基于原型监测与数值分析的深挖方渠道安全评估

针对深挖方渠道安全评估的难题,选取典型深挖方断面分析监测资料反映的渠坡运行状况,并使用ABAQUS软件开展有限元反演分析,基于实测资料和数值分析来评估深挖方渠道的渗流和变形,并以此为依据对深挖方渠道进行安全评价。结果显示:渠道区域地下水位较低,不会影响边坡衬砌稳定,渠水有微弱外渗,坡面渗水很可能来自局部含水层,渠坡渗流稳定;渠坡最大侧向变形小于40 mm,位于渠坡表层,实测位移与计算至失稳的位移值相比占比不到10%,尚无深层滑动迹象,渠坡变形有较大安全储备;强度折减法计算的渠坡稳定性安全系数为1.64,满足设计要求,抗滑桩和坡面梁结构支护效果好;渠道运行状况良好。研究结果表明,采用原型监测与数值分析相结合的方式,能较好的评估深挖方渠道的实际安全状态。     

基于局部强度折减法的某水电站边坡稳定性分析

边坡的稳定性问题一直是水电工程研究的重点和难点,目前普遍采用整体强度折减法进行分析,其考虑了对所有岩土体单元强度折减,与实际不相符合.基于局部强度折减法基本理论,采用有限元软件对某含有软弱夹层的水电边坡进行稳定性分析评价.结果表明:自然工况下,边坡稳定安全系数为1.28,边坡基本稳定;但在降雨过后,软弱夹层抗剪强度迅速降低,塑性区贯通,边坡稳定安全系数仅为0.96,边坡将沿着软弱结构面滑动;对上部危岩体进行加固后,边坡稳定安全系数分别提高75.8％和90.6％,塑性区范围减小.计算结果可为同类边坡工程的稳定性评价和加固施工提供借鉴.     

渌吝水库左坝肩边坡滑坡原因分析

渌吝水库工程由于地质条件复杂且变化大,开挖过程中坝轴线上游边坡发育有泥岩条带软弱夹层,倾角倾向下游,与左岸发育的J1、J2两组节理裂隙组合形成不利结构面,加上强降雨,老滑坡体覆盖层及软弱层上部基岩吸水后重度增大,地下水下渗后沿软弱层渗出,产生顺坡向的渗流压力,降低老滑坡体覆盖层及软弱夹层、节理裂隙的抗剪强度,导致滑坡产生。利用赤平投影边坡稳定性分析得出该滑坡现状整体稳定性差,雨季易再次发生坍塌、滑坡等不良地质作用,建议采用削坡减载措施,同时需做好边坡的排水及防水措施,并对坡面进行防护,防止暴雨冲刷、避免雨水下渗软化边坡岩土体。     

深挖方膨胀土渠道变形破坏形式及成因探讨

深挖方膨胀土渠道在施工开挖过程中及渠坡基本成型后的一段时间内,时常出现渠坡变形破坏现象,影响到正常的工程施工及工程后期的安全运行。为了研究深挖方膨胀土渠道的变形破坏形式,以南水北调中线工程为例,从膨胀土性质、地质成因入手并结合开挖揭露的地质情况及渠坡变形的长期监测成果,对深挖方膨胀土渠道变形破坏形式进行了分析研究,总结出了失水干裂-吸水崩解、冲蚀雨淋沟、脱坡及土溜、滑坡等变形破坏形式,有针对性地提出了膨胀土渠道加固处理的措施建议。     

基于应变软化的软弱夹层边坡渐进破坏

含软弱夹层的顺层岩质滑坡是常见的地质灾害,研究其渐进破坏过程对于滑坡防治具有重要意义。基于软弱夹层的应变软化特性,推导了开挖工况下含软弱夹层的顺层岩质边坡渐进破坏的微分方程,并理论分析了渐进破坏的过程和阶段;对比摩尔-库伦本构模型下的数值计算结果,证明了应变软化摩尔-库伦本构模型能更准确地反映边坡软弱夹层的渐进破坏过程,并以实际工程案例进行了检验。研究结果表明:含软弱夹层的顺层岩质边坡的渐进破坏过程可分为初始、等速与加速变形3个阶段;在开挖工况下,破坏首先产生自坡脚,而后剪切破坏区不断扩展,沿软弱夹层延伸至坡顶,并在坡顶产生拉张破坏,边坡的整体破坏模式表现为滑移-拉裂式。     

