王浩[1]2004年在《类土质路堑高边坡典型失稳机制与加固工程对策的数值模拟研究》文中认为类土质边坡是当前路堑边坡工程领域的一个主要和重要的边坡工程类型，其工程特性与公知的土质边坡或岩质边坡具有明显区别，相关失稳机制和加固工程对策是其理论研究和工程实践的基础。本文基于类土质路堑高边坡的两类主要场地地形条件和叁类基本坡体地层结构特征，抽象出六种典型的类土质路堑高边坡工程地质模式，并建立相应数值计算模型，重点突出不同地层堆积或风化差异界面的控制作用和影响。采用有限单元数值模拟分析，归纳了类土质路堑高边坡的典型失稳机制；结合边坡稳定性分析与评价，针对其常见边坡工程类型建立了相应支挡加固工程对策；并对其边坡加固工程效果进行了数值仿真和稳定性检算。从而，为类土质路堑高边坡工程设计计算理论和方法提供一个新的思路。
曹兴松[2]2006年在《碎裂岩体路堑高边坡失稳机理及防治技术研究》文中进行了进一步梳理碎裂状岩体路堑高边坡的稳定性目前已成为工程界非常关注的问题,特别是在地质条件复杂的山区,该问题尤其突出。目前对于该问题的研究成果主要是设计和施工期间的稳定性分析和加固防护措施,而对于工后特别是复杂山区路堑边坡的工后滑坡失稳机理的研究工作做得较少,相应的成果不多,技术储备不够。为此本论文结合西部交通建设科技项目《川藏公路前龙段滑坡机理及整治技术研究》,以川藏公路为依托工程开展碎裂岩体路堑边坡失稳机理及防治技术研究。研究成果除直接应用于川藏公路路堑边坡的病害防治工程外,对于类似工程的设计施工以及工后病害防治也都有重要意义。 首先对碎裂岩体路堑高边坡病害进行广泛调查,按照工程地质特征对病害模式进行分类,找出各类边坡病害的发生、发展规律。在此基础上,重点研究川藏公路前碉桥～龙胆溪病害工点,利用地质学、岩土力学等多学科的理论,研究典型工点的滑坡失稳机理。同时利用地质力学模型试验和数值计算分析方法对失稳机理加以验证,在此基础上提出有效的防治措施。取得的主要研究成果如下: 1.总结出了碎裂岩体路堑高边坡的病害类型及其相互转换关系。 这些病害中危害较大的是滑坡与错落、坍塌,分析了这些病害的特征和相互间的区别,指出了崩塌、错落、坍塌转变成滑坡的可能性和条件。影响碎裂岩质高边坡稳定性的因素较多,其中坡体结构对边坡病害的控制性、水的作用和工程因素对边坡稳定性的影响较大。 2.提出了碎裂岩体路堑高边坡失稳机理、发生原因和演变过程。 以川藏公路前龙段1~#滑坡为典型实例,研究了1~#滑坡的生成的原因主要是该工点坡体高而陡峭(自然坡度大于40°),岩体破碎,强度低、变形大。加上雨水渗透、龙胆溪下切等外界因素的影响,最终造成坡体失稳。失稳机理可概括为:龙胆溪下切→导致山体产生错落→在错落带内孕育了老滑坡的滑动带→老滑带贯通后产生滑坡趋势→老滑坡滑动后趋于稳定→在暴雨及泥石流的影响下老滑坡局部复活→产生1~#滑坡。该碎裂岩体边坡造成的病害原因是,错落在前,滑动在后,滑坡是由错落转换而成。滑体依附于错落体,滑动带依附于错落带。其演变过程如图3-4所示。1~#滑坡先后经历了蠕动变形→加速滑动→间歇性运动→压密固结等几个发展过程。
高翀[3]2009年在《类土质路堑边坡失稳判据的研究》文中研究说明类土质边坡是当前路堑边坡工程领域的一个主要和重要的边坡工程类型,其工程特性与公知的土质边坡或岩质边坡具有明显区别,故其变形失稳是工程技术人员最难把握的。为了解决在公路建设中遭遇的大量类土质路堑边坡的稳定性分析评价等问题,利用ANSYS有限元分析软件,结合有限元的强度折减理论,对类土质路堑边坡的失稳判据展开了研究。研究内容涉及了边坡的类型,变形破坏方式,变形破坏发展规律和特征,联系工程实例,针对两种常见的边坡破坏方式,探讨基于迭代收敛判据、突变性判据和塑性区贯通判据等叁种不同的失稳判据下边坡安全系数失稳判据和变形失稳判据的确定问题,及其影响因素等。