湖南省研究生科研创新项目(CX2012B056)
- 作品数：12 被引量：137H指数：7
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- 一般形状边坡下准严格与非严格三维极限平衡法被引量：11
- 2013年
- 采用极限平衡原理得到三维极限平衡解答是解决三维边坡稳定性分析的一种有效途径。通过对一般情况下的条柱进行受力分析,采用条柱前后侧面条间力参数λ1、条柱左右侧面条间力相对前后侧面条间力比例参数λ及条柱滑动底面剪切力与滑动平面之间的夹角ρ这3个计算参数,建立能满足3个力和3个力矩平衡方程的准严格三维极限平衡计算公式。当采用相应二维条间力假设条件时得到三维Spencer法、M-P法和Sarma法,当令上述3个计算参数中的某些参数为零时,将本文准严格法转化为仅满足部分力学平衡条件的3种非严格法。经与经典算例对比,并以左右滑动面宽度和曲面不对称这2情况比较准严格法和非严格的计算差别,可知:①三维Spencer法、M-P法和Sarma法均与其他方法计算得的结果颇为接近,因而说明该方法的可行性;②滑动面非对称情况时,除忽略条柱前后侧面竖向剪切力使得到的非严格法计算得的结果较小外,准严格法与其他2种非严格法计算得的结果基本一致,说明非严格法同样可适用于三维滑动面非对称情况;③本文建立的三维极限平衡解答通用于准严格法和非严格法,且计算公式简单,无需求解方程组,经过简单迭代即可得到稳定性的收敛解,因而较适用于工程实践。
- 邓东平李亮
- 关键词：三维边坡安全系数
- 地震作用下边坡稳定性分析的拟静力法研究被引量：41
- 2014年
- 在极限平衡框架领域内,考虑直线、圆弧和任意曲线这3种滑动面型式,基于拟静力法对地震作用下的边坡稳定性进行分析。首先,对3种滑动面型式下边坡安全系数和临界水平地震作用系数的计算公式进行推导,其中,不考虑条间力的瑞典圆弧滑动面法和考虑条间力的M-P任意曲线滑动面法分别被采用。然后,当坡高、坡比、土层内摩擦角和黏聚力及水平地震作用系数均在一定范围内取值时,研究这5个参数变化对边坡稳定性的影响。在坡高和坡比一定时,分析不同土层内摩擦角和黏聚力下比例系数ξ(即竖直与水平地震作用系数之比)的取值对临界水平地震作用系数的影响,并采用正交实验比较坡高、坡角和土层参数对不同强度地震下边坡稳定性的影响。研究结果表明:在不同坡高、坡比和地震强度下,边坡的最小安全系数与土层黏聚力和内摩擦角近似呈线性比例关系;在极限平衡方法中,采用曲线滑动面分析较强地震作用下黏聚力较大而内摩擦角、坡高和坡比均较小的边坡稳定性时,得出其滑动面的破坏范围显著增大且得不到合理的最小安全系数;当黏聚力和内摩擦角均较小时,比例系数ξ越大,则计算所得的临界水平地震作用系数越大,而当黏聚力或内摩擦角较大时,比例系数ξ越大,则计算所得的临界水平地震作用系数越小;坡高和坡角是影响地震作用下边坡稳定性的2个主要因素,因此,地震区域中的边坡应该尽量降低坡高或放缓坡角。
- 邓东平李亮赵炼恒
- 关键词：边坡工程地震拟静力法滑动面
- 锚索预应力长期损失与岩土体蠕变耦合模型研究被引量：10
- 2015年
- 锚索通过反力支座与边坡岩土体紧密接触,当给锚索施加一定预应力后,岩土体同样受到预应力作用而发生形变。该形变不会瞬时完成,而是随时间变化,将导致锚索预应力出现长期损失。将锚索等效成弹性体和广义Kelvin体(考虑锚索应力松弛)这2种模型,并假设岩土体为考虑蠕变特性的H+n K体(n≤3),结合锚索与岩土体的耦合变形和初始条件,推导出锚索张拉力随时间变化的计算式。经与以往研究成果对比,验证了模型的正确性。同时,研究分析表明,在理论模型中增加岩土体蠕变模型的K体个数及考虑锚索应力松弛现象,可使得拟合曲线更接近于实测的锚索预应力变化。
- 邓东平李亮
- 关键词：锚索蠕变应力松弛预应力损失
- 边坡稳定性分析的斜条分法被引量：4
- 2013年
