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桩-土-斜撑组合支护基坑失稳破坏机理研究

地下空间与工程学报 2022年第S1期18卷 448-457页

作者：窦锦钟孙旻韩磊中国建筑第八工程局有限公司上海200122

桩-土-斜撑组合支护体系是由双排桩、桩间土以及若干个钢管斜撑组成的新型基坑围护技术,虽在实际工程中积累了一定的实践经验,但理论研究尚不完善。对软土地区采用桩-土-斜撑组合支护体系基坑的开挖过程进行模拟,对基坑开挖过程中组合... 详细信息

桩-土-斜撑组合支护体系是由双排桩、桩间土以及若干个钢管斜撑组成的新型基坑围护技术,虽在实际工程中积累了一定的实践经验,但理论研究尚不完善。对软土地区采用桩-土-斜撑组合支护体系基坑的开挖过程进行模拟,对基坑开挖过程中组合支护体系的变形规律、基坑的稳定性以及失稳滑移模式等进行了研究。研究结果表明:随着开挖深度的增加,基坑失稳破坏模式由滑移破坏模式转变为倾覆破坏模式,支护结构绕前排桩桩底旋转;钢管斜撑的存在使得组合支护体系有了较大的支护宽度,增强了基坑的稳定性,同时为双排桩的桩顶提供了一定的水平约束;随着钢管斜撑间距的减小,其在基坑支护体系中所起贡献逐渐增大,支护结构的整体性提高,土体剪切应变带的发展受到抑制,基坑稳定性系数逐渐增大,基坑失稳破坏模式由倾覆破坏向滑移破坏转变;对桩间土进行加固处理后,对基坑稳定性系数有一定程度的提高,但对基坑失稳破坏模式无影响,与调整斜撑间距配合,可以有效控制支护结构变形。

关键词：基坑组合支护结构降水分步开挖稳定性失稳破坏机理

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新疆塔县地震触发顺向坡失稳破坏机理研究

安全与环境工程 2021年第5期28卷 88-95页

作者：陈钱吴和秋张明杨龙吕文韬中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 浙江省工程物探勘察设计院有限公司浙江杭州310005

在新疆塔什库尔干塔吉克自治县(简称塔县)内,沿塔什库尔干河分布着众多大型岩质滑坡,均为地震触发的沿顺倾结构面失稳滑动的顺向坡,揭示它们的失稳破坏机理,对塔县境内众多顺向坡的稳定性评价具有重要的实际意义。以塔县一典型顺向岩质... 详细信息

在新疆塔什库尔干塔吉克自治县(简称塔县)内,沿塔什库尔干河分布着众多大型岩质滑坡,均为地震触发的沿顺倾结构面失稳滑动的顺向坡,揭示它们的失稳破坏机理,对塔县境内众多顺向坡的稳定性评价具有重要的实际意义。以塔县一典型顺向岩质滑坡为例,在大量现场调查的基础上,获取了岩质滑坡的工程地质条件和基本特征,建立了岩质滑坡三维地质模型,并采用离散元数值软件模拟了岩质滑坡在不同加速度地震力作用下的变形与破坏过程。结果表明:原始滑坡的稳定性主要受地震力和顺向结构面的控制;当地震力较小时,滑坡坡体未发生变形破坏,但其有沿着结构面错动的趋势;随着地震力的增加,坡体沿着结构面错动的趋势愈发明显;当地震力增加到某一临界值时,坡体沿着结构面形成贯通性破坏面,坡体发生失稳破坏。该研究结果可为塔县以及其他地震高烈度区岩质滑坡的稳定性评价提供依据。

关键词：结构面顺向坡地震触发岩质滑坡失稳破坏机理新疆塔县

顺倾层状碎裂结构岩质边坡地震动力响应及失稳破坏机理研究

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顺倾层状碎裂结构岩质边坡地震动力响应及失稳破坏机理研究

作者：赵元平重庆大学

学位级别：硕士

“5.12”汶川地震引发的大量滑坡给灾区群众带来了一场巨大灾难,造成极其惨烈的伤亡与不可估量的经济损失。根据调查,汶川地震触发岩质滑坡的地质条件共性是,山体呈层状碎裂结构特征,坡体节理非常发育,尤其是顺倾层状碎裂结构岩质边坡,... 详细信息

