某顺层岩石滑坡变形机理与治理方案比选研究

山区公路修建过程中常见顺层岩石边坡,尤其是软岩顺层边坡或分布软弱夹层的顺层边坡,处理不当易引发坡体失稳变形。本文就平华公路一处典型的顺层岩石滑坡进行分析论证,根据坡体的地质结构特征与滑坡的变形机理提出三种治理方案,并从技术与经济两方面进行分析比选,最终推荐顺层刷坡与锚固工程结合的综合治理方案,快速有效根治了该处滑坡病害。     

某具有软弱夹层的反倾岩坡变形特征探索

反倾岩坡的结构面倾向与边坡倾向相反,通常认为反倾岩坡的稳定性较强,因此相对于顺倾向坡而言,对反倾岩坡的研究较少,但工程实例表明对反倾边坡的稳定性研究意义重大。当反倾岩坡中有软弱岩层时,软弱结构面会对坡体变形产生影响,因此借助内、外观测成果对一具有软弱夹层的反倾岩坡进行研究,对其变形特征和变形机制进行分析。研究结果表明边坡在开挖过程中变形呈现"点头"现象,且在边坡变形体后缘出现拉裂缝。由于存在较厚的软弱层,坡体在倾倒变形的同时对软弱岩层压缩产生压缩蠕变,所以坡体整体变形模式为压缩-蠕变、倾倒-拉裂复合模式。软弱岩层对坡体变形具有一定控制作用,支护效果说明对穿锚索可以有效地约束坡体变形。     

汤屯高速公路顺层岩质边坡变形机制分析及治理对策研究

通过对汤屯高速公路顺层边坡现场工程地质条件的系统调查,首先对边坡的岩体结构类型及其成因机制、结构面与坡面组合特征进行细致研究,在此基础上通过FLAC^3D数值模拟,结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明,边坡处于滑移弯曲–滑移拉裂复合型滑坡的初始阶段,边坡的变形受层间软弱夹层及岩体结构控制作用明显,坡体中上部块体沿层间软弱夹层产生滑动,受下部岩体约束,在坡体最薄弱部位–开挖面附近产生弯曲变形;受弯曲部位推力作用,第一级边坡碎裂岩体中逐渐产生剪切滑动面,并与弯曲部位岩体中滑移切出面贯通,最终破坏。基于变形机制分析的治理措施将重点放在控制碎裂岩体和潜在剪出口的变形上,监测结果表明,边坡达到稳定性要求。     

含软弱夹层顺层岩质边坡动力破坏模式的能量判识方法研究

基于希尔伯特–黄变换和边际谱理论,进行了含软弱夹层顺层岩质边坡的大型振动台试验,并利用试验结果对含软弱夹层顺层岩质边坡动力破坏模式的能量判识方法进行了研究,结果表明:边际谱峰值和特征频率的变化能清晰地表征边坡内部的震害损伤发展过程;地震作用下含软弱夹层顺层岩质边坡的损伤首先出现在坡肩位置,随着地震动强度的增大,震害损伤逐渐向低高程发展,最终边坡在坡体中上部相对高度0.56处沿软弱夹层顺层剪出,试验中坡面的位移监测结果表明坡体中上部位移出现陡增时刻晚于坡肩,边际谱分析结果与位移监测结果吻合较好;坡面附近的震害程度强于坡体内部;边坡中下部特征频率发生突变,表明坡体中下部为边坡动力响应的不连续带;含软弱夹层顺层岩质边坡的破坏形式主要表现为边坡后缘垂直的拉裂破坏和沿边坡中上部相对高度0.56处软弱夹层的剪切滑出破坏,边坡的破坏模式为拉裂-滑移-崩落式。本文提出的能量判识方法对识别边坡的破坏模式具有一定的指导意义。     

顺层挖方边坡松弛区及稳定性数值模拟分析

为有效的研究砂泥地互层的顺层坡体在人类开挖工程影响下的失稳特征,本文以山西省长晋高速公路K31+160~K31+460段顺层滑坡为例,通过Geo-slope软件数值模拟了该顺层坡体在边坡开挖后,防护工程没有及时对坡体损失的稳定度进行补偿,造成坡体的自身锁固作用削弱,使坡体在自身势能作用下发生的松弛范围,及坡体沿处于塑性变形区的软弱层发生滑动变形的特征进行了数值模拟;并根据后续工程为有效的补偿或提高坡体的稳定性,根据施做工程对坡体的位移、应力等进行有效限制、防止坡体由于蠕变及松弛而导致坡体中塑性区出现直至贯通的情况进行了有效的数值模拟。依据8年来坡体的良好稳定性证明,通过数值模拟指导顺层挖方边坡的工程治理是有效的,对顺层挖方边坡松弛区及坡体在工程加固前后的稳定性数值模拟分析是合理的,可行的。     

