云南苗尾水电站倾倒变形体边坡稳定性分析

倾倒变形破坏是高山峡谷地区反倾薄层状斜坡的典型失稳形式之一。为了分析云南苗尾水电站库区倾倒变形体边坡(QD8)稳定性,对其岩体结构进行调查,并分析了两种破坏形式。采用极限平衡法,计算倾倒变形体边坡在天然、地震、蓄水和暴雨4种工况下的稳定性。结果表明:边坡最小安全系数为1.18,整体稳定性较好;运用离散元法,得到边坡的应力和位移分布,最大位移为0.14 m,存在局部坍塌现象,因此倾倒变形体边坡(QD8)稳定性较好。研究成果可为倾倒变形体边坡稳定性分析提供借鉴。     

基于元胞自动机模型的库岸边坡失稳模拟方法

库岸边坡的运行稳定对于水利工程尤其是高坝工程的服役安全至关重要,其失稳破坏极易引起工程自身效益和周边生命财产安全的巨大损失,有必要针对其运行稳定性加以分析研究。针对传统边坡失稳分析方法的岩土力学参数取值困难和动态变化特征考虑不足的弊端,结合边坡物理力学性质提出一种基于元胞自动机模型的库岸边坡失稳模拟方法,在位移实测数据的驱动下动态辨识了边坡失稳的发展路径。结果表明：库岸边坡的失稳破坏存在渐变到突变的累进发展过程,且失稳区域主要集中在沿地层界限分布的地滑堆积区。研究方法对于特征复杂、组分混合的库岸边坡失稳模拟具有一定的应用效果和推广价值。     

顺层边坡的稳定性影响因素及失稳判据分析

针对含软弱夹层顺层边坡的破坏特征,利用极限平衡法建立了边坡稳定性的计算模型,分析了在各种因素作用下边坡的稳定性系数变化特征以及边坡失稳的判据。结果表明:1稳定性系数与抗剪强度呈线性正相关关系,凝聚力和内摩擦角对边坡稳定性的影响大小取决于其值的组合形式;2每一个坡角θ,对应存在一个最不利的岩层倾角α,α∈[25°,50°]时边坡稳定性相对较差,并且可以得出,α∈[θ/2+5°,θ/2+10°];3坡角越接近岩层倾角,稳定性系数越大,反之则越小;4稳定性系数K随着剪出高度H的增大而减小,H∈[1,10]时,减小得相对较快,H∈[10,50]时,减小得相对较慢;5水对边坡的稳定性系数影响显著,主要体现在降低了软弱夹层的抗剪强度,静水压力降低了边坡的稳定性。边坡发生失稳时后缘裂隙必须满足一定的裂隙深度,裂隙深度越大所需的充水高度越小,反之则越大。总结得出顺倾向边坡两种破坏判据,一种只是重力作用下的边坡,当HH_(max)时边坡发生滑移失稳;一种是边坡后缘存在一定深度裂隙的边坡,当Z_wZ_(wmax)时发生水力推动型滑移失稳。研究结果可对边坡的防护和治理具有一定的指导意义。     

考虑参数空间变异的高风化岩质边坡可靠性分析

为探讨高风化岩质边坡参数的内在变异性,结合一阶可靠性理论(FORM)、改进拉丁超重要立方采样法(LHIS)的数值分析方法,对实际工程中的高风化岩质边坡进行概率稳定性分析。充分考虑高风化岩质边坡的岩石参数的空间变异性对边坡稳定性的影响,利用LHIS模拟计算得到安全系数的概率分布,同时利用FORM确定临界失稳破坏面的概率进行初步的敏感性分析,从而确定模型输入参数对边坡稳定性的影响;利用Spencer极限平衡法求出失稳破坏面的F_s来评价功能函数G(X)的值,并计算可靠性指标。结果表明:考虑岩石参数的空间变异性比传统单一变量更能真实反映高风化岩质边坡的特征;利用LHIS能比传统的抽样方法明显减少模拟次数,提高效率;可靠性理论及概率稳定性分析方法比传统的极限平衡法更适用于评价岩土参数空间变异的高风化岩质边坡的安全性。     

锦屏公路边坡施工开挖及支护措施研究

针对锦屏公路边坡地质条件,首先判断边坡在施工期的失稳破坏模式,然后根据边坡破坏模式建立有限元数值模型,通过施工期及地震特殊工况下的应力场和变形场,提出相应的支护措施,在此基础上,对边坡稳定性进行评价,并对边坡的设计、施工工作的开展提供量化的技术支撑。     

