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坡面形态对边坡动力变形破坏影响的模型试验研究

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岩土力学 2014年第1期35卷 111-117页

作者：何刘吴光赵志明西南交通大学地球科学与环境工程学院成都610031

采用自主制作的单向振动试验台,对不同坡面形态土质边坡进行了失稳破坏过程的模型试验研究。试验设计了凹面坡、凸面坡和凹凸面组合型3类边坡共8个模型,通过单向振动试验台施加初始位移,触发模型边坡失稳破坏,利用摄像机对模型边坡破坏... 详细信息

采用自主制作的单向振动试验台,对不同坡面形态土质边坡进行了失稳破坏过程的模型试验研究。试验设计了凹面坡、凸面坡和凹凸面组合型3类边坡共8个模型,通过单向振动试验台施加初始位移,触发模型边坡失稳破坏,利用摄像机对模型边坡破坏过程进行跟踪记录,并对变形破坏特征进行分析。试验表明:凹面坡主要由坡面上形成的横向裂隙带动整个坡体发生破坏,而凸面坡则是由于坡顶上形成的横向裂隙带动整个坡体发生变形破坏,凹凸面组合型边坡的破坏则是受坡面凸起部位所控制;进一步研究发现,凹凸程度越强的边坡越容易发生变形破坏,其变形破坏的程度越大。研究成果有助于了解不同形态坡面边坡的破坏特征,为工程边坡设计提供借鉴意义。

关键词：工程边坡模型试验坡面形态变形破坏特征

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坡面形态对边坡稳定性影响的理论与试验研究

岩石力学与工程学报 2014年第1期33卷 35-42页

作者：卢坤林朱大勇合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

从失稳边坡资料统计分析、模型试验和理论计算3个方面,研究坡面形态对边坡稳定的影响(坡面形态效应)。通过对300个失稳边坡资料的统计分析,从宏观认识上得到凸坡的稳定性较差,而凹坡稳定性较好的初步结论。采用底抬升模型试验,研究凸坡... 详细信息

从失稳边坡资料统计分析、模型试验和理论计算3个方面,研究坡面形态对边坡稳定的影响(坡面形态效应)。通过对300个失稳边坡资料的统计分析,从宏观认识上得到凸坡的稳定性较差,而凹坡稳定性较好的初步结论。采用底抬升模型试验,研究凸坡、平坡和凹坡的极限稳定角,结果表明,凹坡的极限稳定角要比平坡的大,凸坡则比平坡小。并从理论上分析凸坡、平坡和凹坡之间的受力差异,对凹坡比凸坡更稳定的现象进行解释。采用严格极限平衡法,获得圆形凸坡和凹坡的安全系数解答,分析坡面形态效应的影响因素和变化规律,从工程应用角度制作圆形坡面形态边坡安全系数速查曲线,并建议考虑坡面形态效应的范围。研究成果可为合理评价不同坡面形态的边坡稳定性提供参考。

关键词：边坡工程坡面形态模型试验极限平衡统计分析安全系数

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h型抗滑桩加固土岩二元结构边坡稳定性分析

h型抗滑桩加固土岩二元结构边坡稳定性分析

作者：王博怡河北大学

学位级别：硕士

土岩二元结构边坡广泛分布于我国西部地区,该地区大中型滑坡频发,严重威胁人类生命财产安全。专家发现使用普通单桩在该地区进行支护所需桩长较大,易导致桩身失稳,基于此,稳定性较高的h型抗滑桩开始走进人们视野,作为一种新型抗滑桩,目... 详细信息

