云盘头滑坡变形破坏机制研究

缓倾顺层岩质边坡由于其岩层倾角较缓,具有不易察觉其失稳且识别难度大的特点。以一个典型的缓倾顺层岩质边坡(贵州云盘头滑坡)为例,基于工程地质勘察,建立边坡地质模型,并结合底摩擦试验、二维离散元和有限元模拟等方法,探讨云盘头滑坡的变形破坏机制。结果表明:云盘头滑坡的变形破坏过程可分为微裂纹发育阶段、裂纹拓展阶段、滑体变形阶段与完全破坏阶段,并在坡脚存在关键块体;滑坡形成的主要原因是,坡体经过开挖导致软弱夹层出露,坡体内部发育垂直于软弱夹层的拉裂纹并将滑体分割成块体,随着坡脚关键块体向临空面滑移,后部次级块体随之移动并产生多米诺骨牌效应导致坡体发生整体滑移,变形模式属于典型的滑移-拉裂式。研究成果为探究缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏有现实意义。     

软弱基座型滑坡形成机制离散元数值模拟研究

软弱基座型斜坡具有“上硬下软”的双层坡体结构,其变形破坏方式和失稳模式也较为复杂。为了详细分析该类型边坡的变形破坏机制,以具有此类坡体结构特征的一库区古滑坡为例,在现场调查的基础上,采用地质分析法和离散元数值模拟方法研究天然、降雨和地震条件下边坡的变形破坏过程。结果表明:活跃的地质时期、陡峭的地形、复杂的地质构造和双层的坡体结构特征构成了该滑坡形成的必要条件,降雨和地震是诱发滑坡的主要外界因素;滑坡表现为倾倒变形和滑移－压制拉裂的复合型失稳模式;利用离散元数值模拟研究了坡体在天然重力、降雨和地震等不同条件下的变形破坏过程,计算结果显示降雨和地震均会导致滑坡发生,其中地震型滑坡具有持续时间更短、发生规模更大、运动距离更远的特点。     

锦屏一级水电站猴子崖边坡三维非连续变形数值模拟

利用5m等高线建立真实的三维地质模型,对锦屏一级水电站右岸下游河道猴子崖边坡进行了三维非连续变形数值模拟,计算比较了在天然状态和泄洪雾化雨作用下坡体内及结构面上的应力、变形及塑性区分布情况,分析了边坡可能的滑动趋势及滑动范围。计算结果表明,猴子崖边坡在天然状态下即具有较明显的块体失稳范围,其范围与前期地质判断基本一致。在泄洪雾化雨作用下,坡体应力场逐渐恶化,块体失稳边界形成,通过对位移场的判断,可进一步明确失稳块体的范围。结构面和坡体节理方向塑性区有较大扩展,块体具有明显的失稳下滑趋势,需要对该部分岩体加强支护,做好防排水措施。     

类土质边坡失稳机理分析与稳定性研究

类土质边坡工程特性及稳定性明显区别于一般的均质土边坡和岩质边坡,实际生产项目中,工程技术人员多将其视为一般的均质土边坡进行勘察、设计,造成了设计浪费或设计失败,因此对类土质边坡变形的地质力学模式及失稳机理的研究具有实用价值。以重庆市合川区狮滩镇洞堂湾边坡为地质原型,在对边坡赋存的地质环境条件、边坡的坡体结构特征、变形破裂特征分析的基础上,得出该类边坡变形的地质力学模型为渐进后退式蠕滑-拉裂;边坡失稳机理分析结果表明该边坡多发生在暴雨或持续降雨期间,有一定的滞后特征,边坡失稳多受坡体中倾外的缓倾结构面及陡倾的裂隙面控制。最后采用平面滑动法对该边坡进行稳定性分析和评价,计算结果与边坡的变形破裂特征基本相互吻合。     

