库水位上升对茨哈峡4#倾倒体的稳定性研究

库水位上升产生的浮力作用,将改变原来的水-边坡作用环境,不利于库区边坡稳定.结合茨哈峡4#倾倒体现场踏勘调研情况,根据倾倒体的环境地质条件,探讨了该库岸倾倒体的成因机制和演化过程.利用数值模拟方法,采用FLAC3D有限差分软件建立三维模型,运用强度折减理论对该库岸倾倒边坡的稳定性进行了计算分析,将边坡关键点处的位移是否突变和塑性区是否贯通作为边坡的失稳判据.结果表明:倾倒体的稳定性受库水位上升的影响较为明显;倾倒体在天然状况下是稳定的,此时倾倒体的稳定系数为1.78;随着库水位的上升,倾倒体安全系数逐渐降低,当库水位上升至2 990 m(水位355 m)时,倾倒体的稳定系数为最小,其值为1.12,小于边坡设计安全系数.为了确保安全,建议对该倾倒体采取监控措施.     

高耸筒体建筑物爆破拆除设计中的运动学分析

将钢筋混凝土筒体倾倒简化为刚体模型，在推导其倾倒历时计算公式的基础上，分析了其倾倒历时与爆破参数之间的关系，指出应根据爆破缺口长度进行倾倒历时计算；比较了倾倒历时的理论值与实际观察值之间的差异，对倾倒历时公式进行了加系数的修正；进而比较不同倾角务件下历时与整个倾倒历时的关系，指出传统筒体爆破拆除起爆时差过大的错误；对钢筋混凝土筒体建筑物双向折叠倾倒进行运动学分析，比较了上下段筒体不同长度比值条件下的倾倒历时，提出筒体双向折叠倾倒上下段筒体长度之比应大于1。     

基于离散元法的反倾边坡动力破坏模式及分区研究

在地震作用下,一旦诱发反倾路堑边坡的失稳破坏,将对高速公路的安全运行带来不可估量的损失。为研究反倾边坡的动力响应特征,利用UDEC离散元软件模拟了Scavia反倾边坡模型在双向地震作用下的位移过程,分析了块体的运动模式。结果表明：在双向地震作用下,反倾边坡各岩块从稳定状态到滑出坡体的运动状态是相互转换的,靠近坡体后缘岩块运动状态的相互转换更为剧烈;根据块体的运动状态,可以分为3个区域,其中位于坡体前端的岩块主要经历“滑动—倾倒—滑动-倾倒”的状态变化,坡体中部则在滑动-倾倒与滑动状态之间相互转换,且转换速度慢,而坡体后缘岩块运动模式为“滑动—倾倒—滑动-倾倒—滑动”状态,其中滑动-倾倒状态到滑动状态相互转换,且转换速度快。     

俯斜开采超高水材料袋式充填体失稳机理及防治

针对俯斜开采条件下采空区超高水材料袋式充填体容易失稳的情况,进行了袋式充填体失稳机理及防治方法的研究.提出了采空区袋式充填体有垮塌失稳、滑移失稳和倾倒失稳3种失稳形式,建立了充填体力学模型,分析并计算了各种失稳形式下的充填体失稳条件,给出了防治方法.研究表明:减小工作面俯斜角对充填体的各种失稳形式均能起到有效的防治作用;减小充填体高度、提高充填体的早期强度、延长对充填体的临时支护时间有助于防止充填体发生垮塌失稳;增大充填体宽度、减小充填体高度有助于防止充填体发生倾倒失稳.另外,适当增大工作面的控顶距,待充填体与顶板接触后再移除其前方的支护设备,也可有效防止充填体发生滑移失稳和倾倒失稳.     

铁路路堑高边坡的长期稳定评价方法及分级预警方法

在铁路建设与运维中,由于工程地质条件、自然及施工环境条件等因素影响,路堑高边坡安全一直是铁路工程重点关注的问题。针对铁路路堑高边坡的长期稳定性问题,详细分析了边坡的安全系数与变形关系、岩土体的长期强度与时间关系,建立了边坡安全系数-剪切变形-时间关系模型,提出长期稳定安全系数、变形速率幂次值、位限指数等3个路堑高边坡长期稳定性评价指标,以及高边坡安全稳定四级预警方法与高边坡安全稳定八级预警方法,并明确了不同预警等级下建议采取的应急处理措施。通过实际工程监测数据对铁路路堑高边坡瞬时稳定安全系数、长期稳定安全系数、长期累积变形状态进行系统分析,确定了该路堑高边坡的风险预警分级。     

