顺倾向层状岩质边坡溃屈破坏分析

为了解顺倾向层状岩质边坡的溃屈破坏特性,根据多层层状岩质边坡的溃屈破坏模式,并考虑静水压力和地震的影响,建立了相应的力学模型.采用特殊函数理论进行分析,得出各层岩体溃屈曲线的理论公式,对此类边坡溃屈破坏的临界坡长和破坏位置进行了求解.分析了岩石弹性模量、层间滑动面强度、岩层厚度、层面倾角等因素对此类边坡溃屈破坏临界坡长的影响.针对工程实例的分析结果与实际情况符合较好,证明了该理论的正确性.     

地震荷载作用下陡倾角顺层开挖斜坡的变形破坏模型试验

在汶川地震灾区,顺层陡倾斜坡是一类地震山地灾害非常发育的斜坡类型,而开挖往往加剧了斜坡的地震山地灾害。为了重现斜坡的变形破坏过程,分析斜坡在地震荷载作用下的变形破坏规律。选取平武县平通镇桑树坪滑坡所处斜坡作为顺层陡倾角开挖损伤斜坡的典型实例,进行地震荷载作用下变形破坏的室内物理模型试验。结果表明,开挖加剧了斜坡在地震荷载作用下的变形破坏。从破坏形式来看,顺层陡倾斜坡的坡变形破坏兼具崩塌和滑动二者特征,与野外调查结果吻合。从整个变形破坏过程来看,可以划分为以下阶段:a.地震初始阶段,此阶段开挖呈契形体岩层在地震作用下沿层面微小滑动,坡脚应力剧增;b.开挖岩层坡脚溃曲阶段;c.全面下滑阶段;d.岩层滑动受阻-倾倒阶段。     

陡倾顺层斜坡动力失稳机理分析

针对汶川地震中边坡的破坏形式与坡体结构密切相关的问题,以"5·12"汶川地震中安县高川乡大竹坪滑坡和干磨房滑坡失稳工点为原型,在充分分析滑坡地区工程地质条件及其动力变形特征的基础上,提出采用3维离散元数值模拟技术进行失稳机理对比分析的思路。结果表明:陡倾顺层硬岩斜坡的动力破坏形式以崩滑为主,陡倾顺层软硬互层斜坡的动力破坏形式以滑移弯曲为主;在相同地震作用下,峰值地面加速度(peak ground acceleration,PGA)放大系数与坡体高程总体成正相关,斜坡同一高度处的PGA放大系数由坡表向坡内总体呈现先增大后减小的趋势;陡倾顺层硬岩斜坡的PGA放大系数总体小于陡倾顺层软硬互层斜坡,硬岩斜坡的PGA放大系数范围在2～3,最大值在坡表的3/4处;软硬互层斜坡的PGA放大系数范围在2.5～4.0,最大值在斜坡顶部。此外,陡倾顺层硬岩斜坡的破坏机制为4个阶段:层面部分贯通滑移—锁固段震荡松弛—上部抛射—底部滑面贯通并失稳,而软硬互层斜坡的失稳机理则为:层面错动-部分贯通滑移—下部局部抛出-局部弯曲—高位横向扩展滑移—下部弯曲折断-整体失稳。研究成果可为西南地区高陡顺层岩质斜坡失稳评价及机理分析提供相应的技术支持。     

