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A modified smoothed particle hydrodynamics method considering residual stress for simulating failure and its application in layered rock mass

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Journal of Mountain Science 2024年第6期21卷 2091-2112页

作者： XIA Chengzhi SHI Zhenming kou huanjia Department of Geotechnical Engineering College of Civil EngineeringTongji UniversityShanghai 200092China Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education Tongji UniversityShanghai 200092China

Residual strength is an indispensable factor in evaluating rock fracture,yet the current Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH)framework rarely considers its influence when simulating *** improved cracking strategy considering residual stress in the base bond SPH method was proposed to simulate failures in layered rocks and slopes and verified by experimental results and other simulation methods(i.e.,the discrete element method).Modified Mohr–Coulomb failure criterion was applied to distinguish the mixed failure of tensile and *** fracture markψwas introduced to improve the kernel function after tensile damage,and the calculation of residual stress after the damage was derived after shear *** simulations were carried out to evaluate its performance under different stress and scale conditions and to verify its effectiveness in realistically reproducing crack initiation and propagation and coalescence,even fracture and *** results indicate that the improved cracking strategy precisely captures the fracture and failure pattern in layered rocks and rock *** residual stress of brittle tock is correctly captured by the improved SPH *** improved SPH method that considers residual strength shows an approximately 13%improvement in accuracy for the safety factor of anti-dip layered slopes compared to the method that does not consider residual strength,as validated against analytical *** infer that the improved SPH method is effective and shows promise for applications to continuous and discontinuous rock masses.

关键词： Smoothed particle hydrodynamics Cracking strategy Residual stress Layered rock Crack propagation

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断层破碎带条件下组合式圆截面抗滑桩加固边坡效果研究

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地质科技通报 2022年第6期41卷 253-261页

作者：罗晓娟寇桓嘉祝国强宋成彬苗宇芃浙江公路水运工程咨询有限责任公司杭州310006 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)湖北巴东地质灾害国家野外科学观测研究站湖北武汉430074

随着我国公路建设不断向山区深入,在地质构造复杂区公路边坡遇到断层破碎带的情况日渐增多,亟需开展阻滑能力强的抗滑桩结构加固边坡研究。传统的人工挖孔桩施工模式存在高风险、低效率等缺点,而组合式圆截面抗滑桩具有施工效率高、安... 详细信息

随着我国公路建设不断向山区深入,在地质构造复杂区公路边坡遇到断层破碎带的情况日渐增多,亟需开展阻滑能力强的抗滑桩结构加固边坡研究。传统的人工挖孔桩施工模式存在高风险、低效率等缺点,而组合式圆截面抗滑桩具有施工效率高、安全便捷等特点,为此,探究其对含断层破碎带边坡的加固效果具有现实意义。采用自主设计的边坡物理试验系统,设计了5种不同破碎带厚度与组合式圆截面抗滑桩组合的物理模型,采用坡顶逐级加载的方式模拟加载,监测桩身应变、桩顶位移和桩后土压力,采用高速相机捕捉滑体变形破坏图像,并使用粒子图像测速(PIV)技术对图像进行处理。研究结果表明:组合式圆截面抗滑桩通过限制桩后滑体水平位移,并将滑体限制在前、后排桩间来达到加固边坡的效果;滑体演化分为变形压密、加速变形和破坏滑移3个阶段;前、后排桩桩后土压力比值介于1/3~1/2之间;随断层破碎带厚度增加,滑体水平滑移速率增大,组合式圆截面抗滑桩的桩顶位移增大,桩身最大正弯矩减小。模型试验与数值模拟计算的弯矩及桩顶位移较为吻合,研究成果可为边坡工程组合式圆截面抗滑桩设计提供一定借鉴与参考。

关键词：公路边坡组合式圆截面桩断层破碎带物理模型试验 PIV技术加固效果

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复合多层地层边坡组合式圆截面抗滑桩受力变形特征及其应用研究

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安全与环境工程 2023年第4期30卷 120-130,140页

作者：罗晓娟宋成彬姚文敏寇桓嘉贺鑫浙江公路水运工程咨询有限责任公司浙江杭州310006 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 郑州大学土木工程学院河南郑州450001

组合式抗滑桩在各类大型、复杂地层结构边坡防护工程中得到了广泛应用,但复合多层地层边坡中组合式抗滑桩加固机理的研究仍有待深入。基于统一强度理论建立了复合多层地层边坡组合式圆截面抗滑桩群地质力学模型,提出了一种适用于复合多... 详细信息

组合式抗滑桩在各类大型、复杂地层结构边坡防护工程中得到了广泛应用,但复合多层地层边坡中组合式抗滑桩加固机理的研究仍有待深入。基于统一强度理论建立了复合多层地层边坡组合式圆截面抗滑桩群地质力学模型,提出了一种适用于复合多层地层边坡组合式圆截面抗滑桩变形与内力计算的有限差分方法。以提出概化的复合多层地层边坡模型为算例,通过对综合传统等效m法与有限差分数值模拟结果进行对比,研究了复合多层地层边坡组合式圆截面抗滑桩受力变形特征,并进一步结合浙江梅店公路边坡开展了工程应用研究。结果表明:相较传统等效m法,改进算法所得桩顶水平位移、最大正值弯矩和最大负值弯矩均有所增加,其计算结果更接近于数值模拟结果,计算结果更准确;组合式抗滑桩前、后排桩桩顶水平位移相等,受连系梁的影响,最大正值弯矩出现在滑动面以上;采用组合式圆截面抗滑桩支护的浙江梅店公路边坡的稳定性系数从1.05提升至1.83,公路边坡稳定性提升显著。研究成果可为组合式抗滑桩加固设计提供依据。

关键词：复合多层地层边坡组合式圆截面抗滑桩统一强度理论有限差分法传统等效m法

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