陡倾顺层岩质斜坡动力倾倒变形机理研究

通常认为顺层岩质斜坡动力变形破坏以滑移—拉裂、滑移—弯曲模式为主,但是通过现场调研发现,在陡倾顺层斜坡中存在一类特殊的动力变形破坏方式——倾倒变形。为了得出该类型斜坡动力倾倒变形机理,以四川汶川县水磨沟陡倾软硬相间顺层斜坡在"5.12"汶川地震作用下失稳为例,在充分总结滑坡区工程地质条件和分析其动力破坏特征后,利用二维离散元数值模拟方法开展研究。结果表明:在地震荷载作用下,在斜坡表面PGA放大系数随着高程的增加总体表现节律性变化,在坡肩呈现峰值;斜坡失稳机理为坡内软岩和硬岩差异式拉剪破坏导致层面抗剪强度急剧降低,岩土体沿优势层面下滑;由于坡体下部岩层锁固作用,坡体向下滑动受阻,坡脚附近岩土体翘曲隆起,而坡顶震裂松弛岩土体在巨大地震惯性力下沿优势结构面滑动剪出过程中,受坡肩"关键块体"阻挡而向临空面发生倾倒变形,整个斜坡发生滑移—下部弯曲—上部倾倒式失稳破坏。研究成果为类似地区的边坡工程地震失稳分析提供参考和依据。     

层状岩坡变形破坏及其治理的离散元分析

某大型水电站为顺倾层状人工高边坡,坡体软弱层面、断层、节理和后缘陡倾卸荷张裂隙对坡体稳定性影响大,在自上而下的挖坡过程中,局部坡体发生了失稳座滑。本文分析了边坡的地质条件和岩体结构特征,采用离散单元法模拟了边坡的变形破坏过程,探讨了坡体的变形破坏机理;研究了在滑坡体上继续挖坡,坡体可能发生的变形破坏形态;另根据坡体变形破坏机理及后续开挖边坡可能发生的变形破坏形态,基于离散元数值模拟优化了边坡预应力锚杆和抗滑桩的工程加固支护措施,确保了边坡稳定,监测表明,后续坡体开挖及开挖完成后未出现明显变形破坏迹象。     

地震作用下岩质边坡变形破坏效应研究

文中以汶川地震灾区公路沿线的裕丰岩边坡为例,采用有限元模拟软件对该高边坡进行模拟分析,研究地震作用下岩质边坡的变形破坏过程。分析了坡体关键位置位移和应力变化,通过分析得出:在边坡水平方向上随着坡深的增大应力会增大,在坡表达到最小。边坡垂直方向上应力会随着高程的增加而减小,在坡顶达到最小,坡脚处最大的发展规律。而且在边坡拐点、转折端会产生应力集中,这些地方是边坡失稳的起始位置。坡体内最大的水平和垂直位移发生在边坡的中上部和坡体表面。上述规律对于防治地震作用下边坡的变形破坏效应具有指导作用。     

顺层边坡演化状态与稳定性分析

根据对不同摩擦状态相互作用联系起来的双滑块边坡系统的分析,探讨了边坡演化状态对其稳定性的影响。结果表明:顺层边坡的失稳过程具有多物理量控制的特点,与坡体潜在滑面上摩擦滑动本构方程的状态控制变量密切相关;当边坡系统由多部分组成时,系统中任何一个或几个块体失稳都会改变原来边坡系统的结构功能和特性;边坡系统中,影响控制变量的因素体现为系统的几何控制因素和系统的物理力学性质两方面,对于边坡系统而言,一般几何控制因素不会发生剧烈的变化,但物理力学性质的改变则相对容易发生,如大量的边坡失稳正是地下水的作用改变了滑坡以及坡体的性质所诱发。     

某多次开挖边坡治理失效机制分析

朝天中学滑坡位于朝天区朝天中学后山斜坡中下部,为一牵引式开挖型滑坡。2010年-2012年该滑坡由于两次开挖和极端降雨因素的影响,出现了多次失稳变形迹象。正确认识滑坡变形机制及演化过程是预防及治理滑坡地质灾害的重要前提,基于现场详细的调查和滑坡资料,并结合数值模拟方法,对朝天中学滑坡发生多次的变形失稳机制及其演化过程进行了分析,研究成果表明:首次切坡条件下,边坡沿原生结构中最"活跃"的基覆界面发生了牵引式堆积层滑坡失稳;在第二次切坡和部分加固手段实施后,由于坡体临空条件和自身结构的改变,促使坡内应力向深部转移,边坡也因此转为沿强-中风化接触面发生失稳的牵引式滑坡;鉴于前两次边坡失稳对坡体自身完整性的破坏,又逢区域性极端降雨,大量地表水的入渗致使坡体抗滑力和下滑力的此消彼长再次造成了边坡整体严重失稳。     

