地下水作用下复合介质边坡岩体的位移判据研究

根据地下水作用下复合介质边坡岩体位移的分岔特征，给出了边坡岩体在渐近性破坏过程中的位移计算公式及岩体突发失稳的充分条件。针对地下水主要是通过物理化学作用软化了滑面带岩体的特点和机理，建立了此类边坡剧动式灾变的位移判据。     

滑坡地质灾害远程监测预报系统及其工程应用

 露天矿边坡稳定性监控预报技术研究,对滑坡地质灾害防控具有重要意义。以滑体、滑床和监控锚索相互作用力学原理为理论基础,提出滑体和滑床相对运动状态的力学监测原理,把多因素监测变为单一滑动力力学量监测,给出滑动力与监控预紧力的关系。通过滑坡物理模型试验得出,在滑坡发生前,边坡岩体内应力会连续发生变化,当滑动力大于抗滑力后,边坡岩体会发生变形和滑动,且捕捉边坡岩体内应力的变化优于对岩体位移的监测。基于上述原理和试验结果,开发了滑坡地质灾害远程监测预报系统,实现摄动力动态变化的远程实时监测。提出4种监测预警模型,通过对露天矿山边坡等的现场实践应用,该监控新技术成功地进行边坡稳态实时监控和预测预报。     

碎石土古滑坡的开挖扰动效应及稳定性研究

在高速公路建设中经常需要开挖边坡,而作为古滑坡在坡体开挖过程中往往会被激活。通过资料搜集整理、现场工程地质勘察和室内外的力学参数试验,采用弹塑性接触有限元强度折减法,以西南某典型碎石土古滑坡的开挖为例,对古滑坡不同开挖工况下的开挖扰动效应及稳定性进行了分析研究。结果表明,开挖对塑性应变分布影响较大,使塑性应变集中区从滑面带前缘转移到了开挖处和滑面带中后部;古滑坡破坏过程中,滑体沿滑面的位移随着距滑面带前缘距离的增大呈非线性增大;滑动面的接触摩擦应力沿滑面分布很不一致。进一步分析可知,开挖深度对安全系数的影响大于开挖角度对安全系数的影响,并对各种工程情况进行了分析对比,提出了合理地处理碎石土古滑坡的建议。     

强降雨作用下的浅层滑坡稳定性分析

根据实测和室内物理力学试验结果以及工程实践，研究强降雨作用下浅层滑坡稳定性系数与滑面带抗剪强度指标及滑体饱水面积比三者的关系，建立其数理统计相关式。依据建立的数理统计相关式，对采用不分离接触弹塑性有限元强度折减算法分析强降雨作用下浅层滑坡稳定性的难处进行初步探讨。结果表明：首先，可以利用建立的数理统计相关式，选择不同滑体饱水面积比求出强降雨时滑面带的等效抗剪强度指标，作为不分离接触弹塑性有限元强度折减算法中滑面带上接触单元的抗剪强度指标；然后，采用该算法分析强降雨作用下的浅层滑坡稳定性，通过建立的数理统计相关式计算滑坡的稳定性系数，为该类型浅层滑坡稳定性分析和较准确地预报提供更加可靠和充分的依据。研究结果揭示了强降雨对浅层滑坡变形解体和破坏的作用机理，表明强降雨是诱发浅层滑坡的最关键因素。     

浅议地下水对三峡库区碎石土滑坡稳定性的影响

库水位波动和降雨是诱发三峡库区碎石土滑坡失稳的最重要的因素,库水位波动和降雨都是通过影响碎石土滑坡地下水赋存条件对碎石土滑坡产生作用的,将地下水对三峡库区碎石土滑坡的影响分为地下水对滑带土的物理化学作用使其强度减低、地下水对滑体的渗透力、地下水对滑体的浮托力作用三种作用,利用数学解析方法分析了上述三种作用对三峡库区碎石土滑坡的影响程度。     

滑坡失稳时间预测模型

建立了一个简化的单滑面滑坡力学模型,运用尖点突变模型中状态变量的突变来反映滑体的突滑,分析了单滑面滑坡的失稳机制,分析结果表明：滑体突滑失稳的必要条件仅取决于滑动面剪切段介质和蠕滑段介质的刚度比,得到了滑坡突滑时间的计算公式,导出了滑体突滑初速度的计算公式。     

