方法确定粘性土边坡的临界滑动面基于简单的渗透测试的原则

文摘

为了提出一个新方法来确定粘性土边坡的临界滑动面之间的关系表达式的简单的渗透和边坡承载力研究的基础上,建立了简单的渗透测试的原则参照相关研究结果的数量标准渗透和地基土的承载力。测量的点排列在一定的斜率路坡根据实际情况,测量简单渗透的数量,计算边坡承载力在不同深度的关系表达式,绘制的曲线斜率承载力随深度变化,搜索的点突变在边坡承载力突变点的弧曲线,然后确定边坡临界滑动面。测试结果与计算的结果相比,有限元方法(FEM)和理论方法,来验证简单渗透方法的可行性和合理性。研究结果表明,贯入法适用于简单,能够快速、准确的确定粘性土边坡临界滑动面,从而提供一种新的方法对粘性土边坡稳定性的分析。

1。介绍

确定边坡临界滑动面是其中的一个关键问题研究边坡稳定性(1- - - - - -3]。专家、学者在国外做了很多高效的研究,以确定边坡临界滑动面。程等。4和苏丹等。5),分别研究了确定边坡临界滑动面从理论的观点。李等人。6]提出的方法模拟friction-contact接口单元的滑面。杰et al。7和杨和邓8)提出了一个评价斜坡安全的最大加速度的方法。张、杨(9)提出了一种新的局部强度降低的方法。这种方法的分析结果与实际工程条件。江(10]分析了边坡的变形场和应力场有限元法来确定滑动面。江(10)充分利用大数据处理技术建立边坡临界滑动场的计算系统。总之,专家和学者在国内外主要确定边坡临界滑动面由关于安全系数作为评价指标框架下的有限元理论,这是不利于道路检测现场操作人员。

与标准贯入法相比,简单的渗透特性简单的操作和良好的适用性和方法是近年来广泛应用于工程检测。锅和Kitazono11]分析了土层的弱点在灾区简单渗透方法。郭(12)测量融化深度的土壤与简单的身体在冻土地区渗透方法。李等人。13)把简单的渗透方法的新方法来确定低液限粘土路基的密实度。因此,简单的渗透方法作为一种新的方法来确定粘性土边坡的临界滑动面。此外,验证该方法的可行性和合理性与有限元法通过比较和理论方法与工程实例相结合,因此巨大的研究意义和广泛的应用价值。

2。的数量之间的关系简单的渗透和承载力

2.1。简单的渗透测试

简单的渗透测试是一种动态的声音,和简单的贯入仪的组成如图1。可以看出,简单的渗透测试是把穿孔锤的势能转换在一定高度渗透进入土壤的动能的身体,所以简单的渗透测试的原理是相同的标准贯入度试验。由于其简单,操作方便,各层土壤和适用性,这个测试设备被广泛用于判断土体的物理力学性质(14,15]。

现有的研究成果(14,16)表明,当测深探针穿透到10厘米深的土层,打击计数记录来判断土壤的力学性质。 Δ在哪里h的穿透深度测量杆进入土层,m;h_n的磁带阅读吗n锤击,cm;h_n−1的磁带阅读吗n−1锤击,cm;N锤击,倍;和N_d是测量锤击数,乘以。

2.2。的数量之间的关系表达式简单的渗透和承载力

地基承载力可以评估标准渗透。当土壤粘性土或粉土、粘性土承载力的标准价值之间的关系和选择标准贯入击数之间的关系标准渗透时间和地基承载力根据规范要求(17]。的关系如下: 在哪里N是标准渗透*,*,f_k地基承载力,kPa。

众所周知,两次简单的渗透测试的数量关系的标准贯入度试验(12]。参照研究结果的数量标准渗透和地基土的承载力,简单的数量之间的关系表达式渗透和边坡承载力建立基于公式(2): 在哪里N_j是打击计数的数量、时间和f_kj承载力,kPa。

3所示。工程应用

粘性土边坡在左边的部分K560 + 580 Tongjiang-Sanya高速公路的代表和黑龙江省受到频繁的边坡不稳定被选为研究对象。土层条件和土体物理力学参数表1。首先,确定探测点,然后简单的现场试验进行了渗透方法,检测数据进行了分析,最后确定粘性土边坡的临界滑动面。

3.1。设置和测试点测量的简单渗透方法

粘性土边坡在左边的部分K560 + 580是6米高,坡脚的31°。探测点现场的布局图所示2。从图可以看出2其他探测点的间距是一样的,即,2 m,除了间距①和②⑧⑨,即,1 m。测试执行严格按照所需的步骤在文献[16]。三个简单的渗透测试同时进行检测,可以采取和平均三个测试结果之间的差异是否在5%,和测试包括简单的渗透测试的数量。