获得的主要成果及结论如下:(1)得出了类土质路堑边坡破坏方式的各异性,不同类型的边坡滑裂面剪出口位置具有不同的特征;(2)提出了两种不同屈服准则之间的转换关系式,结合两个工程实例,比较了与最常用的叁个屈服准则的计算结果,并与极限平衡法相对比,结果表明采用平面应变条件下和非关联流动法则(ψ=0)下的等面积圆D-P准则作为分析类土质路堑边坡的屈服准则最为合适。(3)就边坡常用的叁类判据(计算的收敛性、塑性区的贯通和特征部位位移的突变性)展开了讨论,提出以边坡的最大水平位移或最大塑性应变的突变值为主要判据,辅以计算收敛性判据和塑性区贯通判据进行分析,有较好的精确度,并得出了实例中的安全系数失稳判据和变形失稳判据。(4)分析了影响此类边坡失稳判据的几个因素,得出:计算范围并不是越大越好,应该根据所研究的具体问题具体分析;网格应疏密得当,对可能滑动范围进行局部加密可提高计算时间与精度;粘聚力及内摩擦角对边坡的稳定性影响最大,边坡的安全系数随着粘聚力(或内摩擦角)的减小而减小,而边坡的临界位移值随着粘聚力(或内摩擦角)的增大而减小;弹性模量和泊松比对安全系数的影响可以忽略不计,条件是岩土体弹性模量值不能过小,若很小,很有可能导致部分土体变形过大而使有限元计算不收敛,最终对安全系数产生很大影响;弹性模量对边坡体的变形却有很大的影响;计算中考虑剪涨角的影响可使计算结果更符合实际。并通过二次曲线拟合得出了影响因素与失稳判据值的关系式。
王浩, 廖小平, 程建军[4]2008年在《路堑边坡数值仿真设计的思路与方法》文中认为阐述了路堑边坡数值仿真设计的基本思路,通过研究边坡稳定性计算方法、岩土与结构耦合分析理论、边坡工程反分析技术和施工信息反馈手段等技术要点,建立了路堑边坡数值仿真设计的具体方法和实施步骤,并通过一个边坡工程设计实例,说明该仿真设计方法的科学性、实用性和有效性。
刘源[5]2012年在《山区高速公路挖方路基边坡稳定性分析及动态设计研究》文中进行了进一步梳理自改革开放以来，我国高速公路建设从无到有，从少到多，由于早期建设理念及施工手段落后的原因，造成许多高速公路边坡由于加固方案不合理或加固强度不足，坡面防护及排水措施不到位导致运营期出现各种病害，增加了大量养护及治理的费用。各种病害中尤其以山区高速公路挖方边坡失稳影响最为普遍也最为严重。本文在既有的山区高速公路挖方边坡的加固、防护等理论及实践基础上，结合典型工程实例采用Bishop法和有限元强度折减法分别进行计算，探讨有效的防治山区高速公路挖方边坡失稳滑坡的方案，以期对未来山区高速公路建设提供参考。主要内容与结论为：1、课题提出的背景与相关领域研究现状。调研国内高速公路发展现状，高速公路里程一直保持着高速增长的势头，在发展的过程中应不断总结经验和教训，为高速公路的未来良性发展与建设提供有意义的指导和参考。2、对山区高速公路挖方边坡常见的各种病害，逐一分析其产生发展的原因，为进一步针对其原因采取应对措施提供基础依据。3、根据以往高速公路建设及运营经验，归纳总结山区高速公路挖方边坡各种路基边坡的设计原则，以及常用的防护形式和设置要求，并深入阐述各类防护形式的的工程特性，为合理选用防护形式配合高边坡加固方案形成有效的加固体系提供依据。4、对本文主要论述的工程典型实例所在的区域及建设项目，从路线走向、沿线所经地域的地质、水文、气候、地形地貌、筑路材料、自然景观等方面进行描述，并系统的介绍该项目的路基设计理念、防护设置思路及设置原则等。5、采用极限平衡法中的Bishop法和有限元强度折减法对双永高速公路闽粤界收费站高边坡进行稳定性分别进行计算，并对计算结果进行比较分析，进而做出边坡稳定性分析评价，提出合理有效的加固方案。6、针对该段高边坡首次治理结果，根据变化后的状态，重新分析计算，根据计算结果进行方案调整，实现对高边坡失稳滑坡治理的动态设计。