岩质边坡稳定性的运动学分析

在岩质边坡中,大多数的失稳破坏主要受结构面控制,其基本破坏模式可分为3种:平面滑动、楔形体滑动和倾倒破坏。运动学分析在研究受结构面控制的岩质边坡稳定性中应用较为广泛,它是一种利用立体投影与矢量代数理论,在赤平极射投影图中初步确定边坡稳定性及破坏模式的方法。介绍了利用DIPS软件进行边坡运动学分析的方法,并以巴基斯坦某水电站厂房后边坡为例,进行分析和探讨。     

澜沧江某水电站控制性结构面对岩质边坡的失稳破坏影响

边坡的控制性软弱结构面是决定岩质边坡失稳破坏模式及稳定性的重要因素。为研究其对边坡的影响,以西藏某拟建水电站中坝址溢洪洞出口边坡为研究对象,运用野外现场调查、工程地质分析等方法对边坡岩体控制性结构面进行了详细分析,并选取典型剖面分析潜在不利滑移面,并运用刚体极限平衡法计算其稳定性。结果表明:边坡发育陡倾坡外优势结构面及一组中—缓倾坡外不利结构面,边坡破坏模式以滑移-拉裂型为主,以控制性不利结构面为边界。边坡可能产生四组潜在滑移面,边坡碎裂松动岩体SL12及SL14区域产生浅表层弯折、脆性倾倒破坏模式。稳定计算结果表明天然工况下边坡基本稳定,暴雨及地震工况下边坡控制性软弱结构面参数会大大降低,稳定性系数大幅减小,边坡可能发生失稳破坏。研究成果可以为水电站工程建设及设计提供一定依据。     

带帽PTC桩复合地基上路堤的稳定性数值分析

以福建省某浅海填方路堤采用带帽ＰＴＣ桩进行软基处理为背景,采用有限元强度折减法,分析路堤或桩的失稳破坏形式、常用等效平面模型存在的问题,并探讨了桩长、单桩桩位及加筋垫层对路堤稳定性的影响。研究表明:由于土拱效应,临界稳定状态时路堤边坡的塑性区在桩帽顶以上分块贯通,路堤边坡失稳破坏类似倾覆破坏;ＰＴＣ桩可能的破坏模式是倾覆破坏或弯曲破坏,而不是传统认为的剪切破坏,且根据受力特点不同,路堤地基中的桩可分为承压桩、弯剪桩、压弯桩、拉弯桩四类;等效的平面模型高估了桩的抗弯能力而低估其竖向承载力;桩位、桩长、垫层对路堤稳定性及其失稳破坏形式均有不同程度的影响。     

基于应变评价边坡-地基失稳的过程控制

传统的边坡监测手段主要是监测局部区域的水平位移, 然而应力和应变指标可更直观体现边坡的实时状态。根据光纤传感分布式监测技术的原理, 建立了边坡-地基数值模型, 采用水平应变的评价指标, 对其变形失稳过程开展了研究。结果表明:在加载过程中, 相对于水平位移指标, 边坡内部的水平应变指标可以更好地体现边坡的变形失稳过程并能够预测实际破坏的滑动面。坡体内部设置的6条水平测线中最大水平应变与稳定性系数呈较好的对数关系, 通过比较, 建议主要对坡中区域进行布线监控。此外, 引入水平应变加速度指标, 得到了与边坡稳定性系数的关系, 并可预测边坡-地基的稳定性劣化趋势, 进而实现过程控制。     

存在高渗透区域的堰塞坝渗流稳定性分析——以红石河堰塞坝为例

堰塞坝是由滑坡体土石材料快速堆积而成,没有经过充分固结,坝体结构松垮、组成物质松散,材料分布极不均匀,局部很可能存在由大颗粒组成的高渗透区域,在堰塞湖蓄水的高水头作用下可诱发渗流破坏(如管涌),进而导致坝体失稳。本文以汶川大地震中形成的红石河堰塞坝为例,通过分析高渗透区域对红石河堰塞坝渗流特性的影响规律,提出一种考虑高渗透区域存在的堰塞坝渗流稳定分析方法。该方法将渗流失稳定义为管涌和边坡失稳的循环发展过程,并针对土体材料和水力学参数设置管涌和边坡失稳临界条件用于判断渗流失稳发展情况。通过对红石河堰塞坝的分析发现,高渗透区域的存在对堰塞坝的渗流稳定是不利的。高渗透区域越长、渗透性越高、其位置越靠近坝体下游坡脚,堰塞坝的渗流稳定性越差。由于红石河堰塞坝坝宽坡缓,高渗透性区域的存在可引发局部管涌,但不会发生管涌及边坡失稳破坏;当坝顶宽度较小、下游边坡比较大时,坝体发生管涌和失稳连续破坏,最终导致漫顶溃坝。     