3.2。测试结果和分析

测试结果代入公式(3)计算边坡承载力和边坡承载力和深度之间的关系绘制曲线,如图3。

从图可以看出3边坡承载力显示连续压痕变化随着穿透深度的增加。# 1 - 6检测曲线的点,总有一个拐点,边坡承载力约等于0。边坡承载力约等于0的点被定义为边坡承载力的突变点。没有这样的突变点# 7 - 9检测点,表明边坡的临界滑动面应通过斜率的# 1 - 6检测分而不是部分的斜率# 7 - 9检测点。

与此同时,它是指出,# 7和8的边坡承载力检测分低于其他的7分,表明土壤边坡稳定性的两个检测部分很差。它可能导致向下滑动的滑动边坡滑坡时的质量状况。

相对应的深度突变点的斜率承载力是①搜索——⑥分曲线如图3,然后在图上标记4线连接,如图4。

从图可以看出4的线连接的突变点的斜率承载力约等于弧形曲线,这个曲线通过# 1 - 6检测点。弧曲线的两端连接到边坡边界与CAD完整弧曲线,这被认为是边坡的临界滑动面。

因此可以看出当简单的渗透测试是用来搜索边坡的临界滑动面,如果边坡承载力的点0出现,可以连接到形成一个弧,它表明边坡滑坡的可能性和应采取措施加强斜率。

接下来,有限元方法和理论方法将用于验证简单渗透试验方法的可行性和合理性。

4所示。比较简单的渗透方法与有限元法和理论方法

4.1。比较简单的贯入法和有限元法

当地力量还原法与工程实践采用数值计算工程项目的18,19]。表达式如下: 在哪里减少后的凝聚力(MPa);后内摩擦角降低(°);和F是减少的因素。

有限元分析大型有限元数值模拟软件用于计算和分析后,计算步骤给出文献[9根据边坡的几何图)如图5。计算是根据给定的参数表来完成的2不考虑土的物理力学性质的差异的粘性土边坡在不同深度。

当折减强度有限元用于分析边坡问题,总是会有等效塑性应变集中区域计算不收敛。也就是说,控制边坡破坏单元可以通过控制获得的最大和最小值等效塑性应变的有限元分析后处理文档。

它可以通过数值计算得到的安全系数的换算系数是1.25,粘性土路堑边坡和边坡的潜在滑动面范围划定了# 2红色曲线在图6。

结果获得的测试方法和折减强度计算当地法比较,如# 1和# 2所示曲线在图6。

从图可以看出6边坡的临界滑动面通过简单的渗透测试是在边坡潜在滑动面计算由当地强度降低的方法。# 7的边坡承载力和# 8检测分简单的渗透测试是低于其他探测点,因为这两个点是在边坡潜在滑动面。研究表明,简单的渗透测试的结果是高度一致的,通过有限元分析获得。因此可以看出简单的贯入法可以确定边坡临界滑动面,有一定的可行性。

4.2。比较简单的渗透方法和理论方法

简单的渗透方法之间的比较和理论方法表明,临界滑动面用于表示最有可能当边坡不稳定滑动位置。滑动弧方法用于模型的理论计算。首先,滑动弧的中心位置是由4.5 H方法,然后滑动弧分为条计算的总滑动力矩滑动面滑动面和总antisliding扭矩。最后,每个滑动面安全系数的计算,1.05的安全系数和滑动面是最危险的滑动面。计算结果# 3曲线如图所示6。

它可以从图6边坡的临界滑动面由测试方法基本上是一致的最危险滑面边坡理论计算得到的,这表明简单的贯入法得到的结果可以应用于工程实践,因此证明简单的渗透方法的合理性在确定粘性土边坡的临界滑动面。

总之,简单的渗透方法与有限元法相比,更真诚和代表。相比与传统的方法确定边坡临界滑动面由标准贯入度试验,简单的渗透特性快速、准确测定方法除了大量探测点。

5。讨论

(1)地下水和降雨是滑坡的主要原因。地下水位上升或降水增加时,对测试结果的新方法将减少并相应测试结果将得到改善。所以,土层的水分含量在测试期间应测量时简单的渗透方法用于工程实践,保证准确的测试结果。(2)在工程实践中,边坡的高度6米的基础通常被认为是决定是否设置粘性土边坡。对单级粘性土边坡(≤6米高),简单的贯入法可以直接用来确定边坡临界滑动面;对多级粘性土边坡(总高度> 6米),探针的长度可以根据需要被纠正的规范标准贯入度试验(y / T 5213 - 2018),因此建议采用简单的贯入法和折减强度有限元法,共同分析和综合确定多级粘性土边坡的临界滑动面。(3)是否为单级或多级粘性土边坡的传统方法确定边坡的临界滑动面提出滑带的位置是通过基于现场调查技术的分析和判断。然而,传统方法的准确性由标准贯入法并不是很高,由于不方便操作和测量相对较少,所以折减强度有限元法是目前主要采用。与折减强度有限元法相比,对季节性冻土,特别是各种各样的土壤,土壤和一些坏的身体,简单的渗透方法可以确保更真诚和代表结果虽然较传统方法确定边坡临界滑动面,它是更快和更准确的除了许多探测点。总之,简单的渗透方法具有广泛的应用价值确定土壤边坡的临界滑动面。

