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非线性M-C强度准则下预应力锚索加固边坡时效稳定性分析M-P法

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岩土力学 2024年第4期45卷 1051-1066页

作者：邓东平杨春会谢志军中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南路桥建设集团有限责任公司湖南长沙410000 湖南省平益高速公路建设开发有限公司湖南岳阳414517

拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点。众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析。此外,预应力锚索作为一种... 详细信息

拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点。众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析。此外,预应力锚索作为一种主动防护措施,可极大地即时提高边坡稳定性而被广泛应用于中、大型边坡工程加固。然而,在应力松弛、蠕变效应以及腐蚀环境影响下预应力锚索加固边坡稳定性时效特征往往被忽视。由此,基于Morgenstern-Price(M-P)法,嵌入非线性Mohr-Coulomb(M-C)强度准则,并融入应力松弛与蠕变效应下锚索预应力损失模型以及腐蚀环境下锚索性能劣化模型,从而,建立非线性强度准则下预应力锚索加固边坡安全系数时程表达式。进一步,为了解决非线性强度准则下隐式嵌套公式难以求解的问题,归零化条间法向力初始值,并应用迭代循环求解策略,在引入循环终止允许误差判别条件后,可实现边坡稳定性理论真实结果的逼近求解。经过后续算例对比分析,验证了所提方法的可行性和合理性,与此同时,还研究了不同预应力损失速率和不同锈蚀环境下预应力锚索加固边坡稳定性的时效变化规律。

关键词：边坡极限平衡M-P法非线性M-C强度准则预应力锚索加固时效稳定性

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基于BIM的公路边坡可视化管理方法研究

铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2342-2358页

作者：肖建勇严伟乔世范谢济仁陈韶平杨舒焜冯超博湖南中大设计院有限公司湖南长沙410075 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南铁院土木工程检测有限公司湖南长沙410118

山地、丘陵地区的公路建设和运营中常伴有大量边坡,边坡的灾害问题已成为制约我国公路、铁路建设与运营发展的主要因素。目前,主流边坡信息化管理系统在信息集成领域存在缺陷,难以满足对各类复杂边坡科学监测与精细化管理的需求。为此,... 详细信息

山地、丘陵地区的公路建设和运营中常伴有大量边坡,边坡的灾害问题已成为制约我国公路、铁路建设与运营发展的主要因素。目前,主流边坡信息化管理系统在信息集成领域存在缺陷,难以满足对各类复杂边坡科学监测与精细化管理的需求。为此,将BIM可视化技术引入到边坡监测与管理中,利用可视化模型“所见即所得”的优势与强大的数据集成能力改善沟通环境、提高管理效率。首先,通过地质钻孔数据解译结合地层层序优化逻辑确定地层层序、地层边界与分布范围,利用Dynamo节点开发基于钻孔数据的自动化建模程序,提出基于Revit+Dynamo的边坡地质BIM精细化建模方法。然后,提出联合OBJ-JSON格式储存模型关键属性信息的边坡模型轻量化导出方案,实现模型与地质信息的集成以及大体量边坡地质模型与Web的端互通,基于***框架扩展WebGL原生代码优化BIM模型并开发了边坡BIM模型的Web端交互应用。最后,全方位分析涵盖项目全生命周期管理的内需并借助MySQL数据库技术将上述成果进行整合,开发了基于BIM的高速公路边坡的可视化监测管理平台并运用于实际工程。实例结果表明,基于平台建立的边坡可视化管理方案能够大幅提升案例公路边坡项目在运用阶段的管理水平与管理效率。研究为边坡信息化、可视化管理流程的制定和实施提供了参考。

关键词： BIM 边坡三维地质建模可视化管理

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求解边坡临界滑动面的分布估计算法

水文地质工程地质 2024年第3期51卷 149-157页

作者：吕秋玲吴剑平汪东林安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601

在求解边坡临界滑动面问题的优化算法中,大多都存在结构复杂、参数取值困难或寻优效果差的缺点。为此,将基于高斯分布模型的分布估计算法与基于简化Bishop法的滑面安全系数计算模型相结合,建立具有简单生物协同和竞争思想的临界滑动面... 详细信息

