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爆破作用下层状围岩隧道突变失稳判据研究

中国安全科学学报 2024年第1期34卷 171-178页

作者：彭亚雄周子霈姚颖康刘运思左清军湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 江汉大学省部共建精细爆破国家重点实验室湖北武汉430056 三峡大学防灾减灾湖北省重点实验室湖北宜昌443002

为判断爆破振动与损伤作用下层状岩体隧道的围岩稳定性,根据层状围岩失稳特征建立隧道力学模型,考虑爆破损伤和振动效应,构建层状围岩隧道系统总势能方程和突变失稳判据,分析爆破作用下层状围岩稳定性演化规律;并以沪昆高铁湖南段姚家... 详细信息

为判断爆破振动与损伤作用下层状岩体隧道的围岩稳定性,根据层状围岩失稳特征建立隧道力学模型,考虑爆破损伤和振动效应,构建层状围岩隧道系统总势能方程和突变失稳判据,分析爆破作用下层状围岩稳定性演化规律;并以沪昆高铁湖南段姚家隧道为工程背景,分析层状围岩隧道稳定性。结果表明:层状围岩隧道发生突变失稳的充要条件是满足分岔集方程,即当突变特征值Δ≤0时系统可能发生突变失稳;爆破累积效应造成围岩刚度不断降低,爆破药量增加提高爆破振动效应,这些均导致层状围岩失稳概率增加;实际隧道失稳评价结果与施工现场情况、监测结果一致,验证了失稳判据的有效性。

关键词：爆破作用层状围岩隧道失稳判据突变理论稳定性

间歇性降雨作用下牵引式滑坡的时空演化分析和失稳判据研究

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清华大学学报(自然科学版) 2024年第8期 1347-1356页

作者：侯小强周重任吴红刚胡天翔侯云龙兰州交通大学土木工程学院中铁西北科学研究院有限公司华邦信尔达科技检测有限公司甘肃工程地质研究院

目前，仅以整体安全系数难以准确量化并预测间歇性降雨作用下牵引式滑坡的时空演化过程。针对这一问题，该文提出了点安全系数时程分析方法，利用Python语言二次开发并建立了点安全系数时程计算模型，通过分析整体安全系数、点安全系数... 详细信息

目前，仅以整体安全系数难以准确量化并预测间歇性降雨作用下牵引式滑坡的时空演化过程。针对这一问题，该文提出了点安全系数时程分析方法，利用Python语言二次开发并建立了点安全系数时程计算模型，通过分析整体安全系数、点安全系数、变形位移揭示了间歇性降雨作用下牵引式滑坡的时程演化规律，并结合工程实例验证了模型的合理性。结果表明：1)利用点安全系数的时程计算结果可描述滑动面由坡脚至坡顶逐渐贯通的演化特征，为滑坡牵引段、主滑段和拉裂段的划分提供了充分的理论依据；2)点安全系数和位移相结合可作为牵引式滑坡“启动—变形—失稳”演化过程的评判依据，而整体安全系数不能单独作为评判依据；3)可依据滑坡牵引段、主滑段和拉裂段3部分的位移变化和点安全系数的大小，共同判定滑坡所处的稳定状态(稳定、基本稳定、欠稳定或不稳定),由此形成牵引式滑坡各阶段稳定状态的判定准则，且具备可靠性。该文成果可为中国间歇性降雨滑坡的预警研究提供理论依据和工程指导。

关键词：间歇性降雨时空演化点安全系数稳定性分析失稳判据

基于不同失稳判据的黄土边坡稳定性数值计算分析

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人民黄河 2024年第3期46卷 143-147,155页

作者：王昕宇钟佩文张慧莉陈卓田堪良中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100

安全系数是边坡稳定性评价的一项重要指标,依据不同失稳判据计算得到的安全系数存在差异,会直接影响边坡稳定性状态的评价。以万花山治沟造地工程台阶型开挖边坡为对象,运用FLAC3D有限差分软件,采用强度折减法,选择计算不收敛判据、塑... 详细信息

安全系数是边坡稳定性评价的一项重要指标,依据不同失稳判据计算得到的安全系数存在差异,会直接影响边坡稳定性状态的评价。以万花山治沟造地工程台阶型开挖边坡为对象,运用FLAC3D有限差分软件,采用强度折减法,选择计算不收敛判据、塑性区贯通判据、位移突变判据3种失稳判据,对黄土边坡安全系数进行数值计算。对比分析3种判据所得的分析结果及优缺点表明:3种失稳判据得出的安全系数大小排序为位移突变判据>计算不收敛判据>塑性区贯通判据。计算不收敛判据使用简便,求解快速,但不能展示折减过程坡体塑性区的变化情况;塑性区贯通判据不宜单独作为边坡失稳判据,需要结合不平衡力综合评估,但可以展示坡体剪切和拉伸塑性区;位移突变判据求解过程复杂,但能真实地反映坡体位移变化导致的临界破坏状态。建议类似工程优先选用求解过程快速的计算不收敛判据,然后结合塑性区贯通情况与坡体位移变化状态对边坡稳定性进行综合评价。