含缓倾软弱夹层的矿山高边坡长期稳定性分析

选取常规力学试验参数与反演环剪流变试验得到的流变参数,采用基于Burgers流变模型的数值计算方法对四川省峨胜水泥采矿场含缓倾软弱夹层的变形体边坡进行长期稳定性分析。结果表明:可用Burgers模型来描述二叠系含泥软弱夹层的流变变形特性;Burgers流变模型的数值计算结果显示该边坡已出现破坏,且监测点的位移曲线与实际监测点曲线拟合度较高,表明软弱夹层的流变特性在边坡破坏机制中起主导作用。对比传统的极限平衡法与强度折减法,含此类缓倾软弱夹层边坡的长期稳定性分析宜采用基于Burgers流变模型的数值计算方法。     

深挖方膨胀土渠道边坡变形特征分析与预测

膨胀土边坡滑坡具有长期性和反复性特点,加固处理后渠坡的长期稳定性仍值得关注。某长距离调水工程一膨胀土渠段渠坡虽采取了表层换填措施,但仍未阻断膨胀土与外界水汽交换,在通水运行两年后发生了较严重变形,采取了伞形锚加固和排水孔增设等处理措施。基于加固处理后的监测数据,通过主成分聚类分析法对渠坡变形测点分区,进而分析渠坡时空变形特征;在此基础上,选取典型测点,应用指数平滑法、自回归移动平均模型和多因素非线性回归模型对变形进行了分析和预测。结果表明:伞形锚加固处理后的渠坡变形经过近2个月调整后趋于平稳,现阶段主要表现为受外界环境影响下的波动;渠坡变形存在空间不均衡性,以原变形体为中心向两侧减小;渠坡变形主要受时效影响,降雨、地下水位和温度也有一定的影响。鉴于膨胀土变形滑坡的长期反复等特点,后续应继续加强巡查。     

南水北调深开挖膨胀土渠道边坡稳定可靠度研究

针对南水北调深挖膨胀土渠道边坡稳定,将传统分析方法与概率可靠度理论结合,建立了边坡稳定体系可靠度模型。计算表明,渠坡内排水设施的有效性对渠坡稳定可靠度有显著影响,排水失效将导致边坡稳定失效概率大幅度提高;降低边坡土壤物理力学指标的变异度,可有效保证渠坡在施工与运行期间的稳定可靠度;所建边坡稳定体系可靠度模型,计算简单,便于工程实用。     

深挖方膨胀土渠道边坡变形特征分析与预测

膨胀土边坡滑坡具有长期性和反复性特点,加固处理后渠坡的长期稳定性仍值得关注。某长距离调水工程一膨胀土渠段渠坡虽采取了表层换填措施,但仍未阻断膨胀土与外界水汽交换,在通水运行两年后发生了较严重变形,采取了伞形锚加固和排水孔增设等处理措施。基于加固处理后的监测数据,通过主成分聚类分析法对渠坡变形测点分区,进而分析渠坡时空变形特征;在此基础上,选取典型测点,应用指数平滑法、自回归移动平均模型和多因素非线性回归模型对变形进行了分析和预测。结果表明:伞形锚加固处理后的渠坡变形经过近2个月调整后趋于平稳,现阶段主要表现为受外界环境影响下的波动;渠坡变形存在空间不均衡性,以原变形体为中心向两侧减小;渠坡变形主要受时效影响,降雨、地下水位和温度也有一定的影响。鉴于膨胀土变形滑坡的长期反复等特点,后续应继续加强巡查。     

降雨条件下顺层边坡稳定性分析

为了研究顺层边坡在降雨条件下的稳定性,以某铁路路堑顺层边坡为研究对象,采用饱和-非饱和理论建立了降雨入渗条件下的流-固耦合模型,得到了顺层边坡在不同降雨历时条件下暂态饱和区与应力场的分布情况,并分析了顺层边坡在持续降雨条件下的破坏机制,得到了边坡对应的安全系数。研究结果表明:持续降雨条件下,降雨主要沿软弱夹层下渗,并在坡顶局部形成暂态饱和区,导致坡顶岩土体容重增大，软弱夹层力学性质降低;边坡浅表小主应力逐渐减小,并在深部沿软弱层面形成小主应力较小的条带,最终导致边坡稳定系数降低,造成边坡沿深层软弱层面整体下滑。     

基于流固耦合理论的饱和-非饱和土开挖边坡稳定性分析

现有开挖边坡稳定分析的研究中,综合考虑开挖效应与应力-渗流耦合作用对边坡稳定性影响的分析很少。为此,根据饱和-非饱和土渗流及抗剪强度特性,推导了饱和-非饱和土在应力-渗流耦合作用下的有限元求解方程,介绍了计算饱和-非饱和土开挖边坡稳定性的有限元强度折减技术。建立了一开挖边坡算例进行应力-渗流耦合分析,结果表明,相对于非开挖模式下的计算,开挖卸荷效应对开挖边坡稳定性有一定提高作用,但这一作用随着时间的延长会逐渐减弱直至消失。对影响开挖边坡稳定的各种因素进行了计算分析,开挖速度、初始水位高度、渗透系数以及弹性模量、泊松比等影响因素对应力-渗流耦合作用下的开挖边坡稳定性影响较大,影响规律和以往的研究结论有所不同。     