探讨滑坡地质灾害远程监测预报系统及其工程应用

近些年来,对露天矿边坡是稳定性监控预报技术进行研究对于防控滑坡地质灾害来说具有十分重大的意义。将监控锚索、滑床以及滑体之间相互作用学原理作为理论的基础和前提,将滑床以及滑体相对运行状态力学的监测原理进行提出,将多个因素监测转变成为单一的滑动力力学量监测,并且明确监控预紧力和滑动力之间的关系。通过实施滑坡地质灾害的物理模型试验的结果我们不难看出,在滑坡地质灾害发生之前,边坡岩体自身的内应力会产生连续性的变化,在滑动力比抗滑力大的时候,边坡的岩体也会产生滑动以及变形,而且对边坡岩体里面内应力变化进行捕捉,根据试验的结果我们能够对滑坡地质灾害远程监控预报系统的研究和开发,进而将摄动力的动态变化远程实时监控进行实现,并且提出四种常用的滑坡地质灾害远程监测预警模型,通过在现场实践中应用露天矿山边坡实施边坡稳态预测警报以及实时监控。本文中,笔者就探讨滑坡地质灾害远程监测预报系统及其工程应用。     

降雨触发滑坡的尖点突变模型

针对降雨触发的滑坡，以斜坡平面滑动失稳为例，考虑滑面介质的应变软化和水致弱化性质，提出了一个简单的力学模型，并运用突变理论分析其失稳的力学机制，在突变分析中，通过尖点突变模型，详细讨论了刚度比，含水量，几何－力学参数等因素对滑坡孕育和触发过程的影响。结果表明：斜坡演化过程是其内部因素和外部因素共同作用的结果，其中内部因素起主导的定性作用，外部因素起触发作用。通过突变分析发现，一个完整的滑坡孕育演化过程包括5个阶段：稳定－减速滑动－匀速滑动－加速滑动－剧源。从整体上深化了对斜坡失稳机理的认识。     

地下水与地质灾害

由地下水与岩土体相互作用引起的地质灾害日益受到人们的关注。通常,地下水与岩土体相互作用有三种,即物理作用、化学作用以及力学作用。地下水与岩土体相互作用的结果影响着岩土体的变形性和强度,而岩土体中应力的变化导致地下水的补给,径流和排泄条件的改变,最终诱发地质灾害的发生。本文分析了地下水岩土体相互作用引起的水库诱发地震、滑坡、岩溶塌陷、地面沉降、矿山及隧洞突水等的地质灾害的力学机制,运用岩体水力学理论     

Hoek-Brown准则的改进及在大光包滑坡滑带碎裂岩体力学强度评价中的应用EI北大核心CSCD

针对目前大光包滑坡滑带碎裂岩体力学强度参数缺乏研究这一问题,提出基于改进后的Hoek-Brown准则获取岩体力学强度参数的新方法。该方法首先通过岩体基本质量指标BQ、岩体结构等级SR、结构面表面等级SCR与结构面条件因子J_c分别对地质强度指标GSI进行量化取值;在此基础上,建立由岩体基本质量指标BQ估算扰动参数D的计算公式;并以现场调查和室内岩石力学试验为基础,将改进后的方法代入Hoek-Brown准则中,对大光包滑坡滑带碎裂岩体的力学强度参数进行评价。与E.Hoek建议法相比,改进后的方法获取的岩体力学参数偏小,更为接近前人研究中的建议值,证明该方法具有一定的合理性。     

深圳水库高边坡的稳定性分析

对深圳水库高边坡的局部和整体稳定性、边坡滑动位移以及边坡失稳的突变特性进行了分析，并着重分析了地下水及土体水弱化性质对边坡稳定性的影响。边坡失稳突变特性的分析采用突变理论模型。边坡的稳定性分析和位移计算结果表明，边坡失稳主要是由地下水的影响及土的水致弱化性质引起的。突变理论模型分析也表明，水的作用使土的强度降低为某一数值时，边坡的滑动位移将突然增大，发生突变性失稳现象。理论分析结果与现场监测结果相符，可为边坡的整治提供科学依据。     