土岩二元结构边坡广泛分布于我国西部地区,该地区大中型滑坡频发,严重威胁人类生命财产安全。专家发现使用普通单桩在该地区进行支护所需桩长较大,易导致桩身失稳,基于此,稳定性较高的h型抗滑桩开始走进人们视野,作为一种新型抗滑桩,目前对它的研究并没有得到足够重视。因此,本文以典型土岩二元结构边坡为依托,采用三维数值分析方法,对不同坡面形态及不同布桩位置的h型抗滑桩加固效果及其力学响应进行深入研究,并对h型抗滑桩的支护参数进行优化分析。主要研究工作及成果如下:(1)三维数值分析模型的建立与验证。基于典型土岩二元结构边坡,建立边坡-桩三维数值分析模型,研究模型尺寸与网格尺寸对边坡安全系数、潜在滑面和坡顶位移的影响,并将数值计算结果与经典边坡模型进行对比验证。结果表明,模型边坡坡顶宽度、坡底宽度及坡底处模型高度分别取35 m、30 m、35 m,网格尺寸2 m×2 m时,可以保证数值分析模型的合理性与可靠性。(2)不同坡面形态下h型抗滑桩加固效果对比研究。基于Rhino绘图软件及FLAC3D有限差分软件,构建不同坡面形态及不同布桩位置的边坡-桩三维数值分析模型,对h型抗滑桩加固效果及其力学特征进行了深入研究。结果表明,h型抗滑桩更适用于凸形坡且在凸形坡中后桩距离坡脚水平长度为1/4倍坡长时,土体推力与锚固深度达到最优平衡点,加固效果较好;当桩体发生挠曲变动时,h型抗滑桩加固效果随凸坡曲率半径的减小而增大,对于凹形坡该规律正好相反;随着抗滑桩向坡脚移动,锚固深度逐渐增大,抗滑桩稳定性增强。(3)h型抗滑桩优化分析。设计正交试验,通过计算极差与方差,开展参数显著性分析,获得影响h型抗滑桩加固效果的重要因素;保持h型抗滑桩总长度不变,改变前桩、后桩和连梁长度,研究h型抗滑桩的最优桩形。结果表明,各因素显著性从大到小依次为:前桩锚固深度、后桩锚固深度、连梁长度、桩间距;当抗滑桩总长度较大时,最优桩形为前后桩底在同一水平面的“h”,当抗滑桩总长度较小时,最优桩形为后桩桩底高于前桩桩底的“h”,最优变化数值受土体参数、坡度角、桩身总长度影响显著。

关键词： h型抗滑桩加固效果坡面形态优化研究 FLAC3D

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坡面形态对斜坡稳定性影响研究

坡面形态对斜坡稳定性影响研究

作者：李杰长安大学

学位级别：硕士

大量野外调查统计数据显示,黄土地区凸形斜坡和主沟与支沟的交汇部位、地形凸出部位更容易发生滑坡灾害。为了研究斜坡的坡面形态与斜坡的稳定性之间的相关关系,本文通过数值模拟、模型试验和理论分析,研究了不同横曲率和不同纵曲率斜... 详细信息

大量野外调查统计数据显示,黄土地区凸形斜坡和主沟与支沟的交汇部位、地形凸出部位更容易发生滑坡灾害。为了研究斜坡的坡面形态与斜坡的稳定性之间的相关关系,本文通过数值模拟、模型试验和理论分析,研究了不同横曲率和不同纵曲率斜坡的稳定性变化规律,通过分析不同曲率条件斜坡中的塑性区、应力应变分布特征和最大位移大小变化规律,进而分析了坡面曲率如何影响斜坡稳定性。本文主要取得如下成果:(1)本文建立了斜坡横曲率与纵曲率的确定方法,根据斜坡剪入口、剪出口及坡面上一点形成的圆弧的最小半径(R)与对应剪入剪出口的距离(L)比值确定纵曲率(γ);根据斜坡两侧的边界及坡面上一点形成的圆弧的最小半径(R)与对应两侧边界点的距离(L)比值确定横曲率(γ)。(2)根据黄土地区的斜坡特征统计分析,利用FLAC3D软件,建立了数值模型。模型坡高120m,坡度37°,边界范围即坡顶到左边界为300m,坡脚到右端为400m,模型总高度为220m。(3)斜坡纵曲率与稳定性关系研究表明:纵曲率从-1.33到0,斜坡发生破坏单元数量也在增加,发生破坏的位置逐渐由坡肩变到整个斜坡;最大剪应变呈台阶状下降,斜坡坡型接近直线坡时,随着曲率的增大,最大剪应变呈波动变化;纵曲率从0.33,斜坡发生破坏的单元数量在减少,发生破坏的位置由整个斜坡变到斜坡中下部。最大剪应变呈台阶状上升,随着曲率的增大,最大剪应变快速上升,然后保持平稳;X方向的位移(即沿斜坡坡向方向)是斜坡位移主要方向。X方向位移值与其占总位移的百分比变化趋势刚好相反,X方向位移值越大,其占总位移的百分比越小;曲率绝对值相同时,凸形坡的安全系数总是小于凹形坡。(4)斜坡横曲率与稳定性关系研究表明:随着横曲率变化,斜坡发生塑性破坏单元占比随着纵曲率先增大,在0.1时,安全系数达到最大值,然后波动式减小;剪切应变的位置基本无明显变化。斜坡的安全系数、最大剪应变、最大位移的变化趋势基本与发生塑性破坏单元占比的趋势一致。