关键词：黄土边坡失稳判据安全系数强度折减法稳定性分析

基于残余位移增量判据的土石围堰边坡稳定性分析

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水电能源科学 2024年第2期42卷 81-84页

作者：孙士国周鑫彭是焱中国安能集团第三工程局有限公司成都分公司四川成都611135 重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室重庆400074

针对有限元强度折减法在复杂水文地质环境下土石围堰边坡稳定性评价中效果欠佳的问题,引入残余位移增量判据,基于有限元强度折减法,考虑深厚覆盖层土石围堰不同水位下的渗流特征,通过计算坡面节点平均残余位移增量,获取边坡稳定系数,进... 详细信息

针对有限元强度折减法在复杂水文地质环境下土石围堰边坡稳定性评价中效果欠佳的问题,引入残余位移增量判据,基于有限元强度折减法,考虑深厚覆盖层土石围堰不同水位下的渗流特征,通过计算坡面节点平均残余位移增量,获取边坡稳定系数,进一步通过位移增量分布图,探讨了围堰边坡潜在滑面位置及其形成机制。结果表明,在复杂水文地质环境下的土石围堰边坡稳定性评价中,残余位移增量判据相较经典失稳判据适用性更强。研究结果能够为工程实践提供指导。

关键词：土石围堰边坡有限元强度折减法残余位移增量判据失稳判据

考虑结构面震动劣化效应的岩质边坡块体动力稳定性评价

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土木工程学报 2024年第1期57卷 97-110页

作者：高丙丽刘拴任建喜蔡智云张金厚张路青西安科技大学陕西西安710054 中国电建西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

为解决岩质边坡块体在地震作用下的动力稳定性评价问题,基于结构面的循环剪切数值试验研究结构面的震动劣化效应,从而构建结构面震动劣化数学模型;结合坐标投影原理提出考虑结构面强度震动劣化效应的块体动力稳定性系数计算方法;基于数... 详细信息

为解决岩质边坡块体在地震作用下的动力稳定性评价问题,基于结构面的循环剪切数值试验研究结构面的震动劣化效应,从而构建结构面震动劣化数学模型;结合坐标投影原理提出考虑结构面强度震动劣化效应的块体动力稳定性系数计算方法;基于数值分析法研究地震波波动特性对岩质边坡块体稳定性的影响,并进一步基于突变理论提出位移动力响应放大系数突变判据,最后形成一套以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数共同评价块体动力稳定性的评价体系,拓展地震作用下块体动力稳定性评价新思路。研究表明,结构面震动劣化效应不仅受循环剪切幅值、循环剪切次数及相对运动速度影响,还与起伏角度密切相关;通过算例证实了考虑结构面震动劣化的块体动力稳定性系数计算方法的准确性,所提出的以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数的共同评价体系更加安全可靠,将促进块体动力稳定性理论的发展,对边坡地质灾害的防治具有重要的科学意义和应用价值。

关键词：结构面震动劣化岩质边坡块体坐标投影失稳判据动力稳定性评价

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基于广域支路响应的暂态电压失稳判据与控制

中国电机工程学报 2023年第24期43卷 9470-9480页

作者：郑超孙华东杨大业中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

该文首先针对电压稳定分析的机组–负荷典型输电系统,研究随负荷功率增长的网络节点电压幅值、支路电流与无功的变化特征与规律,构建以支路响应为信息源的暂态电压失稳判据;其次,提出综合关键支路、准关键支路以及边界支路的判稳联合支... 详细信息

该文首先针对电压稳定分析的机组–负荷典型输电系统,研究随负荷功率增长的网络节点电压幅值、支路电流与无功的变化特征与规律,构建以支路响应为信息源的暂态电压失稳判据;其次,提出综合关键支路、准关键支路以及边界支路的判稳联合支路定位方法,分析支路无功变化方向以及不同失稳形态可能引起的判据误判问题,并提出解决方法,在此基础上,提出缓解暂态电压失稳威胁的主动控制策略。最后,针对3机10节点系统以及湖南特高压交直流混联受端大电网,仿真验证失稳判据正确性和主动控制的有效性。