水库高陡边坡滑坡体ANSYS有限元模拟分析

对于地形较陡、坡角较大的水库边坡在雨水侵蚀、外力作用下裂隙会充分发育,坡体极易失稳,目前较为有效的措施是对坡角较大的水库边坡进行削坡处理。通过对汤河水库易滑坡体在自然状态下削坡前后与暴雨状态下削坡前的边坡体进行ANSYS有限元软件模拟分析。结果表明,自然状态下边坡削坡之后X与Y方向的位移变形量、应力大小、应力集中效应都会比削坡之前降低;滑坡体削坡前在暴雨雨水侵蚀下坡体X与Y方向的位移变形量、应力大小、应力集中效应都比自然状态下要大。     

碎石对土石混合体无侧限力学特性影响研究

土石混合体通常是构成库区边坡、滑坡及坝基的主要岩土体材料,其物理力学性质要较一般的土体或岩体更复杂,是目前岩土力学及地质工程界共同面临的难题。通过制备一定含石量的土石混合体试样进行无侧限条件下单轴压缩试验,研究了碎石对土石混合体单轴压缩强度及变形破坏模式的影响;结合数值模拟方法,进一步分析碎石分布对土石混合体整体强度的影响机制。研究成果表明土石混合体的单轴抗压强度及变形破坏特征受含石量及碎石分布的控制,随着含石量的增加,单轴抗压强度降低,破坏模式由单裂纹开裂变为多裂纹开裂破坏,同时裂纹贯通时间有所增加。     

白鹤滩电站左岸强卸荷区边坡稳定试验研究

针对岩质高边坡的稳定问题,提出了基于变温相似材料的降强法与倾斜抬升超载法相结合的综合法模型试验方法,建立了边坡稳定综合法试验安全评价方法,并针对白鹤滩电站左岸强卸荷区高边坡的稳定问题开展试验研究。通过典型剖面及卸荷区边坡的2个模型试验,获得了边坡在底滑面降强后的变形特性和破坏机理,揭示了缓倾结构面是影响白鹤滩边坡稳定的控制性因素,其失稳模式为滑移—拉裂的块体滑动破坏。试验结果表明,在底滑面前缘区域布置混凝土置换洞,可有效增强底滑面抗剪能力、减小边坡变形、阻止滑块形成,加固后的边坡稳定安全系数为K_SC=1.42～1.58。研究成果为白鹤滩边坡工程的安全评价和加固处理提供了科学依据,同时也为类似边坡工程提供参考。     

反倾层状岩质边坡倾倒变形时空演化特征研究

为研究反倾层状岩质边坡倾倒变形时空演化特征,以硝洞槽岸坡为研究实例,首先在工程地质资料调查分析基础上对岸坡进行倾倒变形空间分区分析,然后基于地表位移监测资料分析岸坡不同区域倾倒变形随时域变化特征,最后对地表离散位移监测点采用距离反权重插值法得出岸坡倾倒变形位移演化云图,综合分析岸坡倾倒变形时空演化特征。研究结果表明:(1)岸坡前部以水平变形为主,后部以垂直变形为主,岸坡整体变形受控于前部水平变形;(2)岸坡中部条带区域变形控制着岸坡整体变形演化过程,岸坡整体变形滞后于岸坡中部变形,中部条带状变形区位移的增加会诱发后期岸坡整体位移的增加,推断该带状区为倾倒变形锁骨段。     

块体滑落模型实验与三维数值分析

针对岩体边坡块体滑落过程,利用自行研制的变角度空间块体滑落模型平台,开展块体滑落系列实验,并与基于离散元法开发的3DEC程序对岩质边坡进行三维模拟分析,建立关键块体的非连续变形动态分析模型,模拟了块体滑落过程,得到动态位移图,最终得到楔形块体双面滑落与单面滑落的分界角度在40°～50°这个区间,对边坡工程的开挖支护有一定借鉴意义。更多还原     