李颢[6]2003年在《路堑式坡残积土质边坡变形与稳定性的研究》文中研究表明边坡工程是岩土工程叁大问题之一；路堑式土边坡是边坡工程中的重要类型之一；迅速发展的山区和丘陵地区的公路、铁路等交通工程建设，必然会遭遇路堑式坡残积土边坡的变形与稳定性问题。而这将是目前乃至今后相当长一段时间内需要解决的重要技术问题之一。因此，本文结合福建省交通厅科研课题《深挖路堑高填路堤的变形与稳定性的研究》以永—漳公路(永安段)K15+183工点残坡积土边坡工程实例为背景，采用非线性理论、现代监测技术和数值仿真模拟技术，从理论计算分析和现场监测分析与评价二大方面，全面系统综合地研究了路堑坡残积土质高边坡的稳定性和变形问题，主要的研究工作和工作成果概述如下：(1)通过了解边坡变形与稳定性研究的国内外动态和发展历程，进行了系统分类和总结，并从影响土质边坡变形与稳定性的因素入手，分析了路堑边坡的地质模式与破坏形式，为路堑边坡的变形与稳定性评价提供指导和依据；(2)通过工程地质建模和数学力学建模，拟订了较为完整的路堑坡残积土质边坡变形与稳定性评价思路，并运用极限平衡法(解析法与简化毕肖普法)与数值法(非线性有限元与Ansys)相结合的复合分析法对永漳公路永安段K15+183工点路堑坡残积土质边坡的变形与稳定性进行了计算分析评价；(3)通过现场位移跟踪监测，了解并掌握了该路堑高边坡随边坡开挖过程中内部位移情况。并分析了其坡体内部土体位移发展规律；(4)基于本文的研究和前人的成果，编制相应的计算程序，进行了计算、分析与比较。并通过K15+183工点路堑土质边坡的各类位移变形的监测成果验证了该程序的正确性及适用性；(5)通过应用大型有限元软件Ansys模拟分析，不仅分析了其随着开挖时间步的应力应变关系，并模拟了与实际测斜管相匹配的测斜路径，通过对各开挖时间步的模拟计算分析，得到了与实测数据较符合的结果；(6)综合监测分析成果和极限平衡理论计算分析成果，对K15+183工点路堑边坡的原设计坡率和几何形态进行了优化计算分析，取得了较为满意的结果。通过计算分析表明：1、该路堑边坡自然稳定性较高，其稳定安全系数为1.47~1.59。2、该路堑边坡开挖后侧向位移最大值为4.70cm(NLFEP)~5.38cm(Ansys)，与实测值3.5cm~5.5cm基本接近。同时边坡开挖后期坡顶会出现回弹现象。3、数值计算成果表明，随着开挖阶数的增加，大小主应力在边坡内也进行不断的调整。边坡开挖后坡脚处大小主应力值NLFEP程序结果与Ansys计算结果较为相似，两者吻合性较好。
方薇[7]2011年在《残积层红黏土路堑边坡稳定性分析方法研究》文中研究指明武广高速铁路武汉至韶关段分布有长达100kmm的红黏土,由于对这种区域性明显的特殊土和由其构成的边坡的特性认识不足,设计施工人员往往不能对红黏土边坡稳定性进行合理的评价,也难以采取合适的防护加固措施。因此,对于红黏土边坡进行有针对性的系统研究具有十分重要的现实意义。本文依托国家自然科学基金项目：“客运专线无碴轨道红黏土地基变形特性与动力稳定性研究”(50778180)和铁道部科技研究开发项目“武广客运专线灰岩残积层红黏土路基变形特性及边坡稳定性试验研究”(2005K002-B-2-1),通过室内试验、理论分析、数值模拟等方法,对红黏土边坡稳定性进行了一系列研究,主要研究工作和成果如下：1、通过大量室内试验,获得了武广高速铁路代表性工点(咸宁、泉口、耒阳、郴州)红黏土的主要物理力学性质。结合现场勘查,阐述了红黏土边坡破坏的特性和机理。2、在常规剪切试验的基础上,对红黏土原状土样进行了干湿循环条件下的剪切试验,对于红黏土抗剪强度指标与含水量的关系曲线进行了拟合,并进一步提出了红黏土边坡稳定性分析时的抗剪强度指标选取原则。3、采用隐式剩余推力法作为反算方法,以“递推得到的最后一块土条剩余推力为零”为条件建立多个相似断面的平衡方程,联立求得抗剪强度指标c和φ。4、针对常规剩余推力法“仅考虑力平衡而忽略力矩平衡”这一不足之处,提出了改进的剩余推力法,该方法同时考虑了力平衡和力矩平衡,其误差比常规剩余推力法要小,且收敛速度更快。相对于常规剩余推力法而言,改进的剩余推力法仅仅增加了一个假设条件,即：“条底法向力作用点位于条底中心处”。当比例因子为零时,改进剩余推力法等价于常规剩余推力法。因此,又可以将其视为剩余推力法的一个扩展和补充。