陡倾顺层斜坡动力失稳机理分析（特约稿）

针对汶川地震中边坡的破坏形式与坡体结构密切相关的问题,以“5·12”汶川地震中安县高川乡大竹坪滑坡和干磨房滑坡失稳工点为原型,在充分分析滑坡地区工程地质条件及其动力变形特征的基础上,提出采用3维离散元数值模拟技术进行失稳机理对比分析的思路。结果表明：陡倾顺层硬岩斜坡的动力破坏形式以崩滑为主,陡倾顺层软硬互层斜坡的动力破坏形式以滑移弯曲为主;在相同地震作用下,峰值地面加速度（peak ground acceleration,PGA）放大系数与坡体高程总体成正相关,斜坡同一高度处的PGA放大系数由坡表向坡内总体呈现先增大后减小的趋势;陡倾顺层硬岩斜坡的PGA放大系数总体小于陡倾顺层软硬互层斜坡,硬岩斜坡的PGA放大系数范围在2～3,最大值在坡表的3/4处;软硬互层斜坡的PGA放大系数范围在2.5～4.0,最大值在斜坡顶部。此外,陡倾顺层硬岩斜坡的破坏机制为4个阶段：层面部分贯通滑移-锁固段震荡松弛-上部抛射-底部滑面贯通并失稳,而软硬互层斜坡的失稳机理则为：层面错动-部分贯通滑移-下部局部抛出-局部弯曲-高位横向扩展滑移-下部弯曲折断-整体失稳。研究成果可为西南地区高陡顺层岩质斜坡失稳评价及机理分析提供相应的技术支持。     

GFRP锚杆加固顺层岩质边坡的机制研究

由于传统钢筋锚杆存在易腐蚀、耐久性差等缺点,GFRP(玻璃纤维增强复合材料)锚杆得到了高度重视。然而,GFRP锚杆的弹性模量小且抗剪强度低,故其加固顺层岩质边坡的机制仍需进一步研究。考虑顺层岩质边坡的顺层滑移破坏模式,基于Winkler假定和锚杆荷载传递机理对边坡岩体与锚杆的相互作用机制进行理论分析,建立剪切位移作用下锚杆的力学模型,并对其进行验证。基于此,结合GFRP锚杆的物理力学参数(如弹性模量、抗剪强度等),考虑坡体剪切位移、锚杆与潜在滑面夹角及岩体无侧限抗压强度等影响因素,分析GFRP锚杆加固顺层岩质边坡的机制。结果表明:1)当锚杆与潜在滑面夹角为45°时,硬岩中坡体较小的剪切位移导致GFRP锚杆发生剪切屈服;软岩中坡体产生较大的剪切位移时,GFRP锚杆发生受拉屈服。2)当锚杆屈服时,GFRP锚杆在加固不同抗压强度的岩体时提供的抗力差异较大,加固软岩时抗力最大;随着岩体无侧限抗压强度增大,GFRP锚杆提供的抗力逐渐变小;相比而言,钢筋锚杆在加固不同抗压强度的岩体时提供的抗力大小基本接近。3)硬岩中,锚杆与潜在滑面夹角对GFRP锚杆抗力的影响较大,夹角越小,抗力越大;软岩中,锚杆与潜在滑面夹角对GFRP锚杆抗力的影响较小;当夹角为5°～60°时,GFRP锚杆均能提供较大抗力。研究结果为岩质边坡锚固研究及工程应用提供参考。     

径流条件下散粒体斜坡的颗粒冲刷启动机理

摘 要：为研究地表径流对散粒体斜坡的冲刷侵蚀效应,根据斜坡坡面径流和坡内渗流特征建立了散粒体斜坡径流-渗流耦合模型。该模型用Navier?Stokes方程描述淹没区坡面径流,用Brinkman-extended Darcy方程描述散粒体斜坡坡内渗流。径流区和渗流区的流体运动均满足连续性方程,且在交界面处的流体满足Neal和Nader提出的流速相等和剪应力连续双边界条件。采用Navier?Stokes方程和Brinkman-extended Darcy方程分别联立连续性方程推求出径流区和渗流区的流速分布。分析流速理论表达式可知,影响斜坡表部径流流速和坡体内部渗流流速的主要因素有斜坡坡度、径流水深、斜坡散粒体的孔隙率和渗透率,且流速随它们的增大而增大。为探究在径流条件下散粒体斜坡坡面颗粒的冲刷启动机理,引入Newton内摩擦定律求得径流区和渗流区交界面上的切应力,并对颗粒发生滑动和滚动两种情况分别进行受力分析,给出了颗粒滑动和滚动两种运动方式相应的失稳判据。分析两种判据可知：(1)颗粒发生滑动时,其抗滑稳定安全系数主要受散粒体斜坡坡度、颗粒的内摩擦角、颗粒半径、径流水深、散粒体斜坡孔隙率和渗透率的影响,且随颗粒的内摩擦角、颗粒半径、散粒体斜坡孔隙率和渗透率的增大而增大,随散粒体斜坡坡度和径流水深的增大而减小;(2)颗粒发生滚动与否主要取决于散粒体斜坡坡度、径流水深、颗粒半径、散粒体斜坡孔隙率和渗透率,且它们的值越大,颗粒越容易失稳。     

