节理化层状岩质边坡变形效应及稳定性分析

基于露天岩质边坡中存在软弱夹层、结构面和节理,利用UDEC软件模拟分析不同条件下边坡的变形效应及稳定性.结果表明:边坡滑移变形明显受边坡岩体结构及水力学作用的影响,顺缓层理边坡稳定性明显低于水平层理边坡,降雨渗透作用加剧了顺缓层理边坡滑坡的趋势;一般情况下,边坡位移随层理倾角的增加先增大后减少,反倾边坡的稳定性低于顺层边坡,更易失稳;随着层理倾角的增大,顺缓层理边坡的破坏模式由滑移—拉裂过渡为滑移—弯曲,反倾边坡主要表现为拉剪破坏.     

露天矿反倾边坡破坏模式及加固机制模型试验

为研究露天矿层状反倾边坡出现的大规模弯曲倾倒破坏模式,开展在未支护及恒阻大变形锚索(NPR锚索)支护条件下的45°倾角多节理反倾边坡开挖物理模型试验.采用多源监测系统采集边坡开挖过程中锚索轴力、应变场及位移场等数据.结果表明：无支护反倾层状边坡开挖过程中表现出4种典型破坏模式：后缘带张拉破坏、坡肩叠瓦状破坏、坡腰弯折破坏以及坡底冲切破坏;采用NPR锚索支护后的边坡在相同的开挖条件下未发生大面积失稳破坏;边坡开挖过程中,NPR锚索轴力呈突增、突降及稳定波动3种模式循环演变,分别对应边坡变形过程中单元板裂缝发育、断裂及坡体复稳3种现象;NPR锚索具有吸能特性,且锚索轴力预警准则同样适用于NPR锚索支护下的岩质反倾边坡.     

开挖与卸载交替作用对上陡下缓型高陡层状岩质边坡变形失稳影响试验研究

以云南磷化集团有限公司所属尖山磷矿上陡下缓型高陡层状岩质边坡为工程背景,依据相似理论开展模型试验研究,分析开挖与卸载交替作用对这类型岩质边坡变形失稳的影响。结果表明:上陡下缓型高陡层状岩质边坡随开挖深度的逐渐增加,其对应的位移变形量也逐步变大,边坡整体上表现为上部向下运动,下部受压向临空面方向隆起的变形规律;同时当开挖至一定的深度后,坡面与坡中均会发育较多的走向裂缝,且随着开挖深度的不断增加,其不断向坡体深部延伸发展。在整个开挖过程中,坡体中会发育形成"平面与圆弧面复合型的潜在最危险滑移面,且表现为滑移-弯曲-剪切的变形失稳破坏特征。对边坡开展的浅部卸载作用效果不理想,虽其位移变形量有所减小,但没有改变坡体整体的变形失稳趋势,对边坡施加的深部卸载作用效果非常明显,使坡面及坡顶产生的裂缝几乎完全消除。研究结果可为中国西部大开发过程中面临的上陡下缓型高陡层状岩质边坡的预警预报与治理设计提供参考。     

开挖与卸载交替作用对上陡下缓型高陡层状岩质边坡变形失稳影响试验研究(“第六届水利水电岩土力学与工程学术研讨会”推荐稿件)

上陡下缓型高陡层状岩质边坡在我国西部地区典型发育,开挖与卸载交替作用对其变形失稳破坏具有非常重要的影响。以云南磷化集团有限公司所属尖山磷矿上陡下缓型高陡层状岩质边坡为工程背景,依据相似理论开展了模型试验研究,分析开挖与卸载交替作用对这类型岩质边坡变形失稳的影响。结果表明：上陡下缓型高陡层状岩质边坡随开挖深度的逐渐增加,其对应的位移变形量也逐步变大,边坡整体上表现为上部向下运动,下部受压向临空面方向隆起的变形规律,同时当开挖至一定的深度后,坡面与坡中均会发育较多的走向裂缝,且随着开挖深度的不断增加,其不断向坡体深部延伸发展;在整个开挖过程中,坡体中会发育形成“平面与圆弧面复合型”类型的潜在最危险滑移面,且表现为“滑移-弯曲-剪切”的变形失稳破坏特征;对边坡开展的浅部卸载作用效果不理想,虽其位移变形量有所减小,但没改变坡体整体的变形失稳趋势,然对边坡施加的深部卸载作用效果非常明显,使坡面及坡顶产生的裂缝几乎完全消除。研究结果可为我国西部大开发过程中面临的上陡下缓型高陡层状岩质边坡的预警预报与治理设计提供参考。     

