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膨胀土边坡失稳机理分析及基于完全软化强度的边坡极限平衡计算方法

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第1期53卷 75-94页

作者：张坤勇孙斌李威聂美军河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210024 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210029

通过有荷膨胀率试验、干湿循环试验和强度试验,研究裂隙发育对土体强度及坡体渗流条件的影响;基于温度场、湿度场等效理论模拟吸湿膨胀;分别采用干湿循环强度和完全软化强度计算膨胀土边坡安全系数;综合考虑边坡土层分区、土体强度参数... 详细信息

通过有荷膨胀率试验、干湿循环试验和强度试验,研究裂隙发育对土体强度及坡体渗流条件的影响;基于温度场、湿度场等效理论模拟吸湿膨胀;分别采用干湿循环强度和完全软化强度计算膨胀土边坡安全系数;综合考虑边坡土层分区、土体强度参数取值、浸润线等因素,提出基于完全软化强度的膨胀土边坡滑动稳定性极限平衡分析方法,模拟膨胀土边坡浅层渐进式破坏过程,并用算例验证所提方法的适用性。研究结果表明:随裂隙发育程度增大以及浸润线位置升高,膨胀土边坡稳定性降低;膨胀土裂隙性是影响边坡稳定性的关键因素,裂隙引起的土体强度衰减及渗流条件改变是导致边坡失稳的直接原因;由于在强度衰减中已体现膨胀作用对边坡稳定性的影响,因此,在膨胀土边坡稳定性分析中,无需单独考虑膨胀作用影响;采用干湿循环强度和完全软化强度计算膨胀土边坡安全系数,两者计算结果具有较好的一致性,表明本文所提方法可用于分析膨胀土边坡的稳定性。

关键词：膨胀土边坡失稳机理完全软化强度极限平衡渐进破坏

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极限平衡条件的拓展与土工结构稳定分析

岩土力学 2015年第S1期36卷 71-75页

作者：邵龙潭刘士乙大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024

与土体稳定有关的工程问题诸如挡土结构物上的土压力、地基承载力以及土坡稳定性都与土的极限平衡状态相关联。将土体一点(单元)的极限平衡条件推广,给出土体沿滑动面的极限平衡条件,证明了该条件的充分必要性。依据该条件,提出了有限... 详细信息

与土体稳定有关的工程问题诸如挡土结构物上的土压力、地基承载力以及土坡稳定性都与土的极限平衡状态相关联。将土体一点(单元)的极限平衡条件推广,给出土体沿滑动面的极限平衡条件,证明了该条件的充分必要性。依据该条件,提出了有限元应力分析与极限平衡结合的有限元极限平衡法及土体稳定的安全系数,并明确了安全系数的物理意义,以评价土工结构的稳定性。随后,列举了该方法在土工结构稳定分析中的一些具有代表性的应用,证明了该法是有效的,可以用于分析岩土工程中的稳定问题。

关键词：极限平衡有限元稳定安全系数极限荷载

极限平衡理论下边坡稳定性抗滑强度参数反演分析

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长江科学院院报 2017年第3期34卷 67-73,79页

作者：邓东平李亮赵炼恒中南大学土木工程学院长沙410075

抗滑强度参数的取值对正确评估边坡稳定性有着重要影响,而参数反演是快速准确获取边坡抗滑强度参数的一种有效方法。基于边坡稳定性分析结果和滑动面抗滑强度参数与临界滑动面一一对应的关系,建立抗滑强度参数与边坡安全系数之间2个特... 详细信息

抗滑强度参数的取值对正确评估边坡稳定性有着重要影响,而参数反演是快速准确获取边坡抗滑强度参数的一种有效方法。基于边坡稳定性分析结果和滑动面抗滑强度参数与临界滑动面一一对应的关系,建立抗滑强度参数与边坡安全系数之间2个特定关系式;由此,在给定临界滑动面的安全系数或某一强度参数时,即可求解反演结果。为了便于计算,考虑多种因素影响,采用极限平衡瑞典法进行稳定性分析,并基于临界圆弧滑动面的判别,推导出参数反演的显示表达式。经算例对比分析,验证了该方法的可行性,且简单适用。同时,参数影响研究分析表明,临界滑动面上的监测点位间距越大,其点位位置误差对反演强度参数的影响越小。最后,将方法应用于工程实例当中,说明了该方法的实用性。

