基于ABAQUS抗滑樁對膨脹土邊坡穩(wěn)定性影響

抗滑樁施工期間對邊坡的影響是比較大的，雖然抗滑樁的開挖可以減輕滑坡的荷載，但是又會形成新的，臨空面，所以在抗滑樁施工期間對邊坡變形的監(jiān)測是必不可少的，本論文就詳細(xì)的說明了，在抗滑樁施工期間對邊坡變形的影響，所采用的監(jiān)測方案，以及當(dāng)出現(xiàn)大變形情況所采取的措施。

邊坡與滑坡是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害,例如造成交通中斷、河道堵塞、水庫失事、建筑物坍塌、廠礦掩埋等事故,從而造成生命及財產(chǎn)的重大損失。因而邊坡的穩(wěn)定性問題得到了高度重視。

基于反映裂隙影響的膨脹土邊坡穩(wěn)定性的極限平衡法,提出了通過將邊坡劃分為裂隙充分發(fā)展區(qū)a、坡頂張拉裂隙區(qū)a′、裂隙發(fā)育不充分區(qū)b、坡頂張拉裂隙區(qū)b′、坡腳雨水積聚影響區(qū)c以及無裂隙區(qū)d,近似反映坡頂張拉裂隙以及坡腳滲流積聚對邊坡穩(wěn)定性的影響.研究確定了c、b′區(qū)域的強(qiáng)度指標(biāo)取值,嘗試對該極限平衡方法進(jìn)行完善補(bǔ)充.利用畢肖普法進(jìn)行實(shí)例計算,結(jié)果表明:單獨(dú)考慮坡腳雨水積聚和坡頂張拉裂隙影響時邊坡安全系數(shù)分別下降0.271和0.082,同時考慮兩者影響時降幅達(dá)9%.提出的方法能夠反映膨脹土滑坡的特點(diǎn),同時可以計算裂縫發(fā)展極限狀態(tài)時邊坡的穩(wěn)定狀態(tài).

以大型通用有限元分析軟件plaxis作為平臺,通過改變抗滑樁支護(hù)參數(shù)樁長和樁位來研究抗滑樁加固邊坡的效果。研究結(jié)果表明:當(dāng)抗滑樁樁長較小時,樁位設(shè)置在邊坡的中下部對邊坡穩(wěn)定性更有利,當(dāng)抗滑樁樁長較長時,樁位設(shè)置在邊坡的中部對邊坡穩(wěn)定性更有利;抗滑樁樁長對邊坡加固后的穩(wěn)定性影響程度與樁位的設(shè)置有關(guān)系,抗滑樁位于坡頂、坡腳時,樁長對邊坡的穩(wěn)定性影響不明顯,抗滑樁位于邊坡中部時,樁長對邊坡的穩(wěn)定性影響較明顯;抗滑樁位于邊坡中部時,隨著樁長的增大,最初邊坡安全系數(shù)不斷增大,當(dāng)樁長達(dá)到一定長度時,安全系數(shù)不再變化。

降雨會改變地基表層土的含水率,影響土的強(qiáng)度,誘發(fā)山體滑坡。本文基于室內(nèi)直剪實(shí)驗(yàn),測定了某高速公路邊坡膨脹土在不同含水率下的物理力學(xué)參數(shù),并通過有限元軟件計算不同參數(shù)下此邊坡的穩(wěn)定系數(shù),得出的計算結(jié)果與工程實(shí)際情況相一致,初步探討降雨對膨脹土邊坡穩(wěn)定系數(shù)的影響。

以西部某鐵礦區(qū)域內(nèi)一邊坡作為研究對象,基于abaqus有限元軟件,運(yùn)用強(qiáng)度折減法、容重增加法對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,計算出該邊坡的安全系數(shù);然后采用傳統(tǒng)瑞典法和簡化畢肖普法計算出該邊坡的安全系數(shù),將4個計算結(jié)果進(jìn)行對比研究,以此來驗(yàn)證有限元模擬分析的準(zhǔn)確性和可行性。

根據(jù)某公路膨脹土路段土層的工程地質(zhì)特征和工程特性,說明了這種土層具有脹縮性、裂隙性和超固結(jié)性。結(jié)合膨脹土路段滑坡地質(zhì)調(diào)查和工程地質(zhì)條件,分析了該地區(qū)膨脹土開挖邊坡變形力學(xué)機(jī)制、滑坡形成的原因和滑動面的形態(tài)特征,探討了目前采用的柔性擋墻措施。

雨水的入滲作用對順層巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性有較大影響。文中在分析降雨入滲過程的基礎(chǔ)上，采用立方定律及光滑板模型等理論對降雨入滲作用下巖體受到的拖拽力、滲透力進(jìn)行了求解；通過雨水入滲條件下邊坡穩(wěn)定性分析驗(yàn)算，依據(jù)達(dá)西定律，提出了以邊坡裂隙沖水高度和降雨強(qiáng)度為指標(biāo)判定邊坡穩(wěn)定性的方法，并對其進(jìn)行了求解。