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。     

陡倾顺层斜坡动力失稳机理分析

针对汶川地震中边坡的破坏形式与坡体结构密切相关的问题,以"5·12"汶川地震中安县高川乡大竹坪滑坡和干磨房滑坡失稳工点为原型,在充分分析滑坡地区工程地质条件及其动力变形特征的基础上,提出采用3维离散元数值模拟技术进行失稳机理对比分析的思路。结果表明:陡倾顺层硬岩斜坡的动力破坏形式以崩滑为主,陡倾顺层软硬互层斜坡的动力破坏形式以滑移弯曲为主;在相同地震作用下,峰值地面加速度(peak ground acceleration,PGA)放大系数与坡体高程总体成正相关,斜坡同一高度处的PGA放大系数由坡表向坡内总体呈现先增大后减小的趋势;陡倾顺层硬岩斜坡的PGA放大系数总体小于陡倾顺层软硬互层斜坡,硬岩斜坡的PGA放大系数范围在2～3,最大值在坡表的3/4处;软硬互层斜坡的PGA放大系数范围在2.5～4.0,最大值在斜坡顶部。此外,陡倾顺层硬岩斜坡的破坏机制为4个阶段:层面部分贯通滑移—锁固段震荡松弛—上部抛射—底部滑面贯通并失稳,而软硬互层斜坡的失稳机理则为:层面错动-部分贯通滑移—下部局部抛出-局部弯曲—高位横向扩展滑移—下部弯曲折断-整体失稳。研究成果可为西南地区高陡顺层岩质斜坡失稳评价及机理分析提供相应的技术支持。     

地下空间对喀什高台边坡稳定性影响的RFPA强度折减分析

以喀什高台民居边坡为例,使用RFPA-SRM对高台边坡稳定性进行了研究.数值模拟表明高台边坡土体在复杂应力作用下处于单元损伤→裂隙扩张发育→破裂区域渐进贯通→地下空间局部坍塌或边坡滑移失稳的动态变化中.结果表明,当土体单元强度折减为原始强度的70%时,人防地道顶部坍塌失稳和建筑物开裂;当土体单元强度继续折减为原始强度的68%~66%时,边坡内部滑动区域形成贯通,并引起滑动体及其影响范围内的建筑物整体失稳向下滑动.     

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。     

大理西站支护边坡振动台试验及数值模拟

以云南省大理西站支护边坡工程为依托,开展边坡振动台试验和数值分析,得到双排抗滑桩的弯矩、锚杆轴力、坡面加速度响应规律及边坡的最终破坏情况. 试验表明：坡面加速度响应规律与测点相对位置有关,测点相对位置越高,加速度响应越明显;坡体裂缝影响岩土体动力特性,在裂缝出现后坡体加速度响应规律会发生显著变化;在地震下抗滑桩弯矩分布接近抛物线形状,弯矩的最大值靠近岩土分界线的下方,抗滑桩弯矩随输入地震波幅值增大成非线性增长;锚杆在4 m/s²地震峰值时刻的动轴向力大于静轴向力的3倍,地震作用是锚杆受力大小的决定因素;由于锚杆的作用,边坡的最终破坏面位于边坡2#的深部,此破裂面位置由边坡2#的中上部土体的滑移破坏与下部土体的越顶破坏组成.     

