基于离散元的滑塌式危岩体失稳机理研究

为了研究滑塌式危岩体在地震动作用下的响应规律和失稳机理。以大渡河双江口水电站２７＃ 危岩体为例,利用离散单元法对滑塌式危岩体在地震作用下的动力破坏情况进行数值模拟。结果表明: 滑塌式危岩体在地震荷载作用下发生破坏后,失稳块体的运动主要分为三个阶段:启动准备阶段、加速 下滑阶段、滞留稳定阶段。结论揭示了地震作用下块体以滑动为主,滚动为辅的失稳规律,为危岩防灾 减灾提供参考和借鉴。     

龙门黄河大桥左岸危岩体发育特征及其危险性预测

龙门黄河大桥位于晋陕两省交界处的黄河上，左岸桥台上方峭壁发育的大量危岩体对龙门黄河大桥的建设及正常运营构成极大威胁，开展危岩体稳定性评价和危险性预测具有重要的现实意义。基于地面调查和无人机摄影测量获取了危岩体控制性结构面信息、三维形态与几何尺寸，对其发育特征和潜在失稳模式进行分析。通过三维离散元法构建典型危岩体及地表三维数值模型，分析危岩体三维运移路径、冲击能量等，并提出了相应的防治措施。结果表明，危岩体可划分为上、中、下3个危岩带，岩性、地形、结构面是控制危岩体稳定的关键因素；潜在失稳模式可划分为倾倒式、坠落式、滑移式，危岩体失稳后对左岸桥台的冲击能量均超过10⁴ kJ,建议采用主动加固为主、被动防护为辅的综合防治措施。     

坪头水电站库区危岩体基本特征及稳定性研究

通过地质调查,本文分析了坪头水电站库区某危岩体的基本特征,提出了危岩体的两种可能失稳模式（滑移失稳和倾覆失稳）,并针对不同失稳模式进行了相应的稳定性计算,进而提出了合理的危岩体加固方案。     

模糊评价在FAST台址危岩体稳定性分析中的应用

在传统危岩体稳定性评价的基础上,综合考虑影响危岩体稳定的各主要参数,运用模糊评价的数学理论,建立了危岩体稳定性评价的模型,对台址区典型危岩体类型进行了稳定性的分析评价.     

索风营水电站Dr2危岩体动力稳定分析

针对索风营水电站的Dr2危岩体在地震作用下的动力稳定问题,以及锚固洞、抗滑桩等加固措施在单独、联合作用时对整体稳定的贡献度问题,通过建立包含危岩体及其加固措施的三维有限元模型,采用振型分解反应谱法计算了危岩体上的滑体在地震作用下的惯性荷载,并将其作为外荷载与静力荷载工况进行组合。基于三维非线性有限元强度折减法,以特征点位移突变、锚固洞(或抗滑桩)截面最大剪力超过其典型截面的斜截面极限抗剪承载力等为失稳判据,以此确定危岩体的动力稳定安全系数。结果表明:天然状态下的危岩体动力稳定安全系数为1.017,不满足规范要求。单独考虑锚固洞或抗滑桩加固时,危岩体的动力稳定安全系数分别为1.10、1.06;洞桩联合加固时危岩体动力稳定安全系数为1.11,洞桩联合加固的效果较好。研究成果对同类复杂岩质高边坡的动力稳定分析具有参考价值。     

锦屏一级水电站右岸高位危岩体成因机制与防治对策研究

危岩体的失稳会给施工安全带来严重威胁,并且在电站运行期还可能给枢纽区建(构)筑物带来重大破坏,甚至灾难性的后果。在现场调查的基础上,对锦屏一级水电站右岸高位危岩体的成因机制从地形地貌、地层岩性、地质构造等方面进行了详细的分析,将危岩体分为三类,提出了相应的危岩体防治措施。     

