旋衰减规律对求得的应力波应力和速度进行修正。考虑均匀断面全长注浆型、存在自由段非全长注浆型和存在缺陷段全长注浆型这3种锚固体,及由端头发射端头接收和底端发射端头接收2种应力波信号处理方式,得到简便判断锚固体断面变化处位置和锚杆(索)长度所需的脉冲信号时间,并推导出由锚固体断面变化处和底端反射(或透射)回的应力波的速度计算公式。在算例中,研究脉冲信号时间、应力波衰减系数、外围注浆体的混凝土强度等级、锚杆(索)自由段和锚固段交界面位置及缺陷段注浆饱满度对应力波法检测锚固体质量的影响,同时,分析实测锚杆(索)长度误差影响因素。研究结果表明:满足简便判断锚固体质量的脉冲信号时间范围很小;锚固体外围注浆体的混凝土强度等级对端头接收到的应力波的速度信号影响较小;锚固体断面变化处仅对由该位置反射回的应力波的速度信号有一定影响;缺陷段的饱满度越低,经缺陷段和锚固段交界面处反射后在端头接收到的应力波的速度信号越强,而由底端反射(或透射)回的应力波的速度信号越弱;缺陷段的饱满度对实测锚杆(索)的长度影响较大。

关键词：应力波特征线锚固体衰减系数脉冲时间饱满度锚杆(索)长度

基于滑动面搜索新方法对地震作用下边坡稳定性拟静力分析

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岩石力学与工程学报 2012年第1期31卷 86-98页

作者：邓东平李亮中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

采用一种适于任意曲线滑动面的新方法,对地震作用下边坡的稳定性进行拟静力分析。首先,通过算例对比分析验证新方法的可行性。然后,分别在地震竖直和水平加速度系数kv,kH变化时对边坡稳定性进行研究,在kH,kH与kv共同作用下对分层土坡的... 详细信息

采用一种适于任意曲线滑动面的新方法,对地震作用下边坡的稳定性进行拟静力分析。首先,通过算例对比分析验证新方法的可行性。然后,分别在地震竖直和水平加速度系数kv,kH变化时对边坡稳定性进行研究,在kH,kH与kv共同作用下对分层土坡的局部和整体稳定性进行探索,在土层参数变化时对边坡地震稳定性的影响进行分析,从而可得:(1)kH存在一个特殊值使kv的变化对边坡的稳定性影响很小;(2)当kH和kv的增大引起临界滑动面范围增大时,会导致边坡由局部稳定性变为整体稳定性,当kH和kv的增大引起滑动面下滑点上移时,会导致边坡由整体稳定性变为局部稳定性;(3)黏聚力c的变化对滑动面范围影响较大,其对安全系数的影响与地震强度有关;(4)不同土层参数时,kH对边坡稳定性的影响较kv大。

关键词：边坡工程边坡稳定性拟静力法整体稳定性局部稳定性土层参数

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水力条件下具有张裂缝临河边坡稳定性分析

岩石力学与工程学报 2011年第9期30卷 1835-1847页

作者：邓东平李亮中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

临河边坡由于多种因素可引起坡顶面出现张裂缝,而在水力条件下坡体则变得越不稳定,以致可能发生失稳,因此对水力条件下张裂缝临河边坡的稳定性分析具有重要意义。基于直线滑动面方法、圆弧滑动面方法和滑动面搜索新方法,对此类边坡进行... 详细信息

临河边坡由于多种因素可引起坡顶面出现张裂缝,而在水力条件下坡体则变得越不稳定,以致可能发生失稳,因此对水力条件下张裂缝临河边坡的稳定性分析具有重要意义。基于直线滑动面方法、圆弧滑动面方法和滑动面搜索新方法,对此类边坡进行稳定性分析。在考虑渗流作用的情况下,将流网进行合理简化,且以土体、土骨架为研究对象及采用等效容重法对滑动体进行受力分析。直线滑动面时,推导出折线型和台阶型边坡的安全系数计算公式。通过算例分析,并分别研究坡外水位和张裂缝积水深度变化对边坡稳定性的影响,可得到如下结论:(1)对于最小安全系数的计算,直线滑动面方法偏大,滑动面搜索新方法与圆弧滑动面方法相接近,但比圆弧滑动面方法小;(2)采用相同类型滑动面搜索方法时,以土体与土骨架为研究对象分析得出的结果一致,以土骨架为研究对象和等效容重法分析得出的结果等效;(3)坡外水位在一定高度及以下时,不同类型滑动面方法均表明边坡将处于不稳定状态;(4)随张裂缝积水深度的升高,采用不同类型滑动面搜索方法计算得到的安全系数都将减小,说明张裂缝积水深度越高,边坡状态越不稳定。

关键词：边坡工程稳定性分析临河边坡张裂缝渗流滑动面安全系数

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水平条分法下边坡稳定性分析与计算方法研究

岩土力学 2012年第10期33卷 3179-3188页

作者：邓东平李亮中南大学土木工程学院长沙410075

极限平衡水平条分法较适用于成层岩土边坡,但较竖直条分法尚有不足之处。通过研究水平条分与竖直条分中条间力的关系,建立起水平与竖直条分法相对应的条间力假设条件;并针对水平条分法遇到滑动面存在弓形体时,采取水平条分和斜条分相结... 详细信息

