碎裂状顺层岩质边坡地震动力响应与破坏模式

川藏铁路沿线存在大量碎裂状顺层岩质边坡,与一般的边坡相比,碎裂状边坡在岩体强风化区域的结构面更多,把岩体切割的更为碎裂,导致整体的动力响应和破坏模式变得复杂。以川藏铁路拉月隧道进口边坡工程为依托,通过实地调研和参考工程地质资料,对结构面的分布规律进行了详细总结,并通过赤平极射投影对边坡的整体稳定性进行了分析。在此基础上利用离散元UDEC对碎裂状顺层岩质边坡的动力特性以及破坏模式展开研究,并探讨了节理参数对位移和加速度响应的敏感性规律。研究结果表明：(1)不同地震荷载作用下,坡面位移规律均呈现先增大再减小的规律,坡面位移响应最大处位于M4处。在输入地震波幅值相同时,Kobe波的坡面位移响应比EL波的剧烈；(2)边坡模型的PGA放大系数呈现明显的高程放大效应,地震波类型会影响PGA的响应规律；(3)FFT频谱分析表明,FFT幅值随着高程的增加呈先增大后减小再增大的规律,且强风化岩体区域的FFT幅值整体小于弱风化岩体区域。在地震波通过强弱风化交界位置的结构面时,会导致局部FFT幅值降低。(4)加载Kobe波时模型的FFT幅值比加载EL波时的大,在不同地震波作用下FFT幅值的最大位置均位于模型的M3测点处。(5)碎裂状边坡的失稳演化过程主要为：坡表震裂→形成落石→强风化岩体下部节理张开→弱风化岩体节理孕育→裂缝发展→强风化岩体区域形成贯通结构面→强风化岩体区域沿结构面下滑失稳破坏→坡脚形成堆积体。(6)节理参数敏感性分析表明,弱风化岩体区域的层理间距对位移的影响最为明显,而强风化节理间距对加速度放大影响最为明显。     

顺层岩质边坡临界坡长求解研究

顺层岩质边坡失稳是边坡破坏的主要形式,用力学方法研究其失稳机理是常用手段之一.针对目前该领域研究热点集中在其临界坡长求解方法方面问题,本文利用材料力学方法通过挠曲线近似微分方程求解获得梁的挠曲线方程,进而采用最小能量原理求解和试算法,结合求解顺层岩质边坡的临界坡长.该方法简单适用,对研究顺层岩质边坡失稳机理具有重要意义.     

顺层岩质边坡滑剪破坏规律研究

为掌握顺层岩质边坡滑剪破坏特征及规律,首先概化了该类边坡地质力学模型,再引入了严格极限平衡分析方法,最后系统性地开展了滑体厚度、边坡高度、陡倾和缓倾结构面倾角及强度对边坡稳定性规律的影响研究。结果表明：边坡安全系数随滑体厚度增加而先减小后增加,存在一个最小安全系数对应的最危险滑体厚度,该最危险滑体厚度随陡倾结构面倾角增加而减小,且随陡倾结构面强度增加而增加,随缓倾结构面强度增加而减小。研究成果可为类似顺层岩质边坡滑剪破坏评价和治理提供参考。     

水力学作用下顺层岩质边坡稳定性研究

采用静水压力在总水位1/2处达到最大作为静水压力的新假设,并对结构面上的动水压力进行了详细的推导计算,完善了影响边坡稳定的水力学理论.当坡顶面出现竖直张裂缝时,张裂缝中的水深影响结构面上静水压力和动水压力的大小,可用张裂缝中的临界水深作为边坡破坏的依据.通过实例分析,结构面和张裂缝中的静水压力对边坡的稳定性影响较大,而结构面上的动水压力对边坡的稳定性影响较小.在给定边坡条件下,静水压力使边坡的稳定系数降低了16.8%;动水压力使边坡的稳定系数降低了1.2%.     

GFRP锚杆加固顺层岩质边坡的机制研究

由于传统钢筋锚杆存在易腐蚀、耐久性差等缺点,GFRP(玻璃纤维增强复合材料)锚杆得到了高度重视。然而,GFRP锚杆的弹性模量小且抗剪强度低,故其加固顺层岩质边坡的机制仍需进一步研究。考虑顺层岩质边坡的顺层滑移破坏模式,基于Winkler假定和锚杆荷载传递机理对边坡岩体与锚杆的相互作用机制进行理论分析,建立剪切位移作用下锚杆的力学模型,并对其进行验证。基于此,结合GFRP锚杆的物理力学参数(如弹性模量、抗剪强度等),考虑坡体剪切位移、锚杆与潜在滑面夹角及岩体无侧限抗压强度等影响因素,分析GFRP锚杆加固顺层岩质边坡的机制。结果表明:1)当锚杆与潜在滑面夹角为45°时,硬岩中坡体较小的剪切位移导致GFRP锚杆发生剪切屈服;软岩中坡体产生较大的剪切位移时,GFRP锚杆发生受拉屈服。2)当锚杆屈服时,GFRP锚杆在加固不同抗压强度的岩体时提供的抗力差异较大,加固软岩时抗力最大;随着岩体无侧限抗压强度增大,GFRP锚杆提供的抗力逐渐变小;相比而言,钢筋锚杆在加固不同抗压强度的岩体时提供的抗力大小基本接近。3)硬岩中,锚杆与潜在滑面夹角对GFRP锚杆抗力的影响较大,夹角越小,抗力越大;软岩中,锚杆与潜在滑面夹角对GFRP锚杆抗力的影响较小;当夹角为5°～60°时,GFRP锚杆均能提供较大抗力。研究结果为岩质边坡锚固研究及工程应用提供参考。     