5、对于红黏土的“上硬下软”特性,通过引入变异因子,推导了土体粘聚力沿深度线性变化时的边坡极限分析上限法相关公式,研究了成层土不同分布情况下的稳定性,并对极限分析法与极限平衡法中的评价指标进行了对比。6、基于正交试验,采用有限差分程序Flac3D对于全长粘结型锚索加固红黏土边坡的效果进行了研究。针对具体工点,对于锚索加固的空间参数选取(如锚索倾角、长度、纵向间距等)也提供了一些合理建议。7、采用Flac3D对红黏土路堑高边坡某典型工点的加固效果进行了评价,计算过程遵循施工步骤,并考虑了不同岩土层材料属性和多种支挡结构单元的影响,数值分析得到了一些有用的结论,这些结论为类似实体工程的支挡设计提供了依据和参考。8、为了对大范围边坡应用叁维力学模型进行稳定性评价,将研究区域划分为许多边坡单元(Slope unit),使用椭球体下半部来模拟滑面的形状,通过随机试算来确定各边坡单元上可能滑面的位置和姿态；再采用一种基于GIS的边坡稳定性叁维分析模型计算各边坡单元的最小安全系数和失稳概率,对滑坡灾害危险程度进行定量评价。通过绘制以安全系数和可靠度两种指标为基础的区域性边坡稳定性评估示意图,可以对研究地域的边坡稳定性有一个初步的了解。9、通过理论分析,推导了入渗深度随着降雨持时增长的显式解,可以很方便地计算出雨水下渗深度。进一步地,基于Green-Ampt渗流模型和半无限边坡模型,提出了考虑渗透力影响的边坡稳定分析模型。对于边坡倾角、入渗深度、湿润锋处的基质吸力等对边坡稳定性的影响进行了参数分析。考虑到各栅格滑动方向与边坡单元主倾向之间的差异,对相关公式进行修正并建立了叁维边坡稳定性计算分析模型。
王若亚[8]2007年在《成层风化砂砾岩路堑边坡安全保障措施研究》文中研究说明随着西部大开发战略的加快,公路的修建越来越多,其中高等级的高速公路修建尤为重中之重。而高速公路路堑边坡的开挖,对公路周边的地质体和生态环境都必然会造成重大影响,如果不查清这些影响并采取有效措施,将会对该高速公路的建设和运营带来严重后果。所以对高速公路路堑边坡安全保障对策的提出就显得十分重要。论文首先总结了边坡工程研究和治理的国内外发展概况,特别是有限差分数值分析法和预应力锚固法的发展概况。然后系统地阐述和分析了路堑边坡稳定性研究理论,包括路堑边坡稳定性的主要因素,路堑边坡的主要破坏形式和路堑边坡边坡稳定性的主要分析方法等。这些为之后进行的数值模拟工作中结果分析做好理论基础工作。接着以宝天高速公路BT——17合同段为依托,在分析工程背景的基础上,通过现场土工试验和岩石试验结果,结合规范和各种资料,根据经验折减得到数值分析时所使用的力学参数以及其他计算条件。结合地质分析和地质分析所得到的参数,采用快速拉格朗日差分法,通过对原始状态边坡的边坡稳定性数值分析,得到原始状态下边坡的滑裂面等。在这些基础上,第5章提出了边坡的安全保障对策。由于目前对边坡地质安全保障措施的效果分析拥有比较成熟的条件,因此在第6章对此进行了效果评价,得出边坡得到以上对策保障后,完全达到高速公路路堑边坡的安全需求,并且对策方案是较为经济合理的。
张彬[9]2010年在《岩质边坡半隧洞超前支护结构数值研究》文中指出90年代以来我国高速公路建设走向新的发展阶段,高等级公路的建设速度明显加快并不断向丘陵、山区延伸,跨越不同的地质地貌。由于地形条件所限以及路线受技术指标控制,对路堑边坡的防护与加固仍沿用以往的边坡工程技术或简单借鉴铁路、水电或矿山等部门的经验实施处理,缺乏对边坡处治工程的充分重视和综合考虑。同时由于地质条件变化和原设计中存在的不足,使许多已按设计开挖或已完成加固防护措施的边坡出现塌滑或滑坡,有些地段被迫停止施工,严重影响了工期和质量。因而,如何分析岩质高切坡的稳定性以及人工开挖后采取的支护设计方案是否可行成为山区公路工程亟待解决的问题。本文以川藏公路S306线典型岩质高切坡断面为依托,以ANSYS有限元数值模拟为技术手段对川藏线中采用的新型超前支护方式——半隧洞超前支护结构进行分析研究,主要研究工作如下：(1)首先对S306线高切坡典型断面的地形、地貌、岩质情况进行分析对其岩性基本物理力学参数进行定位,为数值模拟提供可靠数据。