基于AutoCAD Civil 3D的滑坡灾害预警及防治工程设计与施工

以贵州地区关岭组地层中顺层高挖方边坡工程为例,利用AutoCAD Civil 3D的曲面工具建立了边坡的三维空间地质模型,基于建立的三维空间模型,实现了坡体软弱结构面的识别,反演计算了软弱结构面的力学参数,并成功对边坡的设计与施工提供了准确指导,成功对边坡滑坡灾害实现了早期预警。     

不等厚互层顺层磷矿高边坡变形机制研究

以云南晋宁磷矿东采区顺层高边坡为研究对象,通过现场勘察,对现场滑坡形态、破坏情况、滑面及滑体特征等进行分析,并从地质、力学角度上分析滑坡变形破坏特征、力学机制及滑坡演化形成过程。最后采用离散元分析验证。研究结果表明:滑坡变形破坏模式为滑移—拉裂破坏,降雨及磷矿开采是滑坡滑动的重要诱因。磷矿层开采坡前缘切断岩层,形成临空面,岩体卸荷松弛发育裂隙,雨水下渗到全风化粘土层面附近富集,层间含水化强的物质,在长期浸泡软化、不等厚互层差异风化等作用下,岩体力学性质大幅衰减,滑体沿软弱层面向临空方向滑动,坡体后缘岩体被拉开,形成张拉裂缝,软弱滑动面贯通,边坡发生变形破坏,主要是以岩石的拉张破坏为主,拉应力对岩石的破坏起主导作用。从计算的位移、滑动形态、变形速率及应力分布判断,滑坡的变形机制为滑移—拉裂破坏模式。其研究成果为矿区高边坡稳定性分析及加固设计提供一定参考依据。     

湘南地区某红粘土边坡开挖过程稳定性分析及其监测应用研究

红粘土边坡在湘南地区广泛分布。本文以湖南省郴州市某红粘土边(滑)坡为研究对象,通过对边坡的深部位移监测,分析研究了滑坡产生的地质条件、软弱夹层、结构面参数、裂缝的发展等。同时在此基础上提出了处治滑坡的措施,结合边坡深部位移监测评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定程度,对于已滑动的边坡体掌握其演变过程,并做出有关预报,为业主、施工方及监理提供预报数据,跟踪和控制施工进程,并对原有的设计和施工组织的改进提供最直接的依据,合理分析采用和调整有关施工工艺和步骤,做到信息化施工和取得最佳经济效益。     

含弱层边坡分区滑动破坏模式及演化规律研究

含弱层岩石边坡的破坏模式及滑坡机制对露天矿边坡稳定性研究具有重要意义。基于极限平衡理论建立含弱层岩石边坡分区滑动力学模型,将弱层上部坡体分为稳定区–欠稳区–失稳区,推导三区力学平衡方程与坡体稳定差函数,研究含弱层边坡分区稳定性的影响因素,揭示欠稳区是形成大型滑坡的关键区域。并进行边坡分区滑动破坏过程的底摩擦模型试验,验证了理论结果。研究表明:分区滑动破坏是含弱层岩石边坡的典型破坏模式,弱层倾角是影响稳定区–欠稳区–失稳区三区分布的决定性因素,坡体欠稳区后端对倾角的敏感性较高。倾角较小的坡体三区分布较为均匀,倾角较大的坡体,角部稳定性越低。最后,以弓长岭露天铁矿何家采区北帮滑坡为背景,验证了分区滑动破坏模式的准确性,研究成果可为类似含弱层岩石边坡稳定性的研究和治理提供借鉴。     

兰永一级公路顺层滑坡抗剪强度参数确定及应用

兰永一级公路工程修建过程中在路堑边坡开挖时形成了顺层边坡,以K23+520处的大型顺层滑坡最为典型。由于岩土体抗剪强度参数在边坡稳定性分析和加固设计中不可或缺,为了更好地实现其余类似边坡的加固设计和稳定性分析,以K23+520处的滑坡为研究对象,提出含有软弱夹层的顺层滑坡结构面上抗剪强度参数的确定方法:对已知一个滑动面位置的滑移–拉裂破坏模式下的顺层滑坡,通过结合顺层滑坡失稳条件(临界高度、局部稳定系数)及变形破坏特征对满足刚体滑移模型下的多组强度参数进行逐步修正,得到了满足工程应用要求的强度参数取值,并将结果用于类似边坡的加固设计和稳定分析。方法不仅适合兰永一级公路K23+520处顺层滑坡结构面上抗剪强度参数的确定,还适用于类似滑坡工程强度参数的确定,具有一定的工程实用价值。     