顺层边坡岩体结构的不稳定性态研究

针对顺层边坡岩体结构的初始缺陷特性和非完善屈曲特征,应用初始后屈曲理论和突变理论探讨了缺陷结构的后屈曲性态,分别以载荷和位移的形式确定了边坡结构分岔点附近的邻域,建立了边坡结构溃屈破坏和剪切滑动的判据,并以雅砻江下游的霸王山边坡为例给出了工程实例。研究结果表明：位能增量泛函中表征结构初始缺陷的零阶余项与尖点突变模型中的剖分因子之间具有确定的关系;顺层边坡岩体结构在其分岔点处的载荷临界值是由其突变模型的分岔集确定的;只有考虑了岩体边坡的实际缺陷,才可得出其溃屈破坏和剪切滑动的极限值。     

加卸载响应比理论用于滑坡预测的机理分析

滑坡加卸载响应比是一种基于非线性理论可用于滑坡失稳预测的一种全新方法,目前还缺乏地下水作为加卸载动力因子对滑坡作用机制的分析研究。本文以某典型降雨型滑坡作为实例,对地下水渗流、孔隙水压力、基质吸力、土体含水量等因子对滑坡变形失稳的作用规律和作用机制进行数值模拟分析,认为地下水位抬升产生的静水压力和渗流作用产生的水平向动水压力是滑坡主要地下水加卸载动力学因子,提出将静水压力、动水压力、基质吸力表达成总水头H,作为加卸载响应的动力学参数,为建立基于地下水作用的加卸载响应比模型提供思路和依据。     

地表水入渗环境下边坡稳定性的模型试验研究

自然界中，边坡的失稳(可导致滑坡)与地表水入渗补给条件下的地下水参与有关。通过理论和实践研究，地下水对边坡的作用可以概括为5个方面：(1)岩土体及结构面的软化；(2)静水压力；(3)动水压力；(4)岩土体含水量和容重的增加：(5)水．岩物理化学作用。为了解上述作用，鉴于模型试验是解决复杂工程问题的有效手段，开展了边坡稳定性模型试验研究。试验中，模拟了一含软弱夹层的均质边坡模型。通过应用相似条件，得到了均质边坡稳定性与地表水入渗量历时关系曲线。在试验过程中，主要考虑了4类模型：(1)后缘裂隙充水模型：(2)前缘洪水涨退模型：(3)坡面降水模型；(4)各种补给并存模型。最后，得到了可用于边坡失稳控制的两点成果：(1)累积入渗水量与边坡变形量的关系；(2)边坡危险入渗水量。     

大光包滑坡滑带岩体碎裂特征及其形成机制研究

 大光包滑坡是“5•12”汶川地震触发的最大规模滑坡,滑坡南侧暴露长约1.8 km顺层滑带,其岩体高度碎裂,引起广泛关注,6 a来对此开展了持续研究。在前期工作基础上(工程地质测绘、坑槽探及浅孔钻探(钻孔声波)等),对滑带岩体的碎裂特征进行了充分的揭露和系统的描述,结果表明,滑带发育的地质基础是滑前坡体内部发育的层间剪切错动带。强震过程中,由于靠近发震断层的强烈垂向地震动,从而导致坡体沿相对软弱的层间错动带分离,并产生垂向振冲或夯击效应,导致层间错动带的进一步碎裂化。对滑带的细观分析表明,这种强震滑带碎裂化现象不仅存在,而且还表现出伴随碎裂过程的扩容效应。采用物理模拟和PFC数值模拟,进一步验证了强震过程中滑带的碎裂和扩容过程,揭示其产生的内在机制。研究表明,滑带岩体碎裂化及扩容现象具有特殊的工程地质和岩体力学意义：一方面滑带岩体的进一步碎裂、细粒化从物理上降低了滑带的摩阻力;另一方面,也是更为重要的是,由于滑带的夯击扩容,地下水将强力挤入扩容空间,从而可能激发水击作用机制,导致孔隙水压力激增,滑带抗剪能力急剧降低,从而促使滑坡骤然启动,产生高速滑动。     