极限平衡水平条分法较适用于成层岩土边坡,但较竖直条分法尚有不足之处。通过研究水平条分与竖直条分中条间力的关系,建立起水平与竖直条分法相对应的条间力假设条件;并针对水平条分法遇到滑动面存在弓形体时,采取水平条分和斜条分相结合的模式进行处理。在此基础上,推导出了瑞典法、简化Bishop法、简化Janbu法和Morgenster-Price(M-P)法在水平条分时的安全系数计算公式,其中,根据满足条件不同,得到了瑞典法的两种不同安全系数计算公式,并根据以往研究成果将一般简化Janbu法进行改进。当使用任意曲线和圆弧滑动面两种型式时,通过算例对比分析,验证了对水平条分法所做研究的可行性。同时,也表明了两种瑞典法得到的结果是一致的,改进的简化Janbu法在边坡稳定性分析上较一般简化Janbu法更优。

关键词：边坡稳定水平条分条间力安全系数滑动面

基于非线性统一强度理论下的边坡稳定性极限平衡分析

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岩土力学 2015年第9期36卷 2613-2623页

作者：邓东平李亮中南大学土木工程学院湖南长沙410075

在边坡稳定性分析中,常采用的强度准则一般较少考虑中主应力对边坡破坏效应的影响,然而岩体的实际应力状况表明中主应力存在,且中主应力对边坡岩体的强度潜能发挥起着重要作用。基于考虑中主应力的统一强度理论下的Hoek-Brown(简称H-B)... 详细信息

在边坡稳定性分析中,常采用的强度准则一般较少考虑中主应力对边坡破坏效应的影响,然而岩体的实际应力状况表明中主应力存在,且中主应力对边坡岩体的强度潜能发挥起着重要作用。基于考虑中主应力的统一强度理论下的Hoek-Brown(简称H-B)准则,通过对滑动面上的应力进行假设,并采用泰勒级数简化统一强度理论下的H-B准则表达式,然后根据滑动体满足所有静力平衡条件求解滑动面上的应力,进而得到边坡的安全系数。当中主应力影响系数b=0时(即为基本H-B强度准则),与等效的线性Mohr-Coulomb(简称M-C)强度准则下的瑞典法1、简化Bishop法、Spencer法和Morgenstern-Price(简称M-P)法以及基于统一强度理论下的瑞典法2进行算例对比分析,验证了方法的可行性。同时,以边坡的坡高H、坡角β和b为变量进行参数分析,研究表明:b增大(即中主应力对边坡的破坏效应影响越大)时,计算所得的安全系数增大,由此表明基本H-B强度准则下分析所得的边坡稳定性偏于安全。另外,由于提出的方法能够满足滑动体的所有静力平衡条件,且对未考虑条间作用力影响所得滑动面上的初始正应力进行了修正,故此方法较瑞典法2所得结果要大且更为严格。

关键词：边坡稳定性极限平衡滑动面应力统一强度理论 H-B强度准则安全系数

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渗流条件下具有张裂缝边坡的稳定性分析

中南大学学报（自然科学版） 2013年第1期44卷 294-302页

作者：邓东平李亮中南大学土木工程学院湖南长沙410075

针对渗流条件下具有张裂缝边坡的稳定性,将流网合理简化,采用以土体(总应力法)或土骨架(有效应力法)为研究对象的2种方法,基于直线、圆弧和任意曲线3种滑动面型式,推导出折线型和台阶型边坡的安全系数计算公式。通过算例分析比较这些方... 详细信息

针对渗流条件下具有张裂缝边坡的稳定性,将流网合理简化,采用以土体(总应力法)或土骨架(有效应力法)为研究对象的2种方法,基于直线、圆弧和任意曲线3种滑动面型式,推导出折线型和台阶型边坡的安全系数计算公式。通过算例分析比较这些方法的异同,并研究张裂缝位置与张裂缝水位对边坡稳定性的影响。研究结果表明:从计算所得的安全系数来看,直线滑动面最大,任意曲线滑动面与圆弧滑动面相接近,但比之较小,说明任意曲线滑动面所得结果更偏于安全;当采用同种类型滑动面时,以土体和土骨架为研究对象的2种计算方法所得的安全系数和临界滑动面均接近,但以土骨架为研究对象的计算方法所得结果偏小一些,因而,以该种计算方法分析所得边坡状态更偏于安全;曲线滑动面(包括圆弧和任意曲线)计算认为张裂缝位置离坡顶距离越近,边坡稳定性越小,而直线滑动面计算认为张裂缝对边坡稳定性影响最大的位置存在特定值;当张裂缝水位升高时,各方法计算所得的安全系数均减小,说明张裂缝水位越高,边坡状态越不稳定。

关键词：边坡稳定性张裂缝渗流滑动面安全系数