抗滑桩加固边坡稳定性3维极限上限拓展分析

抗滑桩作为常用的边坡加固手段,被广泛应用于工程实践中,其影响下的边坡稳定性分析,具有较高的理论和实践价值。采用极限分析上限法,通过引进参数拓展了边坡3维计算模型,建立了内外功率平衡的边坡安全系数计算框架,并通过优化计算得到一定参数条件下边坡的安全系数上限解和最危险破坏机构形状。在此基础上,分析了抗滑桩加固后边坡破坏模式和稳定性受抗滑桩位置、桩距、坡角、机构限宽等参数的影响规律,并讨论了不同参数条件下破坏面形状的变化规律和边坡稳定性变化的内在机理。结果表明：最安全抗滑桩位置不受机构限宽影响,位于坡面中点与坡顶间的某一位置;当机构限宽较小且抗滑桩位置靠近坡趾时,边坡破坏面通过坡面。抗滑桩位置距离坡趾越远,破坏面越靠近坡面且曲率越大。当桩距较小时,边坡倾向于在抗滑桩位置上方发生次级滑动;边坡整体安全系数随桩距的增大而降低。随着机构限宽的增大,边坡安全系数逐渐降低,并逐渐接近2维破坏机构的安全系数。边坡破坏机构随桩距和机构限宽的增大而增厚。当坡角较小时,边坡破坏面通过坡趾下方。本文方法不仅对边坡破坏机构类型的拓展具有理论意义,而且实现了计算结果的进一步优化。     

双溶洞建筑边坡变形破坏模型试验研究

以某岩溶地区建筑边坡为工程背景,将建筑物荷载简化为坡顶荷载,根据相似材料原理,建立上下布置双溶洞相似材料平面应变模型;采用三阶段荷载模式,即预加载模拟建筑物荷载、模拟开挖和继续加超载直至边坡整体破坏,研究溶洞顶板沉降、靠近坡面溶洞洞壁中部水平位移、坡体内岩体压力和分层开挖坡面位移变化特征。研究结果表明:溶洞顶板位移在整个过程中呈增加趋势,在第三阶段出现急剧增加特征。近坡面一侧溶洞洞壁中部水平位移在第一阶段均呈缓慢增加趋势;在第二阶段上溶洞受开挖扰动的影响水平位移呈现急剧跳跃态势,下溶洞水平位移突然增加而后稳定;第三阶段上溶洞水平位移出现急剧增加然后跌落特征,下溶洞水平位移基本无变化。在整个试验过程中岩体压力呈增加态势,且近坡面处压力增幅较大。在第一、二阶段,边坡沿高度方向坡面水平位移呈中间大两头小的中鼓增加态势,而在第三阶段,坡面底部出现挤出效应而出现水平位移明显增大特征。     

陡倾顺层斜坡动力失稳机理分析（特约稿）

针对汶川地震中边坡的破坏形式与坡体结构密切相关的问题,以“5·12”汶川地震中安县高川乡大竹坪滑坡和干磨房滑坡失稳工点为原型,在充分分析滑坡地区工程地质条件及其动力变形特征的基础上,提出采用3维离散元数值模拟技术进行失稳机理对比分析的思路。结果表明：陡倾顺层硬岩斜坡的动力破坏形式以崩滑为主,陡倾顺层软硬互层斜坡的动力破坏形式以滑移弯曲为主;在相同地震作用下,峰值地面加速度（peak ground acceleration,PGA）放大系数与坡体高程总体成正相关,斜坡同一高度处的PGA放大系数由坡表向坡内总体呈现先增大后减小的趋势;陡倾顺层硬岩斜坡的PGA放大系数总体小于陡倾顺层软硬互层斜坡,硬岩斜坡的PGA放大系数范围在2～3,最大值在坡表的3/4处;软硬互层斜坡的PGA放大系数范围在2.5～4.0,最大值在斜坡顶部。此外,陡倾顺层硬岩斜坡的破坏机制为4个阶段：层面部分贯通滑移-锁固段震荡松弛-上部抛射-底部滑面贯通并失稳,而软硬互层斜坡的失稳机理则为：层面错动-部分贯通滑移-下部局部抛出-局部弯曲-高位横向扩展滑移-下部弯曲折断-整体失稳。研究成果可为西南地区高陡顺层岩质斜坡失稳评价及机理分析提供相应的技术支持。     