规则锯齿型软弱结构面剪切特性的数值分析

为了探讨规则锯齿型软弱结构面的剪切特性,利用FLAC3D建立岩体软弱结构面的三维计算模型,分析结构面的剪切强度和变形特征.结果表明：剪切应力和剪切位移的关系从初期的线性特征转变为非线性特征;软弱结构面和岩体的耦合作用导致结构面的等效粘结力和等效内摩擦角均小于二者的平均值;迎剪切方向的结构面主要发生剪切破坏,而沿剪切方向的结构面主要发生拉伸破坏.结构面的剪切强度与剪切速率成线性关系;随着结构面厚度的增加,试样的剪切强度逐渐减小.研究得到的结果可为理论分析和工程实践提供参考.     

条形荷载下加筋边坡稳定影响因素敏感性分析

结合12 m高土工格栅加筋边坡算例,通过有限元程序Midas/GTS 4.0,对条形荷载作用下边坡加筋与未加筋时的安全系数、最大水平位移与竖向沉降进行了对比分析.根据正交分析方法对10种影响因素,即粘聚力、内摩擦角、填土重度、坡比、坡顶荷载、荷载距离坡顶处间距、荷载宽度、土工格栅长度、格栅弹性模量、格栅铺设层数对加筋土边坡稳定影响因素的敏感性进行分析,给出了各个因素的敏感性顺序.计算结果表明:土体内摩擦角、粘聚力与荷载宽度对边坡稳定性影响最为显著.     

土体洞室开挖的力学参数敏感性分析

为了研究围岩土体力学参数对洞室围岩稳定性的影响规律,以有限差分法为基础,应用FLAC3D软件,建立了兼顾时空效应的地下洞室开挖过程的数值计算模型,并确定模型中的弹性模量、内摩擦角、黏聚力为洞室稳定性的影响因素。通过模拟洞室围岩的弹性模量、内摩擦角、黏聚力变化时洞室开挖的全过程,并借助系统分析中的敏感性分析方法,分析了弹性模量、内摩擦角、黏聚力对洞室围岩土体应力、位移影响的敏感性。通过对不同参数敏感度因子的比较,确定了洞室围岩土体应力、位移对影响因素的敏感性排序:黏聚力内摩擦角弹性模量。     