关键词：暂态电压稳定支路响应失稳判据关键支路边界支路主动控制

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边坡失稳三类能量突变判据的统一性

岩土力学 2023年第S1期44卷 603-611页

作者：华成亚姚磊华中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

强度折减法失稳判据研究是边坡稳定性分析领域的热点问题。特征点位移突变判据、塑性区贯通判据和计算程序不收敛判据这3类常用失稳判据被认为分别对应于重力势能降突变判据、耗散能增量突变判据和动能增量突变判据这3类能量突变判据。... 详细信息

强度折减法失稳判据研究是边坡稳定性分析领域的热点问题。特征点位移突变判据、塑性区贯通判据和计算程序不收敛判据这3类常用失稳判据被认为分别对应于重力势能降突变判据、耗散能增量突变判据和动能增量突变判据这3类能量突变判据。为了统一上述3类能量突变判据,基于最小势能原理,提出了强度折减法新的失稳判据-变分值判据。推导了数值模型总势能二阶变分值计算公式,发现了一种变分施加方式,编写了变分值计算程序,给出了基于变分值正负判断模型稳定与否的流程。通过典型边坡算例,验证了变分值判据和3类能量突变判据的统一性。通过改变数值模型的网格密度、边坡角度和边坡高度等典型参数,讨论变分值判据和3类能量突变判据统一性的一般性。结果表明:变分值判据计算结果与3类能量突变判据计算结果接近,彼此的相对误差小于5%。变分值判据统一了3类能量突变判据,为3类能量突变判据的统一性提供了力学解释。

关键词：边坡强度折减法失稳判据能量突变判据最小势能原理

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物质点强度折减法边坡失稳判据选择方法

地质科技通报 2022年第2期41卷 113-122页

作者：蒋先平张鹏卢艺伟刘磊磊张明辉中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司长沙410011 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

用物质点强度折减法求解边坡安全系数时,需要选择一定的失稳判据,而采用不同的失稳判据获得的安全系数通常存在一定差异。为此,采用物质点强度折减法对两个边坡算例进行了稳定性分析,对比研究了文献中常用的4种边坡失稳判据(计算不收敛... 详细信息

用物质点强度折减法求解边坡安全系数时,需要选择一定的失稳判据,而采用不同的失稳判据获得的安全系数通常存在一定差异。为此,采用物质点强度折减法对两个边坡算例进行了稳定性分析,对比研究了文献中常用的4种边坡失稳判据(计算不收敛、特征点位移突变、塑性应变贯通及界限值判据)在计算边坡安全系数时的合理性及适用性。同时,将Spencer极限平衡法获得的安全系数作为参考,进一步验证了结果的合理性与准确性。结果表明:①数值计算的收敛性不能作为边坡失稳判据;②将特征点位移突变视为边坡失稳判据时,获得的安全系数与极限平衡法获得的结果基本一致,故特征点位移突变可以作为边坡失稳判据;③塑性应变贯通和边坡最大位移随迭代时间步趋于稳定的界限值不宜单独作为边坡失稳判据。

关键词：边坡稳定性分析物质点法强度折减法失稳判据安全系数

穿越富水断层带隧道爆破围岩突变失稳判据研究

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中国安全科学学报 2022年第5期32卷 104-111页

作者：彭亚雄刘广进黄智刚吕虎波吴立湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 福州水务平潭引水开发有限公司福建福州350001 浙江省隧道工程集团有限公司浙江杭州3100303

为解决穿越富水断层带隧道爆破失稳问题,基于爆破作用下隧道-断层系统失稳的力学模型,考虑爆破与地下水共同作用影响,建立穿越富水断层带隧道失稳的尖点突变模型,揭示隧道-断层系统围岩失稳机制,形成围岩失稳判据,并以福建平潭及闽江口... 详细信息

为解决穿越富水断层带隧道爆破失稳问题,基于爆破作用下隧道-断层系统失稳的力学模型,考虑爆破与地下水共同作用影响,建立穿越富水断层带隧道失稳的尖点突变模型,揭示隧道-断层系统围岩失稳机制,形成围岩失稳判据,并以福建平潭及闽江口水资源配置为例,评价穿越富水断层带隧道围岩的稳定性。结果表明:穿越富水断层带隧道围岩失稳是系统内部与外部因素共同作用的结果;在长期水岩作用与累积爆破作用下,富水断层带中围岩力学性质不断弱化,突变判据k值不断降低,导致围岩失稳破坏的可能性提高;利用失稳判据获得的失稳风险评价结果与现场工况一致。

关键词：富水断层带隧道爆破失稳判据地下水尖点突变模型