关键词：临界滑动面安全系数边坡稳定性强度参数反演极限平衡

压缩空气储能电站地下硐库安全埋深计算的极限平衡方法

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土木工程学报 2023年第S02期56卷 67-77页

作者：孙冠华王章星王娇易琪马洪岭中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049

目前,压缩空气储能电站广泛采用人工开挖的地下岩石内衬硐库(LRC)作为储气容器,采用柔性密封的设计理念使得LRC与上覆岩体共同作为承载结构。高内气压作用下,硐库的安全埋深将直接关系到硐库及上覆地层的整体稳定性。基于此,文章建立了... 详细信息

目前,压缩空气储能电站广泛采用人工开挖的地下岩石内衬硐库(LRC)作为储气容器,采用柔性密封的设计理念使得LRC与上覆岩体共同作为承载结构。高内气压作用下,硐库的安全埋深将直接关系到硐库及上覆地层的整体稳定性。基于此,文章建立了考虑摩擦和粘聚作用的锥体破坏模型,定义了起裂角α、岩体破裂角β这两个决定锥体模型极限平衡状态的参数,利用极限平衡方法、被动岩土压力分别推导了关于埋深H、安全系数F_(s)和岩体破裂角β的两个控制方程,采用初值迭代法计算安全埋深/安全系数并开发了计算软件,讨论了关于LRC的安全系数控制标准。通过工程算例对比了刚体圆锥模型、竖直滑面模型与所提方法的计算结果,验证了文章模型的可靠性。针对模型的参数敏感性,分别研究了地应力侧压系数k、岩体重度γ、岩体内摩擦角φ及粘聚力c_(e)对岩体破裂角β、安全埋深H的影响。结果表明:(1)k<1.0时将显著影响H和β,k<2.0时影响程度放缓,2.0

关键词：压缩空气储能岩石内衬硐库极限平衡安全埋深

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浅埋隧道围岩破裂面的极限平衡分析

中南大学学报（自然科学版） 2016年第9期47卷 3217-3224页

作者：郭子红刘新荣朱占元四川农业大学土木工程学院四川都江堰611830 重庆大学土木工程学院重庆400045 四川农业大学村镇建设防灾减灾四川省高等学校工程研究中心四川都江堰611830

为探索浅埋隧道稳定性定量分析,采用极限平衡法和变分原理分别建立自由边界条件下浅埋隧道的垂直型、倾斜型和曲线型破裂面稳定分析方法,结合数值模拟共同分析浅埋隧道破裂面分布形式和稳定性指标。研究结果表明:当F为静止土压力时,曲... 详细信息

为探索浅埋隧道稳定性定量分析,采用极限平衡法和变分原理分别建立自由边界条件下浅埋隧道的垂直型、倾斜型和曲线型破裂面稳定分析方法,结合数值模拟共同分析浅埋隧道破裂面分布形式和稳定性指标。研究结果表明:当F为静止土压力时,曲线型和倾斜型破裂面条件下所获浅埋隧道破裂面分布和安全系数很接近,且所获安全系数最小,选择其作为浅埋隧道稳定性分析比较保守;浅埋隧道围岩破裂面分布受内摩擦角、内聚力和支护压力的影响相对较小,受隧道埋深影响最显著;内摩擦角和埋深对隧道安全系数影响相对较小,内聚力和支护压力对隧道稳定系数影响最显著,增加围岩内聚力和支护压力是提升隧道安全系数最有效的方法。

关键词：浅埋隧道破裂面稳定极限平衡变分原理

非线性强度准则下抗滑桩加固边坡稳定性极限平衡分析

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中南大学学报（自然科学版） 2020年第10期51卷 2950-2958页

作者：罗伟徐长节荣耀陈磊戴程琳华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013 江西省交通科学研究院江西南昌330200 江西交通咨询有限公司江西南昌330008