关键词：坡面形态斜坡稳定性数值模拟模型试验 FLAC3D

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基于坡面形态的h型抗滑桩加固效果分析

科学技术与工程 2022年第30期22卷 13467-13476页

作者：冯震王博怡柳浩然郭涛沈明邵谦河北大学建筑工程学院保定071002 河北省土木工程监测与评估技术创新中心保定071002

h型抗滑桩是加固边坡的有效措施之一,在以往的研究中,大多数学者选取的研究对象均为直线形边坡,导致研究结果对自然环境中形态各异的边坡缺乏普遍适用性。因此,基于凹形、直线形、凸形、组合形4种坡面形态,从桩位、连梁长度、锚固深度3... 详细信息

h型抗滑桩是加固边坡的有效措施之一,在以往的研究中,大多数学者选取的研究对象均为直线形边坡,导致研究结果对自然环境中形态各异的边坡缺乏普遍适用性。因此,基于凹形、直线形、凸形、组合形4种坡面形态,从桩位、连梁长度、锚固深度3个方面综合考虑,以安全系数、边坡变形模式、桩身位移、桩身受力情况为分析依据,提出基于不同坡面形态的h型抗滑桩最优加固方案。研究结果表明:组合形坡最稳定、凸形坡最不稳定。凹形坡桩中轴线距坡脚的合理距离为4/5坡长,其余3种坡形的合理距离均为1/5坡长。凹形坡最优连梁长度为3~5倍桩径,直线形坡与凸形坡最优连梁长度为2~3倍桩径,组合形坡最优连梁长度为3~4倍桩径。凹形坡与组合形坡最优锚固深度为2.5倍桩径,直线形坡最优锚固深度为2~3倍桩径,凸形坡最优锚固深度为1.5~2.5倍桩径。研究结果可对边坡抗滑桩加固设计提供参考。

关键词： h型抗滑桩坡面形态加固效果

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露天矿边坡稳定性的断面形态效应研究

中国安全科学学报 2018年第1期28卷 105-111页

作者：王东张禹曹兰柱贺希格图周玉祥辽宁工程技术大学矿业学院内蒙古霍林河露天煤业有限公司

为探究非线性坡面对边坡安全的影响,基于简化Bishop法理论,分析条块自重作用在滑面不同位置时产生的下滑力与抗滑力的数值关系,进而研究坡面形态对稳定性的影响,据此提出边坡的断面形态效应概念;以黑山露天矿边坡为例,通过简化Bishop法... 详细信息

为探究非线性坡面对边坡安全的影响,基于简化Bishop法理论,分析条块自重作用在滑面不同位置时产生的下滑力与抗滑力的数值关系,进而研究坡面形态对稳定性的影响,据此提出边坡的断面形态效应概念;以黑山露天矿边坡为例,通过简化Bishop法与基于强度折减法的数值模拟分别评估原设计坡面与不同外凸度的非线性坡面边坡的稳定性。结果表明：底面倾角αi均存在一个特定的值θ使既定滑面分为抗滑与利滑的2部分;当断面形态差异主要分布在抗滑滑面上时,产生的断面形态效应有利于边坡稳定,反之则反;就露天矿边坡而言,合理的外凸坡面产生的形态效应有利于边坡稳定,其在减少剥离成本上有显著的优势。

关键词：坡面形态边坡稳定性露天矿简化Bishop法强度折减法

乌鲁木齐市头屯河区二号台地边坡临界坡角研究

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新疆地质 2019年第1期37卷 124-127页

作者：曹小红孟和杨长德艾比拜尔.买买提新疆工程学院新疆乌鲁木齐830091 新疆农业大学新疆乌鲁木齐830000

基于对乌鲁木齐市头屯河区二号台地人工开挖边坡及滑塌体的大量现场调查、勘测及边坡岩土体室内试验、典型边坡稳定性分析计算,得出不同岩土体、坡面形态与边坡稳定性之间的关系:滑塌堆积体体积大、一般上部为凹坡、砾石含量高、砂含量... 详细信息