反倾岩质边坡弯曲倾倒-剪切滑移破坏分析方法研究

目前反倾岩质边坡弯曲倾倒破坏分析方法仍以基于极限平衡理论的悬臂梁模型为主,但大多未考虑坡脚岩层的剪切破坏。为准确评价该类边坡的稳定性,建立考虑坡脚岩层剪切破坏的分析计算方法。首先,根据岩层变形破坏特征,将边坡分为后缘稳定区、中部弯曲倾倒区和前缘剪切区3个区域;其次,建立弯曲倾倒-剪切滑移破坏模式的稳定性分析方法;最后,通过工程实例验证,并进行参数分析。研究结果表明:提出的分析方法与工程实际符合性较好;边坡在倾角较陡、坡角较大时稳定性最差,坡角对边坡稳定性影响大于岩层倾角的影响;岩层厚度及层面内摩擦角增加有利于边坡稳定性,且会扩大坡脚剪切区范围。研究成果对反倾岩质边坡破坏的防治具有实践指导意义。     

岩质边坡倾倒破坏的非连续变形分析

岩质边坡倾倒破坏存在块体的滑移、转动,及块体本身的折断。常规的离散元、非连续变形分析方法(DDA)虽然擅长处理块体的滑移和转动,但不能模拟连续体本身的破坏。然而通过在DDA方法中引入虚拟节理和真实节理的概念(即DDARF方法),用真实节理表征岩体中已经存在的天然节理、层面等,用起粘结作用的虚拟节理表征连续体。该方法可模拟连续体的变形及连续体的破坏。为此,首先对DDARF方法中的虚拟节理模型进行了着重的介绍。然后利用DDARF方法对龙滩边坡倾倒破坏的离心模型试验进行研究。研究结果表明,反倾块体的下部几乎没有明显的位移,而位于破坏面以上的部分产生明显的倾倒位移,导致在反倾块体的中部发生弯折破坏,形成贯通整个坡体的破坏面。数值模拟结果与离心模拟试验结果吻合得很好,验证了DDARF方法的有效性。     

三峡工程升船机及临时船闸边坡稳定性计算分析

 升船机和临时船闸的基础岩体地质条件较为复杂。在对地质和设计条件作出合理概化的基础上，采用三维弹塑性有限元计算法，分析了开挖过程中岩体的变形与应力状态，探讨了升船机和临时船闸区段中升船机北坡、上闸首、中隔墩及临时船闸南坡等各个关键部位的岩体稳定性。有限元数值分析结果表明，各个部位在开挖过程中均有1～2.54 cm的卸荷回弹，最大变形为2.54 cm，发生在升船机北坡。在高程较低的部位如两侧边坡的直立墙底部出现了明显的应力集中现象，压应力值最大可达17 MPa。在上闸首与上游引航道相连接的部位及中隔墩的顶板部位出现了拉应力区，前者的最大拉应力值为0.58 MPa，后者的最大拉应力值为1.01 MPa。     

三维岩体随机结构面切割方法

三维岩体随机结构面切割及块体分析是块体理论的新发展,成为边坡工程和地下洞室围岩稳定分析的有效手段。通过生成三维岩体随机结构面网络,将结构面相互切割,生成新的面,运用面的回路方法形成块体,然后确定岩体开挖面上的可动块体并找出关键块体。经多次模拟,可以获得岩体开挖面形成的关键块体几何形状和尺度规模等统计特征,为工程系统支护方案提供较可靠的设计依据。     

节理岩质边坡随机块体搜索的一种简便方法

节理岩质边坡存在有大量由结构面和开挖坡面组合而成的随机块体。根据结构面和坡面的组合关系,将随机块体分为坡肩双面滑动、坡面双面滑动及坡面单面滑动3种类型,并运用“野外定性判断+赤平投影法”的方法综合确定边坡随机块体的类型。在详细的野外结构面采样的基础上,运用地质统计学与计算机技术随机生成三维结构面网络图。在前人关于生成结构面迹线图、搜寻封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域、交点组合的基础上,提出通过对坡面迹线三角形进行随机块体类型匹配的方法,找出符合随机块体类型要求的迹线三角形,快速搜索出坡面随机块体。工程实例模拟结果亦证实了该方法的合理性,研究成果可为节理岩质边坡随机块体的形态描述、快速搜索提供一条新的思路与方法。