青藏高原东南部大型岩质高速远程崩滑启动地质力学模式初探

高速远程崩滑破坏性居各类崩滑之冠。青藏高原东南部是我国大型高速远程崩滑最发育地区。源区斜坡破坏是大型高速远程崩滑发生的前提,弄清源区斜坡破坏模式及其发生条件既是研究这类崩滑高速远程机理的基础,也是预防此类崩滑灾害的前提。本文基于青藏高原东南部15处具有不同流动特征和流通路径的大型高速远程崩滑现场调查数据、影像数据和前人资料,分析了15处崩滑源区斜坡地形地质条件、斜坡破坏模式和诱发因素。初步研究发现：1）源区斜坡高陡和剪出口高位是高速远程崩滑必要条件,坡高>150m、坡度>30? 、剪出口高出坡底>100m可能是区内高速远程崩滑发生的基本地形条件。;2）区内高速远程崩滑多发于花岗岩、玄武岩两类坚硬块状岩斜坡和片麻岩、变质砂岩+板岩、灰岩三类坚硬-较坚硬层状岩斜向坡、逆向坡和陡倾顺向坡;3）斜坡破坏模式受结构面控制,具有复合楔形体滑动、不规则块体复合平面滑动、不规则块体倾倒-崩落、弯曲折断-滑移和顺层滑移-溃曲等五类破坏模式;4）崩滑受地震诱发最为普遍,冰川融水其次,自重作用下的累进性破坏也时有发生。以斜坡地质结构、破坏模式和失稳动力类型为切入点,青藏高原东南部大型高速远程崩滑源区斜坡破坏启动的地质力学分类模式可归为八类：坚硬块状岩复合楔形体高位剪出滑移模式、空隙水压浮托的坚硬块状岩复合楔形体高位剪出滑移模式、坚硬块状岩高位剪出复合平面滑移模式、较坚硬-坚硬层状岩高位剪出复合滑移模式、坚硬层状岩块体高位倾倒-崩落模式、坚硬-较坚硬层状岩高位剪出复合滑移模式、坚硬-较坚硬层状岩弯折-高位剪出滑移模式、坚硬-较坚硬层状岩平面滑移-溃曲-弹冲模式。地震抛射作用与上述模式叠加也是该区高速远程崩滑的主要特征之一。     

Multi-factor sensitivity analysis of shallow unsaturated clay slope stability

An unsaturated clay slope, with various sloping angles and a thickness of 14 m, consists of backfill, slope soil and residual soil. Slide interfaces were determined by geophysical approaches and the original slope was reconstructed. Sub-slope masses were classified based on the varieties of sloping angle. A force recursive principle was proposed to calculate the stability coefficient of the sub-slope masses. The influencing factors such as sloping angle, water content, hydrostatic pressure, seismic force as well as train load were analyzed. The range and correlation of the above-mentioned factors were discussed and coupled wave equations were established to reflect the relationships between unit weight, cohesion, internal frictional angle, and water content, as well as between internal frictional angle and cohesion. The sensitivity analysis of slope stability was carried out and susceptive factors were determined when the factors were taken as independent and dependent variables respectively. The results show that sloping angle, water content and earthquake are the principal susceptive factors influencing slope stability. The impact of hydrostatic pressure on slope stability is similar to the seismic force in quantity. Train load plays a small role in slope stability and its influencing only reaches the roadbed and its neighboring slope segment. If the factors are taken as independent variables, the influencing extent of water content and cohesion on slope stability can be weakened and train load can be magnified.     

基于强度折减法的不同坡角边坡稳定性分析

介绍了强度折减法的基本原理,在此基础上运用强度折减法分析边坡坡角对边坡稳定性的影响,运用ANSYS软件模拟不同坡角的边坡,分析计算不同坡角边坡的安全系数,通过计算得出不同坡角边坡围岩极限破坏时的折减强度参数,分析研究边坡坡角与边坡安全系数F、边坡围岩极限破坏凝聚力c’及极限破坏摩擦角‘φ’之间的关系。     

露天矿边坡稳定性影响因素的灰关联分析

根据灰关联分析的原理,建立了以边坡稳定性影响因素为子序列、以其稳定性系数为母序列、以关联度为评价结果的灰色关联模型,用以评判各因素对边坡稳定性的影响程度.并利用该模型,通过实例计算,得到了影响露天矿边坡稳定性各因素的主次关系.计算结果表明,边坡岩体的容重以及地下水是影响边坡岩体稳定性最主要的因素.     