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。     

塘渣反压在垃圾填埋场局部滑移治理中的应用

对国内处于填埋作业状态的某局部滑移堆体边坡开展塘渣反压控制工程实践,监测治理前、后的表面位移、深层水平位移和渗沥液水位,评估滑移治理效果.分析后续填埋作业塘渣反压高度和厚度要求.结果表明：采用塘渣反压后,表面位移速率最大值从130 mm/d降为20 mm/d,填埋堆体单次最大滑移面积从8 994 m²降为1 645 m²,深层最大滑移速率从5.3 mm/d降为0.9 mm/d.分析表明,在实施塘渣反压措施后,堆体现状局部稳定安全系数从1.129提高到1.614.当后续堆体继续堆高时,建议最小反压体高度应高于潜在滑移面的坡脚,最小反压体厚度应保证堆体稳定安全,反压体高度和厚度的最终取值应根据堆体的稳定性和反压工程的经济性进行优化.     

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。     

昆明柴石滩水库溢洪道高边坡稳定性有限元分析

基于有限元的基本理论，通过对边坡坡体内岩体不同部分的模拟及建立概化地质模型，对边坡坡体应力、位移及其稳定系数进行了计算．分析表明：边坡分级开挖、级间设平台的工程措施合理有效，但由于岩体软弱，仅采取削坡减载措施尚不足以从根本上解决该边坡的稳定性问题。     

露天开采深度对边坡稳定性的影响

为了研究露天矿的边坡随着露天开采的增大而出现的边坡失稳等现象,采用数值计算方法对矿山露天开采中边坡的稳定性进行了研究.结果表明:边坡上部台阶易发生贯通变形,且向边坡内部发展,形成较为明显的滑移带,存在局部滑移现象;受开采扰动影响,最大水平位移为边坡中部;受开采扰动和岩石自重的影响,台阶沉降基本遵循从上到下的沉降原理,但由于受水平位移的影响,边坡中部台阶水平滑移稍大,从而致使垂直沉降数值也会发生突变,边坡中部在露天开采中也可能会发生局部滑移.     

基于FLAC3D的膨胀土边坡渐进变形失稳机理研究

以安徽省北沿江高速公路（马鞍山至巢湖段）的膨胀性黏土边坡为对象,通过分析边坡变形失稳特点探究了此类边坡变形失稳机理,并基于FLAC3D软件针对某典型边坡开展了边坡稳定性的数值模拟分析。分析结果表明：该类膨胀土边坡失稳受水作用影响显著,膨胀性黏土遇水膨胀,且强度参数折减程度较大,膨胀土路堑边坡浸水后的破坏主要是发生在坡面浅层,且浸水程度愈深,边坡稳定系数愈低,这表明膨胀土路堑边坡的稳定性受浸水湿化效应的控制,通过在坡脚设置支挡工程防护,使得坡体的水平位移发生了显著的减小,加强了坡体的整体稳定性。     

西南某水电站厂房上游侧后坡变形体稳定性研究

电站厂房上游侧后坡受施工排水、边坡开挖等综合因素的影响,形成了规模巨大的变形体,其稳定性直接威胁了厂址的安全,为此对变形体进行了地质钻探、物探、地面三维变形监测和稳定性计算等研究.结果表明:变形体为整体推移式、局部牵引式的蠕变滑移;从成因和机理分析,施工排水和降雨是诱发形成的最主要因素;其天然稳定性随着降雨量的变化而呈周期性变化,雨季的稳定性差,旱季有所提高,但在饱水或地震条件下,存在失稳的可能.     

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。