考虑到现有极限平衡方法无法揭示非线性强度准则下抗滑桩加固边坡的作用机理,应用土压力理论简化抗滑桩与边坡滑体的力学计算模型,并根据力学平衡条件推导出抗滑桩桩侧有效压力。然后,基于瑞典法所得滑面应力计算式,由边坡安全系数定义... 详细信息

考虑到现有极限平衡方法无法揭示非线性强度准则下抗滑桩加固边坡的作用机理,应用土压力理论简化抗滑桩与边坡滑体的力学计算模型,并根据力学平衡条件推导出抗滑桩桩侧有效压力。然后,基于瑞典法所得滑面应力计算式,由边坡安全系数定义建立非线性强度准则下抗滑桩加固边坡稳定性极限平衡解决方案。最后,通过工程实践验证本文解决方案的有效性。研究结果表明:岩土体非线性参数对边坡稳定性有着显著影响,且考虑岩土体非线性时需增加抗滑桩桩长才可确定边坡满足稳定性要求;抗滑桩布置于临近坡脚点位置有利于提高边坡稳定性,但应防止位于抗滑桩上方的边坡滑动体出现局部破坏。工程实例结果表明本文解决方案可有效应用于边坡抗滑桩加固设计。

关键词：抗滑桩边坡稳定性极限平衡非线性强度准则安全系数

极限平衡理论下边坡强度参数反演及加固稳定性分析

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工程地质学报 2016年第1期24卷 10-18页

作者：邓东平李亮中南大学土木工程学院长沙410075

参数反演是获得较为可靠的边坡强度参数的一种有效手段。本文在对边坡临界滑动面进行判别的情况下,以瑞典法为基础,通过建立强度参数之间及其与临界滑动面一一对应的关系推导得边坡强度参数反演的显式计算公式。然后,将反演结果用于锚... 详细信息

参数反演是获得较为可靠的边坡强度参数的一种有效手段。本文在对边坡临界滑动面进行判别的情况下,以瑞典法为基础,通过建立强度参数之间及其与临界滑动面一一对应的关系推导得边坡强度参数反演的显式计算公式。然后,将反演结果用于锚索加固条件下的边坡稳定性研究。经工程算例分析验证了本文方法的可行性和实用性,并得到如下结论:(1)预应力锚索能对边坡形成有效的加固作用,且锚索在坡面上的位置越靠近滑动面的滑出点时其对边坡的稳定性越有利;(2)锚索的预应力越大则计算得到的安全系数越大,而锚索水平倾角的增大对计算得到的安全系数影响微小。

关键词：边坡稳定性极限平衡临界滑动面强度参数反演锚索

基于滑动面应力假设下的三维边坡稳定性极限平衡法研究

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岩土力学 2017年第1期38卷 189-196页

作者：邓东平李亮中南大学土木工程学院湖南长沙410075

基于滑动面法向应力的简单计算模式及Mohr-Coulomb强度准则,多个计算参数被使用对滑动面应力进行合理假设,并依据三维滑动体所满足的静力平衡条件,推导三维边坡稳定性极限平衡解答。同时,在三维边坡稳定性分析中,以往研究成果被采用对... 详细信息

基于滑动面法向应力的简单计算模式及Mohr-Coulomb强度准则,多个计算参数被使用对滑动面应力进行合理假设,并依据三维滑动体所满足的静力平衡条件,推导三维边坡稳定性极限平衡解答。同时,在三维边坡稳定性分析中,以往研究成果被采用对滑动面剪应力方向进行假定,且基于所采用极限平衡方程数目的不同,由此实现三维边坡极限平衡非严格法、准严格法和严格法。经与经典算例对比,验证了方法的可行性,并分析了三维非对称滑动体时非严格法、准严格法和严格法之间所得结果的差异。研究表明:非严格法所得计算结果偏小,其分析得到的边坡稳定性较为保守;准严格法与严格法计算所得结果接近,故采用不完全满足滑动体所有静力平衡条件的准严格法同样能得到较为可靠的安全系数。此外,所提方法构建了合理的滑动面应力假设,且求解过程简单,无需迭代计算,便于编程,从而利于工程应用。

关键词：三维边坡极限平衡稳定性分析滑动面应力安全系数

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