不同含石率及基覆岩层倾角下土石混合体边坡稳定性分析

为准确地分析土石混合体边坡的稳定性，提出了一种可考虑不同块石含量、块石随机分布及基覆岩层倾角的边坡稳定性分析方法。该方法根据土石混合体边坡中的块石含量、级配以及基覆岩层倾角，随机生成了含石率从10%～60%、基覆岩层倾角从0°～20°的边坡模型，每种含石率及基覆岩层倾角均考虑8个不同的块石分布位置，最后将生成的模型导入到Optum G2中建立土石混合体边坡模型，采用有限元极限分析法对该类型边坡的稳定性进行了分析，并将计算结果与采用Kalender等效强度参数模型所得的结果进行了对比验证。研究结果表明，由于块石空间分布位置的不同，相同含石率及基覆岩层倾角下土石混合体边坡的最大、最小下、上限安全系数变化较大；相同含石率下，随着基覆岩层倾角的增加，边坡的下、上限安全系数的平均值变化相对较小；土石混合体边坡坡体中的剪切带呈现出“绕石”、“分流”以及“包含”这3种典型的扩展模式；通过将本文方法与Kalender等效强度参数模型所得的安全系数进行的对比分析，验证了作者所提方法的可行性。研究结果可为土石混合体边坡的设计及施工提供参考依据。     

基于影响因素的隧道洞口岩质斜坡稳定性评价——以成兰铁路某隧道出口斜坡为例

以成兰铁路某隧道出口斜坡为例,将地层岩性、岩体结构与地质构造、工程开挖、震动作用和地貌条件确定为影响稳定性的主要因素;运用巴顿模型,获得主要结构面等效抗剪强度参数并应用于赤平投影分析;分别采用有限元和离散元软件对斜坡洞口开挖及地震作用下的稳定性进行数值模拟分析;综合多种方法的分析结果作出稳定性评价。最后给出了基于影响因素的隧道洞口岩质斜坡稳定性评价的几点认识。       

边坡锚固工程中锚索预应力的变化研究

论述了预应力锚索在边坡加固中的锚固机理及锚固效应研究现状 ,结合实际工程中的监测数据 ,针对软质边坡施工设计中出现的问题进行了阐明 ,深入探讨了施工过程中锚索预应力损失的变化规律及影响因素 ,并就预应力锚索的长期稳定性进行了探讨     

含锯齿状结构面的岩质边坡稳定性拟动力分析

为了研究含有锯齿状结构面的岩质边坡稳定性，结合锯齿状结构面的剪切强度经验公式，综合考虑结构面参数、锚固效应、地震作用以及地下水位深度等因素的影响，基于改进的拟动力法推导了加锚结构面边坡抗滑稳定性安全系数计算式，并分析了岩石边坡稳定性的影响因素，结果表明：锯齿状结构面的抗剪强度与起伏角呈线性关系，随着起伏角的增大而增大；随着地震系数、滑动面倾角、水位深度、边坡倾角以及土体重度的增加，边坡稳定性降低，随着内摩擦角的增大而提高；锚固力越大，岩体的抗剪强度增大，边坡抗滑稳定性提高，但是锚固角的增大对边坡的稳定性起着负面效应。     

基于FLAC~(3D)对含软硬岩互层边坡的变形分析

以南京地区采矿形成的边坡为背景,研究含有硬岩的软硬岩互层边坡的稳定性。运用FLAC~(3D)基于有限元强度折减法,模拟不同硬岩岩层的倾角和厚度对顺向坡和反向坡变形的影响,分析对比上述因素对边坡变形影响的大小。研究结果表明,顺向坡中硬岩的倾角越大,厚度越大,变形越小,并且变形有趋于稳定的趋势;反向坡中硬岩的倾角越大,厚度越大,变形先减小后增大,说明上述因素越大,反向坡越容易产生倾倒变形。     

岩石边坡平面滑动时的临界滑面倾角的探讨

在岩石边坡中，当出现平面滑坡时，如果边坡内没有确定的滑面，滑面的临界倾角不仅仅是边坡倾角和破坏面摩擦角的函数，而且还应该是滑体高度、破坏面的黏聚力和岩体重度的函数．通过推导和计算得知，滑面的临界倾角与边坡倾角呈线性关系，与破坏面摩擦角呈二次函数关系，与滑体高度呈对数关系，与破坏面的黏聚力呈负指数关系，与岩体重度呈二次函数关系．此外，当边坡中有张裂缝和水时，滑面的临界倾角还与张裂缝的深度和水位高度有关.