库区公路倾倒岩体边坡高位错落变形机理及治理措施

倾倒岩体边坡是岩体向临空面发生弯曲变形的特殊岩质边坡，随着边坡开挖岩体卸荷，坡体应力重新分布，倾倒岩体折断面逐渐连通，坡体持续发生时效变形，易导致边坡变形失稳。依托澜沧江苗尾库区沿江公路倾倒岩体边坡实例工程，分析边坡高位错落变形特征及孕育过程，研究倾倒岩体边坡高位错落变形影响因素、失稳原因及变形机理；边坡治理遵循“锁口、强腰、固脚”的思路，采用削坡减载、主动预加固防护、挂网喷锚、堆渣压坡及截排水措施等进行综合治理，评价边坡加固前后的稳定性。结果表明：倾倒岩体边坡变形具有继承性，高位错落变形是前期倾倒岩体变形的延续；倾倒岩体变形边坡治理以主动预加固防护为主，削坡减载与锚固防护并重，限制倾倒变形岩体应力松弛与蠕变，可为类似边坡病害分析与治理提供借鉴和参考。     

路堑高边坡锚固工程预应力锚索基本试验

由于地质因素的不确定性，高边坡工程复杂性和锚固工程的特殊性，待边坡开挖揭示后，根据边坡的实际地层岩性，风化程度、破碎程度、构造裂面、坡体结构和含水状态等因素，综合校核和分析判断是否实际，对高边坡防护加固进行动态设计，确保坡体稳定结构安全．我们对某高速公路不同地质高边坡进行基本试验，确定压力分散型锚索的极限承载力，验证锚索设计参数与施工工艺的合理性．     

某水库溢洪道左侧高边坡稳定性分析及治理

分析了某水库溢洪道左侧高边坡工程地质条件及影响边坡稳定的各种因素,认为该高边坡变形破坏类型属中浅层土石混合堆积层滑坡.降雨及地下水的运动是控制此类边坡稳定的主要触发因素.针对该边坡岩土体地质结构及地形地貌条件,采取了削坡卸荷结合排水、坡面植被保护的综合治理措施.     

公路岩质高边坡稳定性及支护分析

为探究边坡开挖加固时稳定性变化特征,依托公路岩质高边坡治理工程,运用MIDAS GTS建立高边坡三维模型,对开挖前及开挖不同阶段边坡的变形及稳定进行了对比分析。结果认为:经过分阶段开挖后的边坡,由于坡体自重的减小,坡体位移发展呈减弱态势,边坡整体稳定性增加;在仅采取框格梁支护后,坡体水平位移量远小于原始状态的边坡位移量,但大于坡体开挖完毕后的水平位移量;在框格梁的基础上增设预应力锚杆后,预应力锚杆的介入极大限制了边坡变形,使得坡体水平位移进一步减小;框格梁+预应力锚杆加固岩质边坡可以有效保证边坡的稳定性,建议在施工过程中加强边坡变形监测,确保工程安全。     

岩石高边坡加固中抗滑桩-内支撑联合支护的数值模拟研究

为解决岩石高边坡因放坡条件受限导致加固措施难以满足工程应用这一现实问题,提出了抗滑桩-内支撑联合支护体系。基于有限差分软件FLAC3D,对贵州某岩石高边坡施行了抗滑桩-内支撑联合支护,并进行了三维数值模拟计算,分析了边坡从开挖到支护完毕全过程中的坡体位移、桩身弯矩、剪力、桩身位移以及安全系数的变化规律,研究了抗滑桩在内支撑作用下的受力变形特性和边坡支护效果。研究表明：抗滑桩联合内支撑结构能有效地控制坡体变形,提高了边坡施工过程中的安全系数,增加了边坡的整体稳定性;内支撑的施加将两侧的抗滑桩连成一个整体,使得双侧桩共同受力、协调变形,改善了桩身的变形和受力状态,极大地提高了抗滑桩的承载性能。研究结果可为此类岩石高边坡的支护治理提供理论借鉴。     