黄土-砂岩二元结构路堑高边坡失稳机制模拟分析

在地质背景复杂的西北地区进行路堑开挖的工程中遇到了大量以上部为黄土层、下部为砂岩层的典型二元结构路堑高边坡。为确定黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的失稳变形机制,依托兰永线高速公路K35+092段工程,利用有限元分析软件GEO-studio建立了黄土-砂岩二元结构路堑高边坡开挖全过程的数值模型。通过对边坡在分步开挖卸荷过程中的坡顶水平位移、竖向位移、深层水平位移、边坡稳定性安全系数变化,以及边坡在开挖状态下应变模拟结果的分析,对黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的破坏特征以及失稳破坏机制进行了较为系统的研究。研究结果表明:黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的结构特点、地层岩性决定了其失稳变形机制,在开挖卸荷过程中,坡顶水平位移不断增大,土体内塑性应变累积,边坡稳定性逐渐降低;黄土-砂岩二元结构路堑高边坡中的软弱夹层充当“滑动垫层”,起到“润滑”以及“弱化边界”的作用,是边坡潜在的不稳定因素之一;随着路堑边坡的刷方卸荷,上覆黄土坡体发生滑移破坏并对下伏砂岩坡体产生巨大的冲击力,而下伏坡体顺层剪出破坏产生的“联动作用”再次引发上覆坡体的滑塌下错,致使边坡整体失稳。为避免类似黄土-砂岩二元结构路堑高边坡失稳滑塌的发生,可采用框架预应力锚杆支护结构对边坡进行加固。     

洪家渡水电站进水口软弱夹层性状特征分析

洪家渡水电站泄洪系统、引水发电洞及导流洞的进水口均位于左岸河湾大遍顺向坡一带，岩性为永宁镇组(T1yn^1-5，T1yn^1-4)灰岩，据前期勘测结果，软弱夹层较发育，对进水口边坡稳定影响较大。文章根据现场已开挖的施工洞室及永久洞室所揭露的夹层统计分布情况，对软弱夹层的性状、特征以及成因进行分析，为永久洞室进水口边坡稳定(包括施工与运行)提供处理依据。     

锦屏水电站料场边坡变形特征与破坏机制分析

锦屏一级水电站大奔流料场高边坡断层及结构面发育,开挖高度巨大,边坡变形特征及破坏机制十分复杂。在工程地质分析的基础上,采用数值计算,分析了边坡变形特征、破坏机制,评价了边坡稳定性。研究表明:边坡开挖变形以卸荷回弹为主,竖向变形大于水平变形,层间错动带及陡倾断层错动变形较大;浅部的层间错动面多处于剪切极限状态和不连续张开状态;边坡局部存在塑性破坏区,主要分布于薄层砂板岩、剪切错动带及坡体浅表,以拉伸破坏为主,少量剪切破坏;边坡潜在破坏机制为溃屈破坏。开挖后的边坡安全系数满足规范要求。     

三峡工程永久船闸高边坡卸荷松动带变形特点

岩质人工高边坡的形成常常引起稳定和变形等方面的工程问题。为了探讨裂隙岩体开挖边坡的变形特点，以三峡工程永久船闸高边坡的变形监测和地质研究成果为例，根据变形位移过程并比照开挖过程分析，认为整个边坡岩体卸荷过程须经历预变形阶段、剧变形阶段、渐变形阶段和后变形阶段等４个阶段。开挖边坡卸荷岩体可为３个带：表层松动带、卸荷变形带以及应力调整带。并对一些与边坡变形有关的因素，如结构面的产状、密度和规模，以及加固效果等也进行了讨论。     

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。     

三峡船闸高陡岩石开挖边坡设计研究

船闸高边坡是三峡工程的重要建筑之一，是船闸结构的组成部分，达到足够的稳定，控制适量的变形，确定合理的开挖形态和进行恰当的加固支护是船闸高边坡工程系统研究中应解决的主要问题，经过近２０年的大量试验研究工作，论证了边坡总体稳定性好，变形不会影响运行，并确定了满足船闸结构布置要求的边形形态和以截，防，排水措施为主，岩锚支护为辅的边坡加固方案。