“5.12”汶川地震引发的大量滑坡给灾区群众带来了一场巨大灾难,造成极其惨烈的伤亡与不可估量的经济损失。根据调查,汶川地震触发岩质滑坡的地质条件共性是,山体呈层状碎裂结构特征,坡体节理非常发育,尤其是顺倾层状碎裂结构岩质边坡,在地震作用下极易触发滑坡灾害,因此,对顺倾层状碎裂结构岩质边坡的研究任务十分紧迫,意义重大。本文以顺倾层状碎裂结构岩质边坡为主要研究对象,围绕地震动力响应规律与失稳破坏机理的课题,结合振动台试验、理论研究、数值模拟三种研究手段,以映秀-卧龙公路K24滑坡工程为例,对顺倾层状碎裂结构岩质边坡处于不同结构面强度时的地震动力响应规律、失稳破坏机理及破坏模式特征进行了系统和深入的研究,主要研究结果、内容及意义如下:(1)以映秀-卧龙公路K24滑坡工程实例为原型边坡,设计了三种不同结构面强度参数的岩质边坡物理模型,并制定对应的振动台试验方案,包括确定模型材料最优配合比,模型的边界条件,试验相关设备以及测试系统布置,边坡模型设计,传感器的安装与调试,地震输入波的选用,模型的吊装运送等,采集内容包括边坡模型各监测点的加速度时程数据、边坡破坏影像等。(2)对振动台试验结果进行处理并分析,重点研究了结构面强度对边坡水平与垂直地震动力响应的影响。结果表明,边坡模型的水平动力响应特征具有明显的趋高趋表效应;结构面强度对水平动力响应具有很大的影响,在微震作用下,水平PGA放大系数随坡体结构面强度的减弱而增大,在中震和强震作用下,水平PGA放大系数随坡体结构面强度的减弱而降低;垂直PGA放大系数与输入波振幅的相关性随结构面强度增大而增大。(3)根据振动台模型破坏现象,归纳总结出两种破坏模式:“裂纹扩展-整体滑动破坏模式”和“裂纹扩展-整体溃散破坏模式”,综合两种破坏模式分析得到,坡体结构面强度能够对边坡破坏模式起到十分重要的影响,坡体结构面强度越强,边坡破坏形态以更为刚性的整体脱离母岩,从而形成阶型破坏面;坡体结构面强度越弱,边坡越容易失稳,破坏形态以拟流态的形式溃散,形成更为缓平广阔的新坡面。(4)基于断裂力学原理与弹性力学理论对顺倾层状碎裂结构岩质边坡在地震作用下的失稳破坏机理进行了深入的理论研究。分析了起始裂纹扩展的几何条件和应力条件,推导出最危险起始裂纹角的计算公式,在对断裂面进行简化的基础上,推导出水平地震作用下滑坡后缘裂纹扩展的地震临界加速度计算公式,并基于滑坡后缘断裂带完全贯通的条件下,考虑临床弹冲效应、峰残强降效应和波动震荡效应对顺倾层状岩质边坡破坏的作用,并利用启动速度理论公式对东河口滑坡与K24滑坡启动的影响因素进行具体分析。(5)利用UDEC对K24滑坡进行数值模拟,根据模拟结果重点研究结构面强度对边坡的加速度、速度以及位移动力响应的影响。结果表明,在即将达到坡顶的高程段中,结构面强度越低,水平与垂直两个方向的PGA放大系数增长速度越快。当法向刚度与切向刚度均降低到2GPa·m后,滑坡启动速度与坡面永久位移剧烈增大。并归纳了映秀-卧龙公路K24滑坡的在不同结构面强度下的两种破坏模式:“坡面初始位移-水平地面碎裂-坡脚翘起破坏-滑体倾倒破坏模式”与“坡面初始位移-水平地面振飞-坡脚挤压破坏-滑体溃散破坏模式”。(6)研究成果揭示了结构面强度变化给顺倾层状碎裂结构岩质边坡的振动带来的影响作用,由此,能够根据地震频发地区因各种因素导致岩质边坡结构面强度下降,科学合理地预测碎裂结构岩质边坡的振动变化趋势以及可能产生的滑坡破坏模式,例如,针对滑坡隐患区的密切监测,除了位移监测以外,还可以通过原位转孔取芯,在室内测试地层间的结构面强度,建立结构面强度变化曲线,再结合本文研究成果,能够大致预测出边坡的振动变化趋势,从而实现对地震频发地区制定合理的滑坡预警、人员疏散方案以及科学有效的防护措施的指导。