阿尔塔什水利枢纽工程高边坡危岩体治理方案

针对阿尔塔什水利工程坝址右岸边坡存在的危岩体方量大、分散度高和边坡高陡的问题,结合地勘资料,从危岩体失稳破坏模式分析入手,以危岩分布特征、失稳模式、失稳后果为准则对右岸危岩体群进行了分区,为后期施工方案的确定提供了依据。在施工过程中,采用索道方式进行材料和设备的运输,克服了施工道路难以布置的难题。同时,采用深孔爆破和浅孔爆破相结合的方式进行危岩体爆破清除,在大量爆破试验的基础上确定了适合的爆破参数,危岩体处理工程提前2.5个月完工,相关实践可为类似工程提供有益的参考。     

西部某水电站枢纽区边坡危岩体防治设计研究

我国西部某水电站坝址区岩性组合中夹有碳质板岩等薄层软弱岩体，左岸为逆向坡，在软弱岩体位置易于发生弯曲变形，加之左岸呈浅沟与山梁交替的地貌形态，使倾倒体具备临空条件，形成大量危岩体；右岸为顺向坡，前缘缺乏临空面，危岩体数量较少。为保证施工期和运行期危岩体下部建筑物和人员安全，结合坝址区地形地质特点，根据危岩体失稳模式、稳定性评价成果以及工程施工的便宜性，研究提出有针对性的防治方案。图4幅，表4个。     

汶川G213国道内侧某危岩体形成机制分析、稳定性评价及失稳后运动特征预测

对汶川G213国道内侧某危岩体形成机制、稳定性及运动特征进行了分析研究,研究发现危岩体稳定性受结构面控制,地震是引发危岩体失稳的主要因素。其运动速度及冲击能随坠落高度增加呈增大的趋势,治理工程宜采用主动防护方案。     

锦屏二级水电站进水口工程高边坡危岩体处理中SNS柔性防护系统的运用及推广

介绍了SNS防护系统在锦屏二级水电站进水口工程危岩体处理中的运用。如何以最合理的处理措施达到提高危岩体的处理速度、节约处理费用,在确保危岩体处理质量的同时取得较大的经济效益和社会效益。通过总结高边坡危岩体处理快速有效的施工方法,使SNS防护系统在类似工程中得到推广。     

考虑围压效应的块状节理岩体变形破坏数值模拟

节理岩体变形模量是深部岩体工程设计及稳定性分析的重要设计参数,开展围压对节理岩体变形特征及破坏形态的研究具有重要意义。采用离散元数值模拟与室内试验测试相结合的研究方法,开展不同围压条件下含两组预制节理的块状节理岩体三轴压缩变形破坏数值模拟研究,主要结论如下:（1）块状节理岩体的变形模量随着围压的增大而增大,当围压超过4 MPa时,变形模量的变化趋于平缓;（2）块状节理岩体的破坏模式分为两种:一是产生沿着已有节理面的滑动破坏;二是产生穿过整个岩体的剪切破坏,且随着围压的增大,块状节理岩体的破坏模式由节理滑动破坏向岩块剪切破坏转变;（3）对于1+2、2+3、3+5和5+7块状节理岩体模型,发生破坏模式转变的围压分别为0.5、1.0、4.0和4.0 MPa。     

动力作用下危岩稳定性计算的断裂力学方法

为研究爆破对危岩体稳定性的动力作用,通过应力波衰减规律,得到爆破应力衰减至危岩体重心的动荷载表达式。考虑爆破荷载建立了3类危岩体主控结构面断裂因子计算方法,进而提出了危岩动稳定性时程分析方法。利用该方法对重庆市万州区太白岩5个危岩体动力稳定性进行了计算分析。分析表明,爆破动力作用下3类危岩体最小稳定性系数明显降低,某些危岩在爆破动力作用下由稳定状态变为非稳定状态,有崩塌趋势。上述危岩体动力稳定系数时程曲线表明,爆破动力过程中危岩稳定性系数随时间上下波动,随着爆破应力波的衰减,动稳定系数峰值总体呈现出递减趋势,总体趋向于天然工况下的断裂稳定系数;随时间推移,爆破动力作用周期变长,加剧了危岩体的危险性。      