含软弱夹层岩体边坡的突变模式分析

针对含软弱夹层岩体边坡失稳问题,考虑软弱夹层的应变弱化特性,运用突变理论方法,建立燕尾型突变模型。基于建立的突变模式,对含一层软弱夹层的岩体边坡定量分析滑坡演化过程中的突跳特性;对于含多层软弱夹层的岩体边坡,通过对燕尾突变模型得到的平衡曲面方程进行分析可知,其势函数最多可有4个极值点,3个控制变量的不同取值使系统处于不同的分叉点集区域,其势函数极值点的个数不同,形式也不同,相应地,系统也呈现出不同的性质,于是根据势函数极值点个数的不同,定性分析随着控制参量的变化,边坡失稳中突跳的可能性。     

浅埋煤层长壁开采顶板岩层灾害机理研究

应用初始后屈曲理论和尖点突变模型探讨了顶板岩层分岔失稳的机理及其屈曲后的不稳定性,得出了采场老顶初次来压时断裂下沉的计算公式,建立了顶板破断后台阶下沉的判据,给出了台阶下沉量。研究发现,顶板破断后岩块处于非平衡状态;台阶下沉是由单一岩块逆向回转引起的;台阶下沉与断裂下沉之间存在着确定的关系。研究结果表明,综合应用初始后屈曲理论和突变理论,可根据浅埋煤层顶板结构的结构特征、岩体材料以及上覆厚松散沙层等赋存状况确定长壁开采工作面初次来压期间基岩老顶可能出现的灾害形式。     

某岩质边坡地下水位预测模型对比分析

地下水是影响边坡的稳定性重要因素,本文以某岩质边坡地下水监测为基础,利用时间序列模型与神经网络模型分别对该边坡地下水位进行预测分析,从而对岩质边坡安全监控模型的研究,总结并建立了岩质边坡监控预测模型,可以为岩质边坡监测-预警-评估体系提供另一种思路和解决方法。     

Numerical Modeling of an Earthquake-Induced Landslide Considering the Strain-Softening Characteristics at the Bedding Plane

The damage caused by an earthquake-induced landslide can generally be classified as either a limited deformation or a catastrophic failure. From an engineering point of view, the latter can be much more dangerous because the sliding mass may continue moving until it collides with another object. If a catastrophic failure occurs near a river, the debris may block the river, causing serious damage to the adjacent area. Therefore, examination of the mechanism of such catastrophic slope failures is important with respect to the mitigation of earthquake disasters in mountainous districts, although numerical modeling of such phenomena is rather difficult. In the present study, a new numerical model is developed to simulate an earthquake-induced catastrophic landslide that occured at a typical dip slope, namely, the Yokowatashi Landslide in Japan. In this case, the upper part of the bedrock on the planer tectonic dip surface slid more than 70 m. Only shear-strength degradation at the bedding plane could cause such a long-distance traveling failure. To investigate the strain-softening characteristics of the materials that filled the bedding plane, a series of laboratory tests involving undisturbed block samples was performed. The measured stress-displacement relationships under cyclic loading were numerically modeled as a newly proposed elasto-plastic constitutive model to be used in numerical simulations of landslide, based on the dynamic finite element method. The observed phenomena were appropriately simulated by the proposed method. The mechanism of catastrophic failure is discussed in detail in this paper in order to clarify the relationships between the strain-softening characteristics and the global slope stability. Our newly proposed method to evaluate the possibility of a catastrophic failure was applied to the landslide, and the moment when the slope becomes unstable was able to be predicted. The results confirm that the proposed method can predict the catastrophic failure of a slope.     

边坡变形曲线的正态特性及模糊优选法定权研究

岩土体蠕变曲线是描述边坡变形的重要方式,其位移–时间曲线三阶段过程被视为是滑坡滑动时间预报的基本标准,据此提出了许多滑坡预报方法。研究发现它与正态分布曲线非常相似,基于此,首次提出了用修复的正态分布曲线拟合蠕变曲线的方法和模型。同时考虑岩土工程的随机性和模糊性,应用模糊优选理论对有关数学模型解算中权的确定进行了研究,并给出了相应的计算权重模型。由于模型是对蠕变曲线所有阶段进行拟合,因此有望实现滑坡的全程预测预报。实际计算结果表明,所提出的方法具有一定的实用性。