基于对乌鲁木齐市头屯河区二号台地人工开挖边坡及滑塌体的大量现场调查、勘测及边坡岩土体室内试验、典型边坡稳定性分析计算,得出不同岩土体、坡面形态与边坡稳定性之间的关系:滑塌堆积体体积大、一般上部为凹坡、砾石含量高、砂含量低则坡体相对稳定,现场测得这类滑塌体临界坡角约36°;砂砾石坡体表现为崩塌破坏,滑塌体含砂量越高越容易垮塌、临界坡角约28°～32°;边坡露头底部强风化泥质砂岩差异风化明显,细砾及砂含量高则易垮塌;细粉砂及含钙质结核的粉土区低缓坡基本稳定,而高陡边坡先期以蠕动变形为主,后期趋于垮塌;滑塌体临界坡角为28°～36°,且随着滑塌体临界坡角的增大,边坡稳定性系数有所提高。

关键词：岩土体性质坡面形态边坡稳定性临界坡角分析计算

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分区开采露天矿端帮变形及应力分布规律

煤炭科技 2022年第5期43卷 82-88页

作者：高志轩陈涛舒继森韩流文山州煤业有限责任公司普阳煤矿云南文山663400 中国矿业大学江苏徐州221116

为研究分区开采露天矿端帮变形及应力分布规律,基于分区开采露天矿端帮力学特性,建立不同形态的采场模型,通过Rhino-FLAC^(3D)建模进行数值模拟,分析了凹型、直线型及凸型端帮的变形破坏情况,以及露天矿端帮不同位置的变形及应力分布规... 详细信息

为研究分区开采露天矿端帮变形及应力分布规律,基于分区开采露天矿端帮力学特性,建立不同形态的采场模型,通过Rhino-FLAC^(3D)建模进行数值模拟,分析了凹型、直线型及凸型端帮的变形破坏情况,以及露天矿端帮不同位置的变形及应力分布规律。研究结果表明:不同形态的端帮位移曲线都随着开采深度的增加呈现先增加再减小再增加的趋势,凹型端帮的位移值明显小于直线型和凸型,凸型端帮的位移绝对值最大;凹型端帮随着平面曲率半径的减小,其呈现位移值减小,凸型端帮的位移值正好和凹型端帮的相反,平面曲率半径越小,越不利于边坡稳定;端帮靠近内排土场一侧的位移曲线都随着开采深度的增加呈现先减小再增加再减小再增加的趋势,坡面的几何形态并不会影响端帮与内排土场交界处的位移变化情况;端帮靠近工作帮一侧的位移和应力最大值都会出现在岩性较好的岩层之下。

关键词：分区开采端帮数值模拟坡面形态变形破坏应力分布

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地震作用下坡面形态对土质边坡锚杆轴力影响

河南城建学院学报 2022年第6期31卷 16-22页

作者：罗瑞翔孙睿祺徐然郭海柱河南神马氢化学有限责任公司河南平顶山467000 深圳信息职业技术学院交通与环境学院广东深圳518172

基于有限差分软件FLAC3D,探讨了地震作用下坡面形态对土质边坡稳定性与锚杆轴力的影响。研究表明:锚杆能有效改善边坡的抗震性能;凹形坡和平直坡坡面永久水平位移均随高程增大呈先增大后减小再增大的趋势,最大永久水平位移均发生在坡脚... 详细信息

基于有限差分软件FLAC3D,探讨了地震作用下坡面形态对土质边坡稳定性与锚杆轴力的影响。研究表明:锚杆能有效改善边坡的抗震性能;凹形坡和平直坡坡面永久水平位移均随高程增大呈先增大后减小再增大的趋势,最大永久水平位移均发生在坡脚附近,而凸形坡坡面永久水平位移随高程增大呈持续增大的趋势;凹、凸和平直坡锚杆轴力变化规律一致,均沿锚杆杆长呈“人”字形曲线分布,即呈中间大两头小分布,在滑动面对应处的锚杆轴力最大;平直坡和凸形坡不同锚杆轴力峰值均随高程增大而逐渐减小,而凹形坡不同锚杆轴力峰值均随高程增大先减小后增大;凹、凸形边坡的锚杆轴力峰值均随坡面曲率半径减小而增大,说明凹、凸边坡坡面曲率半径越小,亦即凹、凸边坡的凹、凸起程度越大,边坡越不稳定。该研究可为相关边坡锚固支护提供参考。

关键词：坡面形态永久水平位移滑动带坡面曲率半径锚杆轴力