(2)对所选取的高切坡典型断面建立数值模型,采用有限元强度折减法对所选切坡进行稳定性分析,得其安全系数,并对潜在滑动面位置做出相应定位。(3)对高切坡剖面采用新型半隧洞结构模式进行无支护开挖模拟,分析其稳定性。针对所得结果判断其破坏方式,并对破坏机理进行研究为采取相应支护措施提供依据。(4)根据开挖模拟所得结果分别对半隧洞采取仰斜式,双排斜向、单排交错锚索以及单双排交错四种预应力锚索支护方式进行ANSYS有限元模拟并分析其支护效果及作用产生机理。(5)对开挖后边坡环境问题提供一定治理措施。
霍冬雨[10]2017年在《高速公路边坡工程施工安全风险评估方法的改进与应用》文中指出近年来,边坡施工安全事故频发,如何对其安全风险进行定量、科学地评估成为国内外学者日益关注的研究重点。本文主要对高速公路建设过程中边坡施工阶段存在的施工安全风险评估问题进行研究和探讨,根据边坡工程施工及其潜在的灾害后果特点,针对交通部现行《高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估指南(试行)》评估方法的不足之处尝试新的改进研究思路。得到以下主要研究结论:(1)本文参考了大量国内外研究经验,总结并阐述了边坡工程建设理论、安全风险理论、风险评估理论等,明确了边坡工程施工安全风险的主要特征类型及其可能引发的事故后果,构建了事故发生可能性与事故后果严重程度相组合的边坡工程施工安全风险评估体系。(2)依托海西高速公路网屏古高速公路沿线95个路堑高边坡工程和漳龙高速公路改扩建工程63个路堑高边坡工程,通过交通部现行“指南方法”的实践应用,总结出在评估过程和评估结论中存在的一些问题和难点。(3)针对“指南方法”存在的问题进行针对性改进研究,将边坡工程建设施工过程中存在的安全风险分为两大类:边坡失稳风险、生产事故风险,并通过边坡场地安全指数pe、边坡设计安全指数ps和边坡施工安全指数pc构建风险事故发生的可能性指标体系,运用层次分析法构建评估模型确定风险事故发生的可能性大小;将边坡工程施工安全风险事故损失后果严重程度分为边坡失稳事故后果严重程度、生产事故后果严重程度两方面,通过勘察设计资料及现场情况等确定边坡工程施工安全风险的事故后果严重程度。最后通过风险矩阵将事故可能性与后果严重程度组合得出边坡工程施工安全风险。(4)基于“改进方法”构建边坡施工安全风险评估系统,以漳州天宝至龙岩蛟洋高速公路改扩建工程A7合同段ZK154+876～ZK155+204左侧边坡作为典型工点开展两种方法的实践应用,对比分析“改进方法”在评估过程和评估结论两方面的进步和优势之处,可见“改进方法”具有明确的学术意义和实用价值。
参考文献：
[1]. 类土质路堑高边坡典型失稳机制与加固工程对策的数值模拟研究[D]. 王浩. 铁道部科学研究院. 2004
[2]. 碎裂岩体路堑高边坡失稳机理及防治技术研究[D]. 曹兴松. 西南交通大学. 2006
[3]. 类土质路堑边坡失稳判据的研究[D]. 高翀. 重庆交通大学. 2009
[4]. 路堑边坡数值仿真设计的思路与方法[J]. 王浩, 廖小平, 程建军. 路基工程. 2008
[5]. 山区高速公路挖方路基边坡稳定性分析及动态设计研究[D]. 刘源. 吉林大学. 2012
[6]. 路堑式坡残积土质边坡变形与稳定性的研究[D]. 李颢. 福州大学. 2003
[7]. 残积层红黏土路堑边坡稳定性分析方法研究[D]. 方薇. 中南大学. 2011
[8]. 成层风化砂砾岩路堑边坡安全保障措施研究[D]. 王若亚. 华中科技大学. 2007
[9]. 岩质边坡半隧洞超前支护结构数值研究[D]. 张彬. 西安理工大学. 2010
[10]. 高速公路边坡工程施工安全风险评估方法的改进与应用[D]. 霍冬雨. 福州大学. 2017
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