关键词：顺倾层状碎裂结构岩质边坡振动台试验地震动力响应失稳破坏机理 UDEC模拟

层状节理石灰岩采空区顶板失稳破坏机理及参数优化

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层状节理石灰岩采空区顶板失稳破坏机理及参数优化

作者：张浩华南理工大学

学位级别：硕士

石灰石分布广、经济价值低,通常采用露天开采方式进行开采。受国家环保政策的限制,地下开采将成为一种有效的补充方式。石灰岩普遍具有层状优势节理构造,有别于其他金属矿采空区顶板,其失稳破坏方式具有鲜明的特点,给安全生产带来一定... 详细信息

石灰石分布广、经济价值低,通常采用露天开采方式进行开采。受国家环保政策的限制,地下开采将成为一种有效的补充方式。石灰岩普遍具有层状优势节理构造,有别于其他金属矿采空区顶板,其失稳破坏方式具有鲜明的特点,给安全生产带来一定的难度。合理的采空区顶板结构参数直接影响采空区的稳定性及资源回采率。因此开展此领域相关研究具有十分重要的意义。论文以某地区地下石灰石矿山采空区顶板为研究对象,在广泛现场调研的基础上,基于弹性力学和结构力学理论,开展层状节理石灰岩采空区顶板失稳破坏机理,以及顶板结构参数优化研究。论文主要工作如下:（1）开展地下石灰石矿现场调研,分析石灰岩顶板的赋存环境、结构特征、节理发育情况等,研究水平和倾斜层状节理石灰岩顶板的失稳破坏特征和主要影响因素。（2）构建水平层状节理石灰岩顶板力学模型,给出顶板岩体破坏判定值Z,根据Z的4个峰值排序提出水平层状节理石灰岩顶板的脱落型（Ⅰ类）、挠曲型（Ⅱ类）、剪切型（Ⅲ类）等3种破坏类型,分析安全系数、侧压系数和顶板跨厚比对3种破坏类型之间转化的影响,揭示水平层状节理石灰岩顶板失稳破坏机理。（3）构建倾斜层状节理石灰岩顶板力学模型,求解顶板的最大拉应力表达式,确定其位置分布。分析最大拉应力位置的变化规律,研究节理倾角、顶板厚跨比和上覆荷载对顶板最大拉应力的影响,揭示倾斜层状节理石灰岩顶板失稳破坏机理。（4）基于水平、倾斜层状节理石灰岩采空区顶板力学模型求解矿柱应力分布,综合考虑顶板和矿柱的安全系数,提出水平、倾斜层状节理石灰岩顶板参数优化方法,通过算例分析了安全系数、节理倾角、矿柱高度与顶板结构参数的取值关系,遴选了不同条件下的合理顶板参数,实证分析校验参数选择的科学性。研究成果将为地下石灰石矿床安全高效开采提供理论依据,具有十分重要的推广应用价值。