基于AHP-CRITIC的公路土质路堑边坡风险评估模型

公路沿线边坡具有数量多、灾害频、危害大等特点，如何快速分析评估公路土质路堑边坡安全风险性等问题尤为紧迫。通过总结公路土质路堑边坡的破坏模式与稳定性影响因素，归纳出该类边坡风险评估的关键因子与评估指标，引入层次分析法并基于指标的数据波动性与相关关系，构建出公路土质路堑边坡风险评估模型，通过CRITIC法，利用数据的差异性与冲突性对评估模型各指标权重进行优化。结合指标权重法提出的防护工程评价模型，完善公路土质路堑边坡评估体系，最终通过深圳市S359省道11个公路土质路堑边坡进行评估验证。评估结果显示：评价结果与专家判断结果的相似度达到90.90%,说明公路土质路堑边坡风险评估模型较为可靠。该风险评估体系弥补了边坡风险评估中将自然条件、危害程度与防护工程综合评估的空白，可为实际工程评估提供方法理论支撑。     

基于块体单元法的白鹤滩左岸边坡稳定性分析

左岸边坡强卸荷块体系统的稳定问题是白鹤滩水电站题重要工程技术问题之一。针对左岸边坡地形地质条件、变形特征及变形机理的研究,表明结构面组合的三维块体滑动失稳为其主要的破坏模式。常规刚体极限平衡法和连续介质力学方法在求解复杂块体系统稳定时均存在一定的局限性。以块体单元自动识别方法为前处理程序,建立白鹤滩左岸边坡块体系统三维模型,基于弹黏塑性块体单元法(BEM)计算特定块体强度储备安全系数,进行边坡稳定性研究,分析边坡控制性结构面及其关键块体,研究结果与常规刚体极限平衡分析和地质力学模型试验基本一致。块体单元法的分析成果为左岸边坡加固处理提供了依据,同时对复杂块体系统岩体边坡的稳定性研究具有一定指导意义。     

基于数值仿真的全强风化岩质边坡失稳机制研究

利用数值分析方法来分析边坡的稳定性正逐渐被人们所重视。以某公路边坡工程为例采用考虑地形变化的极限平衡法和考虑变形发展过程的有限元强度折减法相结合的方法对全强风化岩质边坡的失稳机制进行了研究。研究结果表明:边坡的失稳破坏机制表现为典型的牵引破坏,全强风化岩体遇水容易软化,边坡中前部抗滑段饱和时会导致岩体强度极大下降,对于边坡的稳定十分不利,中前部边坡失稳导致滑坡逐渐向上发展,牵引逐级发育,前一级潜在破坏为后一级的发展提供了临空空间。针对这种失稳机制,建议工程措施应重视阻滑段的疏排水,通过工程加固手段阻止第一级破坏发生。     

土质边坡归一化变形量失稳判据研究

为建立土质边坡失稳的微观机理和宏观位移之间的关系,应用有限元强度折减法,分析了失稳过程中土质边坡土体单元应力状态和整体稳定性的联系,定义了边坡渐进破坏时潜在滑动面上土体单元的应力差;分别采用塑性应变区贯通、特征点位移突变、应力差等不同失稳判据对均质土坡的稳定性进行判断分析,验证了不同边坡失稳判据间的一致性与统一性。通过单因素敏感性分析方法,分析了边坡几何参数(坡高、坡比)与物理力学参数(弹性模量、重度、黏聚力、内摩擦角和泊松比等)对极限状态下边坡坡顶水平位移的影响;结合归一化变量的变异系数法,构建了以变形量为基础,同时考虑几何因素与物理因素的土质边坡归一化失稳判据,提出了边坡稳定性的评价方法。     

基于重力增加法的边坡失稳破坏全过程模拟

边坡失稳破坏是渐进积累的过程,采用基于重力增加法的连续-离散耦合分析方法弥补了传统边坡稳定分析方法无法反映边坡岩体启动-滑动-堆积的渐进破坏全过程的缺陷。以红石岩边坡工程为实例,在边坡模型的表层岩体中引入界面单元,建立连续-离散耦合的边坡计算模型,模拟边坡临界破坏状态,得到安全系数和滑裂面,并将计算结果与刚体极限平衡法的分析结果进行对比。通过增加重力加速度,获得边坡失稳破坏的渐进破坏全过程。结果表明:2种方法得到的安全系数一致,最危险滑裂面的位置和形状基本吻合,证明基于重力增加法的连续-离散耦合分析方法用于边坡失稳破坏具有可行性。极限平衡法仅用于分析临界失稳状态,不能预测后续滑块的形成,而连续-离散耦合分析方法能进一步模拟边坡临界失稳状态后的边坡破坏全过程,为边坡治理提供有效参考。     