裂隙倾角对岩体能量演化规律影响研究

准确预测岩体失稳破坏可为岩体支护设计提供依据。通过单轴循环加卸荷试验探究裂隙倾角在岩体各受荷过程中对能量演化规律的影响,揭示岩体变形破坏过程中能量演化的本质特征。研究表明：加荷初期,弹性能比例为40%~45%,中期为55%左右,临近破坏时为60%~65%,能量比例变化速率和裂隙倾角关系密切。能量密度随荷载增加而增加,裂隙倾角影响能量密度的变化速度;能量密度比例趋势转折越明显,表明岩体越易破坏;耗散能密度增减过程与岩石受荷起裂破坏过程拟合程度较高;裂隙岩体对能量的吸收能力随裂隙倾角的增长先增加后减小。裂隙倾角对能量演化的影响呈非线性,不同受荷阶段的能量关系存在显著特征,此特征能够较好预警岩体失稳破坏。     

直立岩质切向边坡岩体原位直剪试验研究

针对岩质切向边坡发生剪切破坏时其剪切面难以预测,同时在强风化作用下造成岩体性质差异使得岩体强度参数难以准确获得的问题,本文以遵义市花台坡高边坡为工程背景,开展直立岩质切向边坡岩体原位直剪试验研究。得出切向边坡岩体剪切过程受到走向与坡向垂直的结构面控制,剪切面首先沿此方向上的节理裂隙扩展,硬岩剪切过程中剪切面呈现"台阶"型破坏面,粗糙度小;较硬岩剪切破坏面呈现"波浪"型,起伏剧烈,粗糙度大;软岩发生整体剪断,剪切面较为平整;而含贯通性倾坡外结构面的岩体则沿结构面发生剪切破坏,剪切面顺直平滑。与室内三轴试验对比后发现,现场原位直剪试验结果很好地反映了工程实际情况,特别是对于薄层软硬相间的岩体,能提供更为准确的岩体强度参数。     

大型水电工程建设岩石力学工程实践

中国三峡工程以及金沙江下游4座梯级水电站工程规模巨大,地质条件复杂,在建设过程中遇到了诸多岩石力学难题。结合这5座大型水电工程建设的岩石力学工程实践经验,对高边坡与滑坡岩体工程问题、坝基坝肩岩体工程问题、地下洞室群岩体工程问题、高地应力与高地震烈度问题的处理措施进行了回顾,介绍了三峡船闸高边坡、溪洛渡高边坡以及乌东德高位自然边坡的稳定技术,三峡大坝和溪洛渡拱坝建基岩体抗滑稳定技术,三峡枢纽地下厂房和向家坝水电站地下厂房的围岩稳定技术以及巨型滑坡综合治理等关键技术。在此基础上提出了大型水电工程岩石力学研究工作的通用技术路线:重视勘探与工程地质力学模型分析,合理界定岩体的介质模型及等效连续参数,并以地应力作为初始分析条件,采用适宜的连续或非连续介质力学分析方法进行岩体稳定分析,从而确定岩体加固方案,实施监测并实现反馈设计。     

楞古水电站厂址区岩体松动类型研究

楞古水电站前期勘查发现自然边坡存在岩体大范围松动现象,主要表现为岩体结构面普遍张开、碎裂化程度高、围岩应力低、自稳性差。针对这一特殊的岩体结构,对岩体的松动类型和变形破坏特征进行了研究。通过对边坡岩体进行详细的地质编录和物理勘探试验,重点对节理裂隙的空间发育规律、碎裂结构岩体的空间分布及边坡已有变形破坏模式等方面进行了详细研究,同时结合声波测速、电磁勘探等试验成果,划分了岩体松动类型,归纳了每一种主控因素下的岩体变形破坏特征及破裂松动的演化过程。结果表明:岩体松动类型可划分为卸荷控制型、断层控制型、倾倒控制型以及节理裂隙控制型等4种类型,岩体的松动受浅表生改造和构造活动影响较大,节理化结构加剧了破裂过程。研究成果丰富了已有分类体系,对评价边坡稳定性以及控制地下工程围岩稳定和保障施工安全具有重要指导意义。     