不同降雨条件下顺层边坡力学响应模型试验研究

 为研究降雨条件对顺层边坡坡体内部力学响应特征的影响,结合叠加喷洒降雨技术和光纤光栅监测技术,开展不同降雨类型及支护条件下顺层边坡的地质力学模型试验,分析雨水入渗对于坡体位移、孔压力以及支护结构受力的影响等。试验结果表明,对于无支护边坡,在短时间暴雨条件下,位移和孔压力变化主要发生在降雨期间的坡体表层附近,坡体表层前端处雨后位移的增幅较大且孔压力的消散较快,坡体稳定性的主要影响因素是超孔压的累聚和消散;在长时间小雨条件下,位移和孔压力的影响范围逐渐向深部扩展,雨后位移仍保持较大的增长速率但孔压力消散较慢,坡体稳定性的主要影响因素是雨水入渗软化软弱夹层。相对于无支护边坡,有支护边坡的坡体位移和孔压力均显著减小,这主要是由于支护结构的施加限制坡体表面裂缝的扩展,从而减弱雨水的入渗,在总降雨量相同的情况下,短时间暴雨条件时支护结构的受力较快达到稳定,长时间小雨条件下支护结构的受力调整的速率较慢,在降雨试验结束6 h后,坡体前端推力最大值出现的位置不同,前者最大值出现在顶层,后者最大值出现在中层,且后者相应位置处的数值是前者的1.5～1.7倍。试验成果对于类似边坡工程的施工设计及加固维护具有参考意义。     

中等倾角顺层边坡地下开挖失稳模式研究

研究地下开挖条件下中等倾角顺层岩质边坡的失稳模式,可为相似地形的边坡防护设计提供依据。通过UDEC数值模拟和相似模型试验分析边坡开挖后的位移数据,揭示了地下开挖条件下中等倾角顺层边坡的变形特征。结果表明:开挖区近坡顶侧的岩体所受开挖影响较大,开挖区上方岩体塌落导致坡表塌陷,并带动后方坡体产生顺层滑移。其失稳模式为坍塌—滑坡破坏,工程人员应在开挖工程中对开挖区顶部进行喷浆支护并对后方坡体进行锚杆支护防止灾害产生。     

深圳某边坡工程滑坡实例及原因分析

介绍了深圳某边坡顺层滑坡的工程背景,结合边坡工程原设计、运营工况初步讨论了导致滑坡的因素。基于极限平衡原理,采用Geo-Slope/w软件反算了顺层滑坡层间软弱带的抗剪强度参数,并分别对边坡饱和状态、锚索失效状态以及同时考虑饱和与锚索失效状态的三种工况进行了稳定性分析,分析结果表明,层间软弱带在饱和工况下,边坡稳定安全系数显著降低,同时在饱和与锚索失效工况下,边坡稳定安全系数小于1.0,即边坡处于不稳定状态。研究成果较好地阐释了本次滑坡事故的原因,为该滑坡的后期治理提供了理论依据,对同类型顺层滑坡的成因机制分析和防治具有一定参考意义。     

含软弱夹层的缓倾红层边坡切坡失稳特征数值模拟研究

含软弱夹层的缓倾红层边坡由于其岩性特殊,切坡开挖常导致其结构面外露于临空处,边坡上部易沿软弱结构面发生滑移.为了预防此类滑坡失稳和指导工程施工,采用有限元数值模拟软件Midas GTS/NX对含软弱夹层的缓倾红层边坡切坡失稳特征进行了分析.结果表明:坡体内应力会随着切坡而重新分布,大小主应力在开挖面附近发生偏转;未开挖至软弱夹层时,坡脚处出现剪应力集中现象,而开挖至软弱夹层以后,软弱夹层面会出现拉应力集中现象;含软弱夹层的缓倾红层边坡切坡过程以水平位移为主,竖直位移较小,同时软弱夹层开挖面附近位移最大,而夹层以下部分位移不明显,因此切坡后坡体变形主要集中于夹层及上部岩层,施工时应进行重点监控;边坡稳定性系数随切坡进程不断降低,当软弱夹层被开挖以后,坡体稳定性系数大幅下降,夹层以上的岩体易沿软弱泥化夹层发生滑移,工程中对于此类边坡需提前采取相关措施进行支护处理.     