基于非饱和－饱和渗流的降雨入渗边坡稳定性分析

对于雨水入渗导致的土质边坡稳定性问题,基于土质边坡非饱和－饱和渗流和ＤＰ５本构模型,引入非饱和土的基质吸力分量、抗剪强度方程和渗流方程,进行了非饱和－饱和渗流场与应力场耦合的边坡稳定性数值分析。结果表明:降雨入渗后,在土体历经由非饱和状态向饱和状态转变的过程中,土体的重度增加导致附加应力增加,饱和度增大致使基质吸力减小,渗流与应力的耦合作用增大了边坡的不稳定性;边坡滑移破坏开始在饱和的表层区域出现,滑移破坏从浅层渐近向深层发展;塑性破坏在坡脚部分最先出现,由坡脚逐渐向坡顶延伸,最后塑性区域贯通并扩大,造成边坡失稳。研究结果可为工程实践提供有效实用的依据和方法。     

水利工程楔形体稳定性分析及支护优化处理

岩质边坡失稳是山区坡体破坏的主要形式,而楔形体破坏是岩质边坡失稳的一种常见破坏模式。利用赤平极射投影对多组结构面的边坡进行定性分析,筛选出优势结构面,利用Swedge软件对优势结构面组合的楔形体进行稳定性分析。计算结果表明,结构面J4和J8组合时,该组合形式形成的楔形体易发生潜在滑移,需要对其进行支护处理。利用Swedge软件进行优化支护分析,计算得到最优化的锚杆支护产状为313°∠69°,最优化的锚杆支护位置与结构面交线是垂直的,符合工程实际要求。     

水位升降与水下冲刷作用下边坡破坏试验研究

库岸边坡失稳与破坏往往造成严重的人员伤亡与巨大的经济损失,导致边坡失稳与破坏的因素多种多样。通过开展4种不同含砂量的下蜀黏土均质边坡失稳滑塌破坏室内模型试验,分析了水位升降与水下冲刷侵蚀对边坡失稳滑塌破坏产生的影响,进行了4种不同含砂量的下蜀黏土试样水下崩解试验。结果表明:边坡自身土体成分构成对边坡的稳定性有重要影响。在水位升降与水下冲刷作用下,纯下蜀土均质边坡稳定性最好,边坡土体含砂量越大,边坡抵抗水位升降与水下冲刷的能力越弱,边坡失稳滑塌破坏的时间越短;水位升降与水下冲刷对边坡稳定性的影响随边坡土体含砂量的不同存在很大差异,随着边坡土体含砂量的增大,水下冲刷作用对边坡失稳滑塌破坏的影响越来越小,水位升降作用对边坡失稳滑塌破坏的影响越来越大。不同含砂量试样在水中的崩解情况区别很大,含砂量小的下蜀土试样在水中的崩解较慢,随着土体含砂量的增大,试样崩解速度越来越快。     

水位变化对库岸边坡稳定性影响的研究

为了研究水位变化对库岸边坡稳定性影响,采用模型实验方法研究坡比、坡前水位降速等因素对边坡的渗流场及稳定性的影响规律,对比分析试验。结果表明,坡体内由坡内指向坡外的渗流,是引起边坡失稳破坏的主要因素。且渗流力随着坡前水位降速、坡度的增大而增大,不利于坡内孔隙水压力的消散,使得坡内外水位滞后现象明显,从坡内浸润线的变化趋势中可以得到验证。由此获得在不同水位降速下,不同坡比边坡的失稳破坏机理,对边坡工程稳定性分析具有一定的参考价值。     

基于颗粒流的顺层岩质边坡稳定性分析

边坡稳定性评价是水电站库区建设及安全运行的一项关键内容。针对颗粒流方法在边坡稳定性分析的定量研究,以青海省某水电站库区边坡为研究对象,构建颗粒流模型,采用强度折减法分析评价边坡稳定性,并模拟得到边坡从变形到失稳破坏的全过程,从变形过程和变形特征方面分析了边坡的失稳破坏机理。结果表明：砂岩层未发生滑动,滑动面为砂岩层和板岩层的交界面,滑面中出现的裂纹主要以拉剪裂纹为主;边坡坡脚对抑制边坡变形起到关键作用,在施工时应尽量避免切脚开挖,研究结果与滑坡变形破坏实际较为相符,可为水电站边坡施工及安全运行提供参考。