在求解边坡临界滑动面问题的优化算法中,大多都存在结构复杂、参数取值困难或寻优效果差的缺点。为此,将基于高斯分布模型的分布估计算法与基于简化Bishop法的滑面安全系数计算模型相结合,建立具有简单生物协同和竞争思想的临界滑动面搜索新方法;然后,针对3自由度问题,设计了一种局部搜索方法,以弥补分布估计算法局部搜索性能差的劣势。将标准方法和改进方法分别应用于边坡断面复杂度依次递增的3道算例中,完成对标准方法正交试验结果的极差分析和多因素方差分析,并实现标准算法与改进算法计算结果的对比分析。结果表明:(1)标准分布估计算法可以计算出边坡的临界滑动面;(2)当算例简单时,各控制因素都不会对计算结果产生显著性差异;当算例复杂时,只有种群规模呈现出显著性;(3)改进算法比标准算法的计算结果更佳、搜索速度更快,且有效降低了种群规模大小对计算结果的影响。探索分布估计算法在边坡临界滑动面搜索问题中的应用,为解决该类问题开辟出了一条新的研究途径。初步校验表明,该模型鲁棒性更好,具有广阔的应用前景。

关键词：边坡临界滑动面简化Bishop法分布估计算法局部搜索正交试验

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边坡稳定性分析的力矩和方法研究

岩土工程学报 2024年

作者：陈文胜刘成徐彬尹平保长沙理工大学土木工程学院

提出了一种新的边坡稳定性分析方法，即力矩和方法。力矩和方法是在矢量和方法的基础上，考虑滑坡体作为刚体的位移模式，补充了滑坡体绕某点转动的位移趋势而提出来的。该方法对一确定的滑坡体和滑动面，假定滑坡体绕某点转动，通过求... 详细信息

提出了一种新的边坡稳定性分析方法，即力矩和方法。力矩和方法是在矢量和方法的基础上，考虑滑坡体作为刚体的位移模式，补充了滑坡体绕某点转动的位移趋势而提出来的。该方法对一确定的滑坡体和滑动面，假定滑坡体绕某点转动，通过求出滑坡体的转动力矩和和抗转动力矩和，从而求到滑坡体绕某点转动时的安全系数。文中给出了力矩和方法安全系数的定义，并结合条分模型的滑动面应力求解，推导了安全系数的求解公式和相应计算步骤。根据力矩和方法求解了两个ACADS考题，分别针对圆弧和非圆弧滑动面与其它代表性方法的结果进行了比较，结果显示力矩和方法得到了较传统方法较小的安全系数，该结果值得边坡稳定性分析时关注。力矩和方法的提出，是对矢量和方法仅考虑滑动体直线平移位移模式的一个补充，也为边坡稳定性分析，特别是滑坡体可能是转动位移模式提供了一种新的途径。

关键词：边坡稳定性分析力矩和方法安全系数矢量和方法

一种基于深度学习与图像局部特征提取的边坡异常监测技术

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测绘通报 2024年第4期 23-28页

作者：林泊锟丁勇李登华南京理工大学物理学院江苏南京210094 南京水利科学研究院江苏南京210024 水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210024

为提升边坡险情的监测能力,本文提出了一种基于深度学习与图像局部特征提取的边坡异常监测技术。该技术通过提取边坡自然特征物的二维坐标构成目标三角网络,以三角网络的变化区域圈定边坡险情范围,并提取变化范围内的同名特征点,以同名... 详细信息