具有复杂变形特征的倾倒变形岩体分带及稳定性

倾倒变形是河谷地区层状岩质边坡一种典型的变形破坏方式。星光三组倾倒变形岩体位于溪洛渡水电站库区,变形体范围内地层从寒武系筇竹寺组至志留系连续分布,碎屑岩与碳酸盐岩表现出复杂的倾倒变形特征。为全面评价变形体的稳定性,借鉴《水力发电工程地质勘察规范》,建立倾倒变形分带标准并确定各带的岩体质量级别;在此基础上,综合各类岩体的岩石室内试验成果和坝基岩体力学参数经验值,采用工程类比方法确定出各变形带不同岩性的物理力学参数;选取岸坡强变形区,运用极限平衡方法进行稳定性计算,其结果与蓄水后岸坡表现出的变形迹象吻合。研究结果对倾倒变形岩体的稳定性评价有一定的借鉴意义。     

考虑软弱基座风化效应的望霞危岩崩塌机制分析

三峡库区巫山县望霞危岩属上硬下软的软弱基座型边坡。软弱基座为页岩,抗风化性弱,易形成一定深度的低强度强风化带,甚至出现凹腔。软弱基座的压缩变形,是造成危岩压缩-滑塌失稳的主要原因。首先对望霞危岩工程地质条件及变形破坏特征进行分析,然后采用离散元UDEC模拟研究了软弱基座风化深度对危岩变形破坏过程及机制的影响规律。研究发现:通过考虑软弱基座的风化效应能较好地再现危岩的失稳过程。根据风化深度及危岩变形破坏演化,将危岩变形失稳过程分为稳定、累积损伤、座落及折断四个阶段。     

杨房沟水电站地下洞室关键岩石力学问题及工程对策研究

杨房沟水电站地下洞室群规模宏大、地质条件复杂,施工期围岩稳定问题突出。为解决洞室开挖过程中普遍揭露的脆性岩体高应力破坏、缓倾结构面导致的顶拱变形破坏、喷层开裂脱落等岩石力学问题,结合施工地质、监测成果和数值模拟开展动态反馈分析,对洞群围岩稳定性进行了系统地分析和预测。结果表明,在洞室群开挖过程中,上游侧拱肩位置存在应力集中,是导致脆性硬岩发生片帮破坏的主要原因,而及时、有效的系统支护对抑制围岩应力型破坏至关重要;缓倾结构面对顶拱围岩变形与稳定起着控制性作用,主要表现为断层下盘岩体坍塌破坏和深层变形问题;在中高地应力条件下,受不利地质构造和施工质量等因素控制,洞室顶拱混凝土喷层容易发生开裂、脱落问题。通过开展施工期围岩监测反馈分析,不仅能够解释围岩变形破坏机制,而且能够为支护设计优化和信息化施工提供科学依据。     

水电工程危岩体数据采集与稳定性分析

水电工程危岩体往往分布于高山峡谷之中,治理方案对地质勘察提出了更高的要求,通过三维激光扫描及数码摄影技术可以获取高陡危岩体的主要边界条件,以查明危岩体的结构面组成、连通情况、规模、主要影响因素等,进而进行危岩体分区及定性评价。根据岩石单轴抗压强度、结构面特征、地面坡度、结构面不利组合、地下水特征、植被覆盖情况等影响因子进行综合评分,进行半定量评价。最后,根据危岩体的破坏模式选取相应的稳定性计算模型进行分析计算,提出定量评价结论,为同类危岩体的勘察及稳定性分析提供一定的参考依据。