顺层边坡稳定性分析及优化设计研究

顺层边坡稳定性分析一直是山区铁路工程建设最为关心的难点问题之一.由于顺层边坡滑动面的位置分布复杂,往往不能够准确定位,缺乏一套科学合理的稳定性分析及滑动面搜索的方法.为此,论文建立了考虑多级平台几何特征和岩层产状的顺层边坡滑动分析模型,实现了对顺层边坡安全系数的计算及潜在滑动面分析的过程.同时,论文通过编程计算将理论方法转化为操作便捷的程序,研究成果较好地应用于靖宇至松江河铁路路基边坡设计工作中,有效地提高了该顺层边坡设计精度及效率.     

顺倾向层状岩质边坡溃屈破坏分析

为了解顺倾向层状岩质边坡的溃屈破坏特性,根据多层层状岩质边坡的溃屈破坏模式,并考虑静水压力和地震的影响,建立了相应的力学模型.采用特殊函数理论进行分析,得出各层岩体溃屈曲线的理论公式,对此类边坡溃屈破坏的临界坡长和破坏位置进行了求解.分析了岩石弹性模量、层间滑动面强度、岩层厚度、层面倾角等因素对此类边坡溃屈破坏临界坡长的影响.针对工程实例的分析结果与实际情况符合较好,证明了该理论的正确性.     

岩质滑动边坡模糊可靠度置信区间的计算

在模糊可靠度分析的基础上，利用数理统计的基本理论和方法，建立了模糊可靠度置信区间的计算模型，给出了在一定置信度下岩质边坡模糊可靠度置信区间的计算公式，为模糊可靠度计算在实际工程中的运用提供了理论依据，并以平面滑动边坡为例说明了计算方法。     

岩质滑动边坡模糊可靠度置信区间的计算

在模糊可靠度分析的基础上 ,利用数理统计的基本理论和方法 ,建立了模糊可靠度置信区间的计算模型 ,给出了在一定置信度下岩质边坡模糊可靠度置信区间的计算公式 ,为模糊可靠度计算在实际工程中的运用提供了理论依据 ,并以平面滑动边坡为例说明了计算方法     

凹形边坡圆弧滑动模式稳定性控制机理研究

为了研究凹形边坡出现圆弧滑坡破坏时的稳定性控制机理,明确边坡形状差异对边坡稳定性的影响,基于瑞典圆弧法对滑体进行三维条分,并将侧向土压力纳入力学分析,推导出了适用于凹形边坡圆弧滑坡的三维稳定性分析方法.根据凹形边坡几何结构及地质参数,分析了凹形边坡曲率半径及上、下部拱高对边坡稳定性的影响规律.结果表明:从平直边坡向凹形边坡的过渡阶段,稳定系数先增大后减小,当上部拱高为边坡高度的1.5倍时,可使边坡稳定系数达到最大;随着边坡高度的增加,凹形端帮相比平直端帮稳定性提升的幅度逐步减小,凹形边坡形式对稳定性的提升作用在边坡高度较低时体现得较为明显.     

P波入射含顺层结构面岩质边坡引起的振动

假定岩体为开尔文非线性体、结构面法向满足Barton-Bandis模型、切向满足库仑滑移模型,基于时域递归法得到应力波在岩体和结构面中的传播方程。根据简化的边坡模型,结合应力波传播路径和时间延迟,对结构面与边坡坡面之间的多重反射波的传播情况进行分析,利用叠加原理得到边坡面上任意质点的法向和切向振动速度表达式。通过数值模拟对比验证理论分析的准确性,并对本研究理论和数值方法的适用范围进行简要说明。研究结果表明,结构面的刚度、监测点水平位置、坡角和坡脚竖向距离等均会对边坡振动放大效应产生一定的影响。从理论方面阐明岩体结构面对坡面质点振动放大效应的影响规律,为岩质边坡动力响应的深入研究提供理论依据。     

改进的岩质边坡临界滑动场计算方法

针对岩体介质的不连续性的特点,将岩质边坡临界滑动场进行改进和推广.充分考虑结构面存在对岩质边坡稳定性的影响,对结构而采取新的处理方法,并基于岩体介质具有抗拉性的考虑,灵活设置张拉裂缝.用改进后的岩质边坡临界滑动场计算方法,编制相应的程序,对边坡进行数值模拟分析,使边坡在满足力与力矩平衡的条件下,按推力最大原则,快速、准确地找到岩质边坡临界滑动面并得出其相应的安全系数.并将此方法应用于5个算例和1个工程实例边坡的稳定性分析,和其他方法进行比较,结果说明改进后的该方法在岩质边坡稳定性分析中的准确性和高效性.     