为提升边坡险情的监测能力,本文提出了一种基于深度学习与图像局部特征提取的边坡异常监测技术。该技术通过提取边坡自然特征物的二维坐标构成目标三角网络,以三角网络的变化区域圈定边坡险情范围,并提取变化范围内的同名特征点,以同名特征点的位移情况对边坡的变化进行描述。首先,拍摄边坡发生险情前后的图像,利用目标检测模型YOLOv5识别边坡自然特征物,利用语义分割模型DeepLabV3+对提取的自然特征物进行语义分割得到其二值化区域,提取区域中心得到二维坐标,以所有自然特征物的二维坐标点阵构建目标三角网络,并以三角网络变化圈定边坡的变化范围。然后,利用图像特征提取技术,提取变化范围之内的同名特征点,并统计其位移距离与方向,以此反馈边坡的变化情况。最后,设计了试验验证该方法的稳定性与可靠性,并在真实的边坡验证了方法的实用性。试验结果表明,该技术能够对边坡的变化进行有效监测,是边坡监测工程中的一种可行技术。

关键词：边坡自然特征物监测三角网络深度学习特征提取

考虑地震效应和坡顶超载的多级边坡稳定性非线性能耗分析

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中国科学：技术科学 2024年第8期54卷 1625-1636页

作者：罗伟卢茜徐长节陈静瑜陶智姜智予华东交通大学土木建筑学院南昌330013 江西省地下空间技术开发工程研究中心南昌330013

多级边坡常承受复杂荷载影响,且现有多级边坡稳定性分析大多基于线性破坏准则,而岩土体破坏往往呈现非线性特征.为详细分析基于岩土材料非线性特征下多级边坡在不同工况时的安全性能,基于极限分析上限定理和强度折减技术,结合非线性破... 详细信息

多级边坡常承受复杂荷载影响,且现有多级边坡稳定性分析大多基于线性破坏准则,而岩土体破坏往往呈现非线性特征.为详细分析基于岩土材料非线性特征下多级边坡在不同工况时的安全性能,基于极限分析上限定理和强度折减技术,结合非线性破坏准则,考虑地震效应和坡顶超载的影响,构建边坡对数螺旋线非线性能耗分析模型,根据虚功原理推导出边坡安全系数解析式;采用序列二次规划迭代方法,通过MATLAB优化计算,运用蒙特卡罗边坡可靠度方法,结合边坡工程案例探讨了非线性系数、地震效应及坡顶超载对三级边坡稳定性、潜在滑动面位置及可靠度指标的影响规律.研究结果表明:随着非线性系数、地震效应比例系数、坡顶超载的增大,边坡安全系数显著降低,可靠度指标逐渐减小,失效概率不断增加,边坡发生失稳的可能性逐步递增,在复杂工况下其发生失稳的范围更大;若非线性系数取值越低,会越高估复杂荷载对边坡稳定性的影响,不利于正确评估其稳定性;随着非线性系数、坡顶超载的增大,地震效应比例系数的减小,边坡坡顶滑出点与坡肩距离逐渐增加,潜在滑动面逐步向坡内偏移,失稳发生的范围显著加大;当地震效应比例系数、坡顶超载越大时,非线性系数对边坡稳定性影响越显著;随着非线性系数越大、坡顶超载越小,竖向地震效应对边坡稳定性影响越明显;而当地震效应比例系数越小、非线性系数越大时,坡顶超载对边坡稳定性影响越显著,在坡顶超载为0~20 kPa阶段尤为明显,类似边坡工程设计时应重点注意.

关键词：边坡稳定性分析极限分析上限定理安全系数拟静力分析非线性破坏准则

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天巴公路典型边坡空地协同综合监测分析

测绘科学 2024年第3期49卷 108-116页

作者：梁鹏陈川黄庭华邵羽刘先林陈有东戴可人广西新发展交通集团有限公司南宁 530000 广西交通设计集团有限公司南宁 530000 成都理工大学地球科科学院成都 610059 成都理工大学地球科科学院成都 610059 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059

针对单一监测手段无法实现全面监测公路边坡形变、进而无法有效探究公路边坡的全周期形变规律的问题,提出了一种联合I nSAR、微变雷达和GNSS的公路边坡空地协同监测方法,并以广西省境内天巴公路上的一处典型边坡为例进行监测分析.结果... 详细信息