基于改进Sarma法的倾倒变形体蓄水稳定性评价

库区强倾倒变形体常在蓄水期以特定模式发生失稳破坏。根据现场强倾倒变形体蓄水失稳特征,分析其破坏模式为"上拉下剪"式破坏,破坏面具有明显分段性。在传统Sarma法基础上,考虑饱和岩体强度降低及所受静水压力,通过调整岩层面强度折减系数改进了Sarma法。以Fortran为平台编写强倾倒变形体稳定性分析程序,通过苗尾水电站工程实例边坡对所提力学模型和分析方法进行验证,并与离散元模拟结果进行对比验证其准确性。最后进行参数分析,研究结果表明边坡自然坡角对倾倒变形体稳定性影响比较大,坡角越陡稳定性越低,同时软岩较多的边坡蓄水后稳定性将大大降低,得出的结论和规律符合工程实际。     

西藏扎拉水电站倾倒边坡工程地质特性研究

倾倒边坡是一种已发生变形的特殊边坡,最终可能会发展成滑坡、崩塌等严重地质灾害。倾倒边坡工程地质特性是进行边坡稳定性分析评价和处理方案设计的基础,目前国内相关研究工作尚不深入、不系统,难以满足新时代工程建设和地质灾害防治需要。扎拉水电站拟建于青藏高原西藏境内怒江一级支流玉曲河上,工程区边坡倾倒现象普遍发育,对工程选址和安全运行存在较大影响,区内软岩、硬岩种类多样,倾倒模式齐全,开展相关研究具有典型代表性。从初步调查、详细勘察到专题研究历时数年,详细论证了倾倒边坡岩体的工程地质特性。通过探索并成功运用多项创新技术,解决了倾倒边坡空间范围界定、工程地质分区、抗剪断强度参数取值等工程地质特性研究的难题。采用测绘、洞探、钻探、物探、测试和试验等准确界定了倾倒边坡范围,提出了针对性的适宜的综合勘察方法。以岩体结构、变形破坏类型作为依据,首次将边坡倾倒岩体分为层状弯曲、碎裂拉张、散体坠覆等三个区,并进一步分析了各区在岩层产状、风化特征、声波波速、透水性等方面的差异。根据倾倒边坡的独特性状,提出了倾倒岩体抗剪断强度可在试验值小值平均值～试验值大值平均值范围内进行取值的原则方法,对现行标准规定的取值上限进行了适当拓展。补充研究顺向坡倾倒过程,进一步完善了边坡倾倒变形破坏的力学机制。     

基于潘家铮原理的反倾向层状边坡弯曲倾倒破坏基准面搜索算法

在进行反倾向层状边坡的弯曲倾倒分析时,需要对边坡破坏基准面的位置和形状作一种简单假定;目前常见的假定形式为直线型破坏面,并垂直于岩层层面。从野外观测来看,这种假定的破坏面与实际工程边坡破坏面并不吻合,为提高反倾向层状边坡弯曲倾倒计算的可靠性,提出一种搜索破坏基准面的算法。基于潘家铮最大最小原理,认为边坡破坏基准面（由各个岩层折断面组成）为使边坡发生整体破坏所需外力最小的破坏面。在破坏基准面的搜索过程中,根据岩层的受力分析确定其破坏模式（剪切破坏和弯曲拉裂破坏）;然后,依据最后一块岩层发生倾倒破坏的条件确定岩层可能发生破坏的范围,并将可能发生破坏的岩层划分为多个组合,利用极限平衡方法,结合岩层的破坏模式,求出各组岩层发生整体破坏所需的最小外力F;最后,不断变化搜索角,得到一系列F,其中的最小值为边坡发生整体破坏所需的最小外力,对应的破坏面为边坡潜在破坏基准面,相对应的岩层组合为最危险的岩层组合。选用安徽皖南地区的某反倾向板岩边坡作为工程实例进行验证分析,结果表明本文算法所得到的破坏基准面能较好地与实际工程边坡破坏面、文献模拟结果相吻合,进一步说明了本文算法的有效性。     

某水电站倾倒岩体基于UDEC变形评价方法研究

以澜沧江上游某水电站为例,对区域内的勘探平硐进行详细的编录、统计和分析,通过勘查和实地调查对库区倾倒变形体的位置、岩性及产状、结构面特征和规模进行详细分析,发现水电站库岸的倾倒变形严重。借助UDEC软件采用最大水平位移、变形面积、总位移这三种方案对倾倒变形进行评价,得出用总位移作为倾倒变形岩体变形的评价方法更为准确。     

Design of a Mobile Mechanism for Missing Miner Search Robots in Underground Mines