- 在考虑坡面荷载、地震作用、渗流、坡顶张裂缝及加固措施等一般情况下,对斜条分进行受力分析,得到严格的安全系数统一计算公式,并在分析斜条分与竖直条分条间力关系的基础上,建立基于传统M-P法下的斜条条间力假设。当采用特定参数的滑动面时,研究本文斜条条间力假设的合理性和不同斜条倾角下安全系数的计算变化与收敛情况,并分析传统M-P法和Sarma法条间力假设在斜条分中的适用性。然后,在均质边坡、地震作用边坡、具有张裂缝临河边坡、倾斜分层边坡和锚索加固边坡算例中对本文斜条条间力假设进行验证。研究结果表明:传统M-P法和Sarma法条间力假设在斜条分中存在一定的局限性,而本文斜条条间力假设在斜条分中是可行性的,计算得的安全系数稳定且收敛快;随斜条倾角的增大,从滑动面滑出点开始向上条间剪切力方向出现反向,这是影响传统M-P法和Sarma法条间力假设出现偏差的主要因素;各算例表明在本文斜条条间力假设下计算得的结果与以往研究成果接近,验证了本文斜条条间力假设的合理性,因而可为边坡稳定性斜条分法提供参考。
- 邓东平李亮
- 关键词：边坡工程稳定性分析安全系数
- 基于应力波法的锚杆(索)锚固质量动力检测数值模拟研究被引量：3
- 2015年
- 锚杆(索)大量应用于边坡工程加固,为保证锚杆(索)发挥作用,一般采用应力波法对其锚固质量进行检测,检测的2个主要指标是:锚杆(索)长度和缺陷段的位置。为此,在ANSYS/LS-DYNA中建立锚固体应力波动力分析模型,将小锤对锚杆(索)的敲击作用等效为小锤按一定激发速度v0与锚杆(索)的碰撞,并在锚杆(索)端头断面中点采集应力波信号。经算例与理论研究成果对比,验证了数值模型的可行性,同时,分析了小锤弹性模量和激发速度v0的取值对应力波信号的影响,研究了应力波法判别缺陷段位置的准确性,及对比了端头激发与端头和底端同时激发这2种方式在锚杆(索)质量检测中的适用性。研究结果表明:1小锤弹性模量的增大仅对初始应力波信号有增强作用,对经锚固体底端一次反射回的应力波信号影响不大,而小锤激发速度v0的增大对初始和经锚固体底端一次反射回的应力波信号均有利,且与后者成线性比例关系;2应力波法对锚固体缺陷段位置的判别较为可靠,且缺陷段越饱满判别准确性越高;3端头和底端同时激发方式缩短了反应锚固体断面变化处和底端位置的应力波信号时间,因而有利于工程应用。
- 邓东平李亮赵炼恒
- 关键词：应力波锚固质量饱满度
- 两种滑动面型式下边坡稳定性计算方法的研究被引量：22
- 2013年
- 基于圆弧和任意曲线两种滑动面型式,对边坡稳定性计算方法中的瑞典法、简化Bishop法、简化Janbu法、严格Janbu法、Morgenster-Price法、Sarma法和不平衡推力法进行研究。对上述各种方法的研究成果进行了总结,并对Morgenster-Price法中的条间力函数f(x)选择了4种形式(即f(x)为常数0.1、0.5、1.0及半正弦函数),对不平衡推力法中的公式进行了改进。通过算例对比,及当条分数不同、边坡坡角和坡高变化时,分析了这些方法的特点,由分析结果可知:(1)瑞典法和简化Janbu法计算得的安全系数最小,简化Bishop法和不平衡推力法与严格法得到的结果颇为接近;(2)任意曲线滑动面方法较圆弧滑动面方法计算得的安全系数稍小,且得到的临界滑动面与临界圆弧滑动面相接近,因而表明,圆弧滑动面作为一种近似的临界滑动面能够满足实际工程需要;(3)均质边坡采用较少条分数即可获得较高的安全系数计算精度,非均质边坡需一定数量的条分保证结果的可靠性;(4)Sarma法对土条侧面法向力和剪切的假设,使得其在均质边坡计算得的安全系数比其他方法要大,有偏于不安全的考虑,但Sarma法能够考虑边坡非均质对条分法的影响;(5)当边坡外形(如坡角、坡高)变化时,严格Janbu法在两种滑动面型式下计算得的安全系数相差很小,而其他方法稍大一些(;6)Morgenster-Price法中,条间力函数f(x)对计算得到的结果影响很小。
- 邓东平李亮
- 关键词：边坡稳定性安全系数计算方法圆弧滑动面
- 基于锈胀开裂的预应力锚杆(索)使用寿命预测研究被引量：8
- 2014年