郴州市某高边坡过程稳定性及处治措施分析

通过对郴州市某路堑高边坡现场工程地质条件的系统调查,首先对边坡的岩土结构及其成因机制、过程稳定性进行细致研究,在此基础上结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明,边坡处于蠕动滑移阶段,边坡的变形受层间软弱夹层控制作用明显,坡体中下部覆盖层沿层间软弱夹层产生滑动;受已发生滑动的覆盖层推力作用,第一级、第二级边坡岩土交界面逐渐产生剪切滑动面,逐渐贯通,最终破坏。基于变形机制分析的治理措施将重点放在控制滑动体和坡脚的变形上。     

软弱基底排土场边坡破坏模式模型试验研究

为了全面分析软弱基底排土场边坡潜在破坏模式及渐进破坏全过程,开发模型试验的非接触测量系统,其中,图像采集子系统获取试验过程中的高清照片,测量分析子系统基于散斑技术和追踪技术获取模型表面位移场和标志点时程曲线。基于模型试验的非接触测量系统,对软弱基底排土场边坡开展一系列底摩擦试验,试验结果表明,软弱基底排土场边坡的破坏具有渐进性,破坏始于坡脚,并沿着基底软弱层向坡体深部逐渐扩展,最终在坡体后部形成贯通滑面,边坡发生整体滑动。破坏裂缝可以分为2种类型:错动裂缝,裂缝主要为错动变形,并伴随水平分离,主要分布在坡体内部;拉张裂缝,裂缝主要为水平分离,并伴随错动变形,主要分布在坡体后缘。研究结果为软弱基底排土场边坡稳定性评价方法和防治措施的选择提供了依据。     

降雨条件下含软弱夹层土坡的离心模型试验研究

进行了降雨条件下含软弱夹层黏性土坡的离心模型试验。试验主要研究了降雨条件下坡体的吸力和变形规律,重点分析了软弱夹层对坡体的影响。测量了含软弱夹层黏性土坡的位移和土坡内一点的吸力。试验结果表明由于软弱夹层的遇水软化和高渗透特性,降雨后含软弱夹层黏性土坡在软弱夹层发生滑出。降雨条件下含软弱夹层黏性土坡的变形可以分为均匀变形、错动阶段和滑坡3个阶段。对降雨过程中的吸力变化与坡体应变变化进行了分析,表明可以通过坡体中各点应变的发展反推出降雨入渗时刻和分布。软弱夹层的存在造成了降雨入渗分布的变化,导致了坡体错动带在该处不再连续,并降低了边坡的稳定性。     

降雨对滑坡形态影响的宏细观分析

进行人工降雨诱发边坡滑坡的模型试验,着重研究不同降雨强度对滑坡形态的影响。基于不同降雨强度下边坡发生滑坡的破坏过程,利用高速动态数据采集仪和孔隙水压力传感器进行孔压量测;利用土体水分传感器监测降雨过程中坡体内部含水率的变化情况,研究含水率和饱和度对滑坡形态的影响;并结合细观组构变化进行水土作用机理分析。研究结果表明:不同降雨强度下坡体发生滑坡的宏观破坏形态、孔压变化规律不同;随着降雨强度的增加,坡体滑坡形态从牵引式向推移式转化;牵引式滑坡形成机理为坡脚发生渗透破坏,坡体失去坡脚支撑作用而分层下滑;推移式滑坡形成机理为坡体上部雨水聚集导致孔压上升、土体强度降低,当下滑力大于抗剪强度时,上部土体挤压下部土体,突然整体滑动。本文研究有助于工程中对降雨诱发滑坡的预防和治理。     

黄山石灰石矿山台阶边坡稳定性分析

黄山石灰石矿山边坡是典型的顺层边坡,坡体内发育的多层软弱夹层可能切割工作台阶边坡,是矿山开采的潜在不稳定因素。采用极限平衡法,考虑降雨和爆破震动两个因素,探讨边坡的破坏条件,分析在天然工况、天然加暴雨工况、天然加爆破震动工况下边坡的稳定性情况,计算发现降雨是影响边坡的最主要因素,在矿山开采施工中需采取适当的防水、排水措施,防止雨水入渗,从而避免边坡发生破坏。     

三维非饱和土滑坡稳定性影响因素研究

三维空间结构和土体非饱和状态,对滑坡稳定性评价具有至关重要的影响。为了深入研究影响三维非饱和土滑坡稳定性的主要因素,以标准算例的三维扩展模型为例,考虑非饱和土的弹塑性本构模型和Fredlund强度准则,开展边坡稳定性数值模拟研究。从外因和内因两个方面,探讨了雨水入渗引起的负孔隙水压力分布和地下水位线的改变以及滑面深度、强度参数等因素对三维非饱和土滑坡稳定性的影响规律。研究结果表明:采用三维分析方法能反映坡体的空间应力状态和滑面的空间形态,各分析因素对滑坡稳定性的影响程度依次为参数?的改变、雨水入渗导致吸力丧失、滑面深度,且?的影响随着滑面深度而增大,而雨水入渗对浅层滑坡的影响较大。