关键词：层状节理石灰岩采空区顶板失稳破坏机理参数优化

基于地基液化效应的深海吸力式基础失稳破坏机理研究

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四川建材 2019年第11期45卷 69-70页

作者：武科张前进赵嘉辉张政崔帅帅厉雅萌山东大学土建与水利学院

与陆地建筑物相比,海洋工程中构筑物的受力情况非常复杂,因此,对深水海洋结构物的稳定性与安全性提出了更高的要求。本文通过考虑地基液化效应,采用数值计算分析方法,开展海洋吸力式基础失稳机理研究,研究结果表明:①地震荷载导致地基... 详细信息

与陆地建筑物相比,海洋工程中构筑物的受力情况非常复杂,因此,对深水海洋结构物的稳定性与安全性提出了更高的要求。本文通过考虑地基液化效应,采用数值计算分析方法,开展海洋吸力式基础失稳机理研究,研究结果表明:①地震荷载导致地基液化地层土体强度在空间上分布不均匀,从而降低了地基承载力性能;②随着地震荷载作用时间的增加,海床砂土液化地层孔压逐渐消散,土层承载性能降低,致使吸力式基础结构原有的应力状态发生改变,易造成吸力式基础结构失稳破坏。

关键词：吸力式基础液化效应失稳破坏机理数值计算

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浅谈对碾压混凝土重力坝失稳破坏机理的认识

科技与创新 2020年第1期 84-85页

作者：蔡黎明孙琰中水珠江规划勘测设计有限公司广东广州510610 山东省临沂市水利勘测设计院山东临沂276037

根据碾压混凝土筑坝技术的特点,研究了碾压混凝土重力坝失稳破坏机理的现状,并综述了碾压混凝土重力坝失稳破坏机理研究中存在的主要问题,提出了一些看法,最后总结了碾压混凝土重力坝失稳破坏机理研究中的一些重要结论。

关键词：碾压混凝土重力坝失稳破坏机理剪切屈服区

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碾压混凝土重力坝失稳破坏机理研究

红水河 1997年第3期16卷 33-37页

作者：李雪峰王俊奇广西大学土木系南宁530004

采用非线性有限元法,对碾压混凝土重力坝的应力分布和稳定性进行了分析计算,着重研究了在考虑和不考虑碾压混凝土层面影响的情况下碾压混凝土重力坝的失稳破坏机理。

关键词：碾压混凝土重力坝失稳破坏机理挡水坝

受井采影响排土场边坡失稳破坏机理数值模拟研究

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露天采矿技术 2017年第8期32卷 10-13,17页

作者：王韬神华准能集团黑岱沟露天煤矿内蒙古准格尔010300

针对受井采影响露天矿排土场边坡稳定性问题,基于数值模拟方法,以黑岱沟露天矿阴湾排土场为例,在对边坡工程环境充分掌握的基础上,深入分析了边坡失稳破坏机理。

关键词：井采排土场边坡失稳破坏机理数值模拟

浅基础在水平荷载与力矩荷载作用下的承载能力

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水利学报 2010年第10期40卷 1201-1207页

作者：范庆来栾茂田鲁东大学岩土工程重点实验室山东烟台264025 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

联合采用swipe加载模式和固定位移比加载模式,通过数值模拟,对条形浅基础在水平与力矩荷载作用下的承载性能进行了比较系统地分析,主要探讨了埋深、地基土不排水强度的各向异性对于复合加载条件下浅基础破坏包络面的影响,揭示了地基在... 详细信息

联合采用swipe加载模式和固定位移比加载模式,通过数值模拟,对条形浅基础在水平与力矩荷载作用下的承载性能进行了比较系统地分析,主要探讨了埋深、地基土不排水强度的各向异性对于复合加载条件下浅基础破坏包络面的影响,揭示了地基在水平和力矩荷载的不同组合条件下的失稳破坏机理。计算结果表明:当浅基础埋深与宽度之比大于0.5时,基础的破坏包络面出现比较显著的倾斜,而且不满足前人建议的包络面方程;在归一化荷载平面内,埋深对于包络面的形状有较大影响,而在给定埋深情况下,其形状与地基土强度的各向异性无关。

关键词：浅基础承载力复合加载各向异性破坏包络面失稳破坏机理