- 锚杆(索)腐蚀后其体积发生膨胀并形成锈胀力,而锈胀力的增大可导致外围注浆体开裂,从而加速锚杆(索)的腐蚀,故可以此时的锈蚀量作为预测锚杆(索)使用寿命的判别条件。当对外围注浆体进行受力分析时,采用平面应变情况下的圆孔模型弹性理论计算注浆体开裂时的极限锈胀力,并以锚杆(索)与外围注浆体接触面的变形协调条件来计算极限锈胀力时的锚杆(索)锈蚀量。同时,比例参数λ被采用来考虑岩土体对锚固体的约束作用,且将是否考虑注浆体内部裂缝影响作为2种方法计算锈胀力作用下的注浆体变形。然后,将参数选取在一定范围内经曲线拟合得极限锈胀力及对应锚杆(索)锈蚀量的简单表达式,进而根据2种不同适用条件下的锚杆(索)锈蚀速率计算式对锚杆(索)的使用寿命进行预测和分析。经算例对比验证了本文方法的可行性,并对锚杆(索)使用寿命的影响因素进行了参数分析,可知:1不考虑注浆体内部裂缝影响而计算得的锚杆(索)锈蚀量值偏于保守;2外围岩土对注浆体的约束作用对锚杆(索)的使用寿命有积极影响;3铁锈体积膨胀率n对锚杆(索)的使用寿命影响微小,而注浆体泊松比μc和保护层厚度c越大则锚杆(索)的使用寿命越长。
- 邓东平李亮赵炼恒刘剑豪
- 关键词：锈胀力锈蚀量锈蚀速率使用寿命
- 预应力锚索加固土质边坡极限平衡稳定性分析被引量：16
- 2013年
- 基于滑动面搜索新方法,对预应力锚索加固边坡进行稳定性分析。通过将锚索的加固效应简化为作用在土条(柱)底面上的一个外力,实现了条分(柱)法下二维和三维锚索加固边坡的安全系数计算。经过算例对比分析,验证了本文方法的可行性,然后,在一定程度上研究了锚索倾角θ、三维滑动体长度L、锚索锚固力F以及水平加固间距S变化时对边坡稳定性的影响。研究结果表明:(1)锚索加固可有效提高边坡的稳定性,同时,也增大了原有边坡发生滑动的范围;(2)随着三维滑动体长度L的增大,三维边坡(包括未加固和锚索加固)的稳定性趋于二维边坡稳定性;(3)单位水平加固间距上的锚固力越大,锚索对边坡的加固效应越明显。
- 邓东平李亮罗强
- 关键词：边坡工程预应力锚索安全系数
- 渗流条件下具有张裂缝边坡的稳定性分析被引量：15
- 2013年
- 针对渗流条件下具有张裂缝边坡的稳定性,将流网合理简化,采用以土体(总应力法)或土骨架(有效应力法)为研究对象的2种方法,基于直线、圆弧和任意曲线3种滑动面型式,推导出折线型和台阶型边坡的安全系数计算公式。通过算例分析比较这些方法的异同,并研究张裂缝位置与张裂缝水位对边坡稳定性的影响。研究结果表明:从计算所得的安全系数来看,直线滑动面最大,任意曲线滑动面与圆弧滑动面相接近,但比之较小,说明任意曲线滑动面所得结果更偏于安全;当采用同种类型滑动面时,以土体和土骨架为研究对象的2种计算方法所得的安全系数和临界滑动面均接近,但以土骨架为研究对象的计算方法所得结果偏小一些,因而,以该种计算方法分析所得边坡状态更偏于安全;曲线滑动面(包括圆弧和任意曲线)计算认为张裂缝位置离坡顶距离越近,边坡稳定性越小,而直线滑动面计算认为张裂缝对边坡稳定性影响最大的位置存在特定值;当张裂缝水位升高时,各方法计算所得的安全系数均减小,说明张裂缝水位越高,边坡状态越不稳定。
- 邓东平李亮
- 关键词：边坡稳定性渗流滑动面安全系数
- 基于非线性统一强度理论下的边坡稳定性极限平衡分析被引量：5
- 2015年
- 在边坡稳定性分析中,常采用的强度准则一般较少考虑中主应力对边坡破坏效应的影响,然而岩体的实际应力状况表明中主应力存在,且中主应力对边坡岩体的强度潜能发挥起着重要作用。基于考虑中主应力的统一强度理论下的Hoek-Brown(简称H-B)准则,通过对滑动面上的应力进行假设,并采用泰勒级数简化统一强度理论下的H-B准则表达式,然后根据滑动体满足所有静力平衡条件求解滑动面上的应力,进而得到边坡的安全系数。当中主应力影响系数b=0时(即为基本H-B强度准则),与等效的线性Mohr-Coulomb(简称M-C)强度准则下的瑞典法1、简化Bishop法、Spencer法和Morgenstern-Price(简称M-P)法以及基于统一强度理论下的瑞典法2进行算例对比分析,验证了方法的可行性。同时,以边坡的坡高H、坡角β和b为变量进行参数分析,研究表明:b增大(即中主应力对边坡的破坏效应影响越大)时,计算所得的安全系数增大,由此表明基本H-B强度准则下分析所得的边坡稳定性偏于安全。另外,由于提出的方法能够满足滑动体的所有静力平衡条件,且对未考虑条间作用力影响所得滑动面上的初始正应力进行了修正,故此方法较瑞典法2所得结果要大且更为严格。
- 邓东平李亮
- 关键词：边坡稳定性统一强度理论安全系数