岩质边坡滑坡机理与稳定性研究

所研究的边坡为露天岩质边坡，已出现多次滑坡，根据对边坡岩体的物理力学性质测试，现场工程地质调查，现场动力学测试及滑体位移观测，提出了确定边坡潜在滑动面的计算模型，确定出了优势滑动面及破坏模式．通过极限平衡及有限元分析计算，给出了合理边坡角．针对现在的滑体和将来的潜在滑体，提出了相应的处理方案和预防措施。     

岩质边坡滑坡机理与稳定性研究

所研究的边坡为露天岩质边坡,已出现多次滑坡,根据对边坡岩体的物理力学性质测试,现场工程地质调查,现场动力学测试及滑体位移观测,提出了确定边坡潜在滑动面的计算模型,确定出了优势滑动面及破坏模式.通过极限平衡及有限元分析计算,给出了合理边坡角.针对现在的滑体和将来的潜在滑体,提出了相应的处理方案和预防措施.     

含建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系振动台模型试验研究

基于Bockingham π定理,对具有建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系开展振动台模型试验,通过分析预应力锚索、建筑桩基的应变以及边坡坡顶加速度,研究支护体系的动力响应规律。结果表明,预应力锚索的应变在地震波加速度达到峰值时达到最大值,且上排锚索受力大于下排锚索,随着地震幅值的增大,最上排锚索锚固段率先发生滑移破坏失去锚固作用;建筑桩基应变最大值点位于滑动面以下一定深度,且远离边坡坡面的建筑桩基受力大于邻近边坡坡面的建筑桩基;坡顶各点峰值加速度随地震波幅值增大整体表现为线性增大,但在Wenchuan-Wolong波（0.55g）和Sin波（0.4g）工况时,各点峰值加速度相对有所下降,随着地震波幅值增大,各点峰值加速度放大系数在汶川波和正弦波作用下并非单调变化,而是表现为先减小后增大波动变化特点。     

多组合结构下顺层岩质高边坡的稳定性分析

依托山西省浑源县某花岗岩露天矿,经过现场地质调查和室内物理实验,得到该矿区边坡的结构面参数和岩体力学参数。利用极限平衡法结合slide软件对矿区在施工过程中可能会形成边坡失稳的情况进行计算,分析坡体破碎带和潜在滑体厚度对边坡稳定性的影响,锁定边坡潜在滑动面,计算出安全系数。结果表明,矿区西边坡开采至最终高程时,边坡不稳定,易发生滑坡。得到边坡的安全系数随滑体厚度的增加而变小,但在滑体厚度为20m开始幅度趋于平缓,潜在滑移区位于边坡坡面以内25m附近,同时发现破碎带的位置分布对边坡的稳定性起着决定性的作用。     

岩质边坡稳定性分析及力学验算方法

本文建立了岩质边坡稳定性分析和力学验算方法,并推导出在最危险软弱面上临界安全系数的计算公式,可供岩质边坡稳定性设计应用。     

顺层滑动构造与瓦斯突出机制

煤与瓦斯突出集中发生在地质构造破坏带,已为国内外极大多数研究者所公认,而地质构造在煤与瓦斯突出中的机制,还存在不同的认识,论文作者根据顺层滑动构造形成的严重瓦斯突出带的系统观测,进行了典型剖析.得出地质构造在煤与瓦斯突出中的作用主要是形成了构造煤,降低了煤的强度,并认为古构造应力是一个结束了的过程。这种观点对煤与瓦斯突出预测和防治都有直接意义     

基于尖点突变理论的含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡稳定性研究

为了探讨软弱夹层对缓倾顺层岩质边坡稳定性的影响,克服采用安全系数评价边坡稳定性的局限性,提出一种基于尖点突变理论的突变级数法。选取软弱夹层的黏聚力c、内摩擦角φ、倾角β、厚度d、岩体重度γ和空隙水压比γ_u6个因素进行五水平正交试验,并建立相关的边坡模型,然后采用强度折减法求出边坡的安全系数,基于突变级数法求取试验边坡模型的突变级数。结果表明：影响含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡稳定性的主控因素的敏感程度大小顺序为φ>β>c>γ_u>γ>d;采用突变级数法对边坡稳定性的评判结果与强度折减法、极限平衡法一致,并在实际工程中进行了验证;突变级数法在此类边坡的稳定性评价中具有可行性,且较为直观、便捷。研究成果可为此类边坡的稳定性评价提供理论依据。