6。结论

(1)简单的渗透测试的原理是相同的与标准贯入度试验。参照相关研究成果的数量标准渗透和地基土的承载力国内外,简单渗透的数量之间的关系表达式,建立边坡承载力。(2)简单的渗透测试表明,边坡承载力显示连续的曲折变化随着深度的增加。点与边坡承载力约等于0的穿透深度范围内被发现,而这些点被定义为边坡承载力的突变点,相连形成边坡的临界滑动面。(3)简单的渗透测试方法和有限元法都可以获得一致的结果。结果与理论计算相比较,通过简单的渗透方法满足工程应用的要求,证明简单的渗透方法的可行性和合理性在确定粘性土边坡的临界滑动面。

数据可用性

实验结果支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢博士科研启动基金项目华北航天工业学院(bky - 2020 - 24)。

引用

1. c .太阳h .郑C.-G。李,G.-H。太阳,“临界滑动面搜索通过严格的基于蚁群算法最大剩余推力法,“岩石和土力学,35卷,不。10日,3021 - 3026年,2014页。视图:谷歌学术搜索
2. c .太阳C.-G。李,h .郑”搜索临界滑面边坡整体稳定性分析的基础上,“岩石和土力学,34卷,不。9日,第2588 - 2583页,2013年。视图:谷歌学术搜索
3. k .张研究确定边坡临界滑动面、武汉大学、武汉,中国,2017。
4. w·b·h·t . y . m . Cheng Liu, s . k .盟,“关键的位置三维对于失败由NURBS与应用程序功能和椭球表面高速公路边坡,”电脑和土工技术,32卷,不。6,387 - 399年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. 联合国苏丹,m .发言,伯尔尼,m .运河,r . Urgeles和s . Lafuerza”分析海底峡谷斜坡失败的头:狮子海湾的一个例子,“地球物理研究杂志》的atm,30卷,不。112年,第564 - 547页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. n . Li S.-F。郭,X.-C。么,”模拟方法的潜在滑动面斜率,”中国岩石力学与工程学报,35卷,不。12日,第2387 - 2377页,2016年。视图:谷歌学术搜索
7. y。杰,杨绍明。关铭博,张,“研究临界滑动面加速度在边坡稳定分析中,“Engineering-GeoLoRy杂志,25卷,不。5,1238 - 1244年,2017页。视图:谷歌学术搜索
8. J.-C。杨,邓问:“多级分析边坡潜在s1iding表面折减强度基于局部法,“Hlghway,卷61,不。12月19,2016页。视图:谷歌学术搜索
9. 研究。张,G.-H。杨,H.-Y。胡、刘p和Z.-H。钟”,寻找在土质边坡临界滑动面基于折减强度变量弹塑性模量法计算结果,“中国岩土工程杂志》上,35卷,不。s1, 14-22, 2013页。视图:谷歌学术搜索
10. Z.-F。江,改善边坡临界滑动场法和计算系统的发展、合肥工业大学、合肥,中国,2016。
11. Z.-J。锅和y Kitazono”,应用方便的锤动力触探试验和可塑性图表在地质灾害研究,“土工程和基础卷,29号1,第123 - 120页,2015。视图:谷歌学术搜索
12. y郭,路堑边坡冻融的机制不稳定和在高纬度地区冰冻地区植被的保护东北林业大学,哈尔滨,中国,2013。
13. J.-Y。李,A.-Q。张,w•山”的方法确定低液限粘土路基的密实度基于简单的渗透试验,”中南大学学报,48卷,不。10日,2732 - 2737年,2017页。视图:谷歌学术搜索
14. J.-Y。李,A.-Q。张,D.-G。刘”,应用强夯处理湿陷性黄土,”技术和经济领域的通信,14卷,不。6,73 - 75年,2012页。视图:谷歌学术搜索
15. A.-Q。张,J.-Y。李,D.-G。刘”,讨论强夯治疗III体重级别的湿陷性黄土,”重庆科技大学学报(自然科学版),15卷,不。1,第163 - 161页,2013。视图:谷歌学术搜索
16. A.-Q。张,压实技术的高速公路Roadbedwidening项目,大学。土木工程学院,哈尔滨,中国,2009。
17. 建设部的中华人民共和国,建筑边坡工程技术规范gb50331 - 2002,中国建筑工业出版社,北京,2002。
18. a . Johari和a。r . Kalantari soldier-piled挖掘的系统可靠性分析非饱和土结合随机有限元和连续复利计算方法,”《工程地质和环境,卷80,不。11日,第2507 - 2485页,2021年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. d·p·邓和l·李”边坡稳定的极限平衡分析与耦合非线性强度准则和强力削减技术,”国际地质力学杂志,19卷,不。6、文章ID 104019052, 2019。视图:谷歌学术搜索

版权

版权©2021唐爱青Zhang et al。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。