针对单一监测手段无法实现全面监测公路边坡形变、进而无法有效探究公路边坡的全周期形变规律的问题,提出了一种联合I nSAR、微变雷达和GNSS的公路边坡空地协同监测方法,并以广西省境内天巴公路上的一处典型边坡为例进行监测分析.结果表明:InSAR技术可以捕捉到该边坡发生滑移前的加速形变信号;在滑移阶段,微变雷达和GNSS均能监测到量级相当的形变信息;在滑移后期,InSAR和GNSS获得的形变趋势基本一致,说明该边坡已经从前期的显著形变转变为趋于稳定的轻微变形.将3种技术进行联合应用,能够最大限度地弥补单一技术的不足,能够更为全面、高效地对公路边坡进行形变监测.研究结果可为公路边坡形变空地协同监测提供一个参考范例.

关键词：公路边坡协同监测 InSAR 微变雷达 GNSS

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地震及地震降雨耦合作用下边坡的稳定性分析

武汉大学学报（工学版） 2024年第2期57卷 142-151页

作者：叶志程杨溢昆明理工大学公共安全与应急管理学院云南昆明650032

以某工程边坡为背景,运用GEOSTUDIO软件进行建模,对地震条件下及地震和降雨耦合条件下的边坡稳定性进行分析,得出以下结论:在地震工况下边坡高程对坡面位移、速度、加速度峰值有着放大效应,最小平均安全系数法和永久位移法在评价边坡稳... 详细信息

以某工程边坡为背景,运用GEOSTUDIO软件进行建模,对地震条件下及地震和降雨耦合条件下的边坡稳定性进行分析,得出以下结论:在地震工况下边坡高程对坡面位移、速度、加速度峰值有着放大效应,最小平均安全系数法和永久位移法在评价边坡稳定性时均存在一定的经验性,将两者结合起来进行分析更能提高判断的准确性。在地震烈度为8度和降雨耦合工况下边坡处于破坏失稳状态,分析得出以下结论:总降雨量相同,短历时强降雨初始安全系数最小,在经历地震作用后最小平均安全系数也最小,相对的下降幅度却最低,长历时弱降雨的安全系数下降幅度会更大。

关键词：边坡 GEOSTUDIO 地震工况地震降雨耦合稳定性分析

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深挖方膨胀土边坡时空变形特征分析

岩土力学 2024年

作者：胡江李星南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室水利部大坝安全管理中心

深挖方膨胀土边坡受降水、地下水以及地质构造、支护措施等多因素影响，变形呈现复杂的时空异质性。以南水北调中线总干渠陶岔渠首段边坡为例，开展时空变形特征分析。借助变分模态分解、加权多尺度局部异常系数以及聚类分析等数据挖掘... 详细信息

深挖方膨胀土边坡受降水、地下水以及地质构造、支护措施等多因素影响，变形呈现复杂的时空异质性。以南水北调中线总干渠陶岔渠首段边坡为例，开展时空变形特征分析。借助变分模态分解、加权多尺度局部异常系数以及聚类分析等数据挖掘方法，分析变形的时间变化规律，识别空间分布特征；阐释降水量、地下水位等因素成分对边坡变形趋势性、周期性和波动性分量的影响机制；对边坡变形进行分区分析，推测潜在滑动面和滑动体；讨论边坡变形机制。结果表明，边坡变形呈现显著的趋势性变化，还表现出季节性和间歇性。下部变形值较大，往上逐渐减少。上部显著变形区深度为3 m，位于大气影响层内；中部受地下水波动和裂隙密集带影响，显著变形区较深，达11 m；下部受支护体系限制，变形主要位于浅层。上层滞水受雨水补给，波动范围大，导致中上部变形深度较深，在16.5 m深度内仍存在一定变形。潜在滑动面为折线形，前缘受地下水、裂隙密集带和边坡支护体系影响，近似水平。为减少地下水波动对膨胀土胀缩变形的影响，建议采用排水井降排深层地下水。研究成果可为深挖方膨胀土边坡运行管理和加固处置提供技术支撑。

关键词：膨胀土边坡变形滑动面地下水数据挖掘