介紹了強(qiáng)度折減法的基本原理;借助abaqus軟件采用強(qiáng)度折減有限元法計算分析了不同因素對路堤邊坡穩(wěn)定性的影響。研究的影響因素包括粘聚力、內(nèi)摩擦角、土體容重、彈性模量與泊松比。計算分析結(jié)果表明,土體強(qiáng)度參數(shù)粘聚力和內(nèi)摩擦角對邊坡穩(wěn)定性有顯著影響,彈性模量和泊松比無影響,但泊松比的大小會顯著影響塑性區(qū)的分布。

本文主要通過geostudio軟件分析a排土場邊坡穩(wěn)定性,為該排土場在生產(chǎn)上提供理論上的技術(shù)基礎(chǔ),通過技術(shù)分析研究了該排土場的安全性,降低了安全事故發(fā)生的概率。

對于含有軟弱夾層的巖質(zhì)邊坡,抗滑樁加固部位對邊坡的穩(wěn)定性影響很大.為了定量研究抗滑樁不同加固部位對含不利結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響,采用數(shù)值分析法建立了含有軟弱夾層的巖質(zhì)邊坡,計算了不同加固抗滑樁加固部位邊坡的潛在滑裂面,通過安全系數(shù)確定抗滑樁的最優(yōu)加固位置,并分析抗滑樁剪力和彎矩分布情況,從而對抗滑樁樁長進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計.結(jié)果表明:中位抗滑樁加固效果最好,穩(wěn)定安全系數(shù)提高了164％,邊坡破壞時抗滑樁剪斷破壞,并建議采用下沉埋樁的工藝,既能保證邊坡穩(wěn)定,又能減少1/3樁長,節(jié)約加固成本.計算結(jié)果對類似邊坡工程中抗滑樁的優(yōu)化設(shè)計有一定的參考價值.

基于抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)技術(shù),考慮了抗滑樁與土體之間的摩擦接觸作用,利用有限元軟件abaqus對抗滑樁-邊坡組合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。計算結(jié)果表明:抗滑樁阻止了其上部土體向下的滑動變形,邊坡失穩(wěn)時并未呈現(xiàn)典型的整體圓弧滑動面;以有限元計算收斂條件作為邊坡失穩(wěn)評判指標(biāo),抗滑樁使得邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)提高了14.8%,以邊坡頂部節(jié)點(diǎn)的水平位移的拐點(diǎn)作為邊坡失穩(wěn)評判指標(biāo),抗滑樁使得邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)提高了20%,抗滑樁對邊坡的加固效果明顯。

本文以非飽和土力學(xué)理論為基礎(chǔ),考慮了降雨入滲過程中的滲流-應(yīng)力耦合過程,采用geo-studio軟件對非飽和土邊坡進(jìn)行數(shù)值模擬分析,得出不同降雨歷時對邊坡孔隙水壓力和位移的影響規(guī)律,以及邊坡穩(wěn)定性系數(shù)的變化。該研究成果為正確認(rèn)識降雨條件下滑坡發(fā)生的機(jī)理提供了科學(xué)依據(jù),為降雨型滑坡的監(jiān)測預(yù)警分析提供了基礎(chǔ)。

隨雨水入滲和蒸發(fā),土質(zhì)邊坡的含水率在逐漸增加,基質(zhì)吸力也在不斷變化,這對土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性會產(chǎn)生較大影響。本文利用geostudio軟件以三峽庫區(qū)典型滑坡樹坪滑坡為模型,分析了不同時步浸潤線的位置變化及孔隙水壓力變化,說明滑坡所經(jīng)歷的降雨過程、降雨量大小、蒸發(fā)量及其變化規(guī)律,也相應(yīng)影響了邊坡體內(nèi)部地下水滲流的變化以及滲流場浸潤線的變化,因此,可以依據(jù)降雨量和蒸發(fā)量的變化情況對堆積層滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析和預(yù)測預(yù)報。

為研究近斷層地震動特性及其入射方向?qū)吰碌卣痦憫?yīng)的影響,首先,考慮邊坡對地震波的散射規(guī)律,提出了一種能夠考慮地震波任意角度入射的地震動輸入方法,該方法能夠準(zhǔn)確考慮模型邊界兩側(cè)的動力相互作用且簡單易操作。其次,運(yùn)用提出的地震動輸入方法,通過有限元參數(shù)分析研究了地震波入射角對邊坡地震響應(yīng)的影響規(guī)律。結(jié)果表明:當(dāng)同時考慮p波及sv波入射時,由于兩種波形的疊加作用,邊坡的放大效應(yīng)較一種波形單獨(dú)作用時更加顯著,且坡面上加速度分布更不均勻。地震波的入射角能夠顯著影響邊坡的地震響應(yīng),隨著地震波入射方向與坡面間夾角的增加,邊坡對地震動的放大效應(yīng)越明顯,坡面上加速度分布越不均勻。