1 Introduction It is important to search and locate missing min- ers promptly, rapidly and accurately after disasters occur in underground coal mines[1–2]. The missing miner searching robot (MMSR)[3] for underground mines is an autonomous mobile robot used for searching and locating missing miners and detecting the surrounding parameters of the dangerous under- ground coal mine environment after mine disasters. In areas where mine rescue team members cannot go, MMSR can replace rescuers to…     

Comparisons between centrifuge and numerical modeling results for slope toppling failure

This paper presents series studies on the toppling mechanism by centrifuge tests and numerical simulations. Two different discrete element methods, i.e., the continuum-based discrete element method(CDEM) and the discontinuous deformation analysis(DDA), are adopted. The modeling results show that both the methods can accurately capture the failure modes of the centrifuge tests, including three distinct zones and two failure surfaces. Comparisons are made between the physical test and numerical simulation results. The critical inclination angle of the tilting table where the slope models are fixed on can be moderately predicted by the two methods, with different degrees of precision. The error between the test results and the simulated results is within 1% for the slope models without rock-bridges by both CDEM and DDA. However, it is amplified for the staggered-joint models that simulate the rock-bridges. With DDA, the average error is about 5%, and the maximum error is up to 17%. While with CDEM, the errors for the aligned-joint models are ranged from 1% to 6%, and it is from 10% to 29% for the staggered-joint models. The two numerical methods show the capability in simulating toppling failure of blocky rock mass with and without rock-bridges. The model with rock-bridges which provides a certain bending resistance is more stable than the one without any rock-bridge. In addition, the two failure surfaces were observed, which is different from the common understanding that only one failure surface appears.     

墙背土压力非线性分布对抗倾覆稳定性的影响

现行《公路路基设计规范》对挡土墙抗倾覆稳定性的设计是假定土压力分布为线性分布下进行的,没有考虑墙背实际土压力的非线性分布较假定的线性分布合力作用点高度有所提高的影响．按现行规范计算出的抗倾覆稳定性系数大于实际值。档土墙抗倾覆稳定性设计达不到期望的安全储备．通过力学分析,导出了土压力非线性分布下舍力作用点高度的计算式和抗倾覆稳定系数的计算式,建立了档土墙抗倾覆稳定性设计的新方法．在与现行规范法对比的基础上,建议在工程实践中采用新方法对档土墙的抗倾覆稳定性设计进行复核,并在必要时进行调整．     

Probabilistic approach for open pit bench slope stability analysis——A mine case study

The geotechnical slope design of an open pit wall starts at the bench scale configuration. At this scale, the rock slope stability is governed primarily by the geological discontinuities within the rock mass and as a result, structurally-controlled failures(e.g. planar, wedge or toppling) are most likely to occur. The probabilistic approach offers a major advantage over the traditional deterministic method in that it accounts for the different degrees of variability and uncertainty often encountered in rock properties. This paper presents a bench slope stability assessment for an open pit mine in Peru using a probabilistic-based approach by coupling a kinematic analysis based on stereographic projection techniques followed by a kinetic analysis by means of the limit equilibrium method. Finally, these two probabilities are combined to provide an overall measure of the probability of failure(PoF) of the bench slope system. The case study is characterized by significant scatter in the geometrical and mechanical properties of the joints.Extensive surface mapping was conducted at 36 different sites following the ISRM suggested procedures.Several direct shear tests were carried out. It is shown that by combining field and laboratory measurements and engineering judgment, the probability density functions(PDF) of the discontinuity parameters can be obtained. These are then used in a Monte Carlo simulation process to compute both kinematic and kinetic probabilities of failure. The overall probability of failure aims to provide the design engineer with a tool to critically evaluate the bench performance from a geotechnical risk perspective and to provide a basis for future bench design optimization.     

三峡工程中陡高边坡的分层开挖模型

研究了三峡大坝陡高边坡的开挖方案及坡面稳定性问题；通过对陡高边坡简化模型的分析，运用刚体平衡法、Bishop法对滑体进行受力分析，完成最危险滑动面的搜索，计算了相应的安全系数，构建了均匀岩体边坡的优化开挖模型，并对开挖坡角进行了优化；结合三峡工程的实际背景，进一步考虑了岩体风化的分层，提出了陡高边坡的分层开挖模型，给出了各层最优开挖角及安全系数的计算公式，得到了边坡的整体开挖方案；数值结果表明：陡高边坡的分层开挖模型是较均匀的开挖模型，稳定性增加，结果更符合工程实际。