影響邊坡穩(wěn)定的因素有靜力的動力的，內(nèi)在的和外在的。爆破振動作為動力影響因素之一，主要表現(xiàn)了它的人為性和可控性特點(diǎn)。爆破振動對邊坡的影響基本上可以由爆破技術(shù)（方式）和爆破規(guī)模加以控制。本文初步討論了爆破振動動對邊坡穩(wěn)定性影響的分析方法，探討了適于邊坡穩(wěn)定性分析的爆破振動破壞判據(jù)，提出減小爆破振動對邊坡破壞的措施和方法。

提出降雨對邊坡穩(wěn)定性影響研究的意義,指出降雨入滲是導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的主要誘發(fā)因素,從理論研究、現(xiàn)場試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)3方面綜述了降雨入滲對邊坡穩(wěn)定性影響的研究現(xiàn)狀。歸納和總結(jié)了飽和-非飽和理論和邊坡穩(wěn)定性分析方法、邊坡穩(wěn)定性變化規(guī)律及影響因素。其中,重點(diǎn)介紹了極限平衡法﹑極限分析法﹑有限元法等相關(guān)方法,并且指出了它們的優(yōu)點(diǎn)和存在的相關(guān)問題,在此基礎(chǔ)上綜述了相關(guān)試驗(yàn)研究現(xiàn)狀,并指出其中的不足。最后針對目前研究中所存在的問題就今后的發(fā)展方向提出了自己的看法。

本文主要對降雨作用下黃土邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了研究分析,根據(jù)真實(shí)的工程地質(zhì)條件及巖土特性,應(yīng)用ansys軟件建立黃土邊坡數(shù)值模型,得到黃土邊坡在不同含水率下的x、y方向的位移云圖、應(yīng)力云圖和塑性云圖,從而對黃土邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價分析。

降雨是誘發(fā)邊坡破壞的重要因素之一,在連續(xù)強(qiáng)降雨作用下,降雨入滲導(dǎo)致邊坡的孔隙水壓力及基質(zhì)吸力的減小,地下水位線的抬升,水與邊坡結(jié)構(gòu)的相互作用,會對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響?；谶吰路治龅娘柡汀秋柡屠碚摵瓦吰路€(wěn)定性理論,運(yùn)用geo-studio軟件模擬了3d時間內(nèi)連續(xù)強(qiáng)降雨300mm情況下湖北武漢某隧道出口處邊坡孔隙水壓力和安全系數(shù)的變化特征,預(yù)測了邊坡的穩(wěn)定性變化情況。強(qiáng)降雨引起邊坡的剪切力強(qiáng)度減小,導(dǎo)致邊坡的安全系數(shù)降低,應(yīng)采取防護(hù)和加固措施避免強(qiáng)降雨引起邊坡發(fā)生破壞。

為了研究西藏林芝特有土質(zhì)邊坡在降雨入滲條件下的穩(wěn)定性,在飽和-非飽和土理論的基礎(chǔ)上,利用有限元軟件對邊坡在發(fā)生降雨入滲后土體的孔隙水壓力和變形兩個方面進(jìn)行研究.通過數(shù)值模擬結(jié)果可知,發(fā)生降雨后邊坡的孔隙水壓力與降雨前相比有所上升,并且隨著降雨歷時的增加,孔隙水壓力的影響深度也在持續(xù)增加,但在15m以下的土體中,孔隙水壓力隨雨水入滲的變化相對較小,說明達(dá)到一定的深度后降雨對土體的抗剪強(qiáng)度影響較小;另一方面,雨水的入滲導(dǎo)致了邊坡在水平和豎直兩個方向的變形,變形的形式主要表現(xiàn)為坡頂?shù)南蛳鲁料莺推履_處向外側(cè)的移動,并且隨著降雨時間的增長變形在不斷地增加,導(dǎo)致邊坡存在發(fā)生滑動變形的趨勢.

為研究隧道開挖對邊坡穩(wěn)定的影響，結(jié)合某隧道工程實(shí)例，采用有限元方法分析隧道開挖不同深度對邊坡穩(wěn)定的影響。結(jié)果表明：距坡頂5～15m范圍內(nèi)，隧道開挖對邊坡擾動不大；15～25m范圍內(nèi)，邊坡的最大位移呈線性遞增規(guī)律，位移變化量在工程可控制范圍內(nèi)，可認(rèn)為此范圍是隧道埋深的合理位置；靠近坡腳25～30m范圍內(nèi)，邊坡位移量急劇增長，對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響；在隧道開挖卸載過程中，受到影響的主要范圍是隧道周邊和邊坡中上部。

影響邊坡穩(wěn)定的因素有靜力的動力的，內(nèi)在的和外在的。爆破振動作為動力影響因素之一，主要表現(xiàn)了它的人為性和可控性特點(diǎn)。爆破振動對邊坡的影響基本上可以由爆破技術(shù)（方式）和爆破規(guī)模加以控制。本文初步討論了爆破振動動對邊坡穩(wěn)定性影響的分析方法，探討了適于邊坡穩(wěn)定性分析的爆破振動破壞判據(jù)，提出減小爆破振動對邊坡破壞的措施和方法。