柔性防护边坡的稳定性分析

主动柔性防护系统以其轻便稳定等优点而被越来越多地应用于边坡浅层防护，现阶段针对某一具体的边坡防护工程，其防护体系的设计多根据设计者的经验确定，对柔性防护的边坡稳定性缺乏定量评价标准。基于主动防护体系的系统构件分析，提出柔性防护边坡块体安全系数的计算方法。在实际计算中，首先根据现场可移动块体的发育特点，验算柔性防护系统所能防护的最大块体体积，然后通过最大可能防护块体与实际块体的比较，评价防护边坡的稳定性。     

金川电站左岸引水发电系统进水口边坡块体稳定性分析

边坡开挖为边坡岩体中的岩石块体创造了新的临空条件,块体的初始稳定状况受到了外界影响,因此需要重新对结构面组合块体稳定性进行评价。通过对金川水电站左岸引水发电系统进水口边坡的岩性、构造、变形失稳机制以及岩体质量和力学参数的研究,利用空间坐标建立了边坡和结构面的三维地质模型,结合边坡的开挖设计,进行平行和垂直轴向边坡方向的剖切,从而得到块体组合情况。然后,利用商用岩石边坡块体稳定性计算程序对各潜在不稳定块体进行计算。计算结果表明:除了在极端的工况下局部块体会失稳外,其它块体均较稳定。     

基于非连续变形分析的岩质高边坡稳定性评价

针对岩质高边坡的滑坡失稳的典型破坏形式,采用非连续变形分析(DDA)这一数值分析方法,结合某高速公路岩质高边坡工程实例,建立计算模型,深入研究边坡岩体的结构面参数与边坡变形的相互关系,分析不同工况下边坡块体的极限内摩擦角和稳定安全系数,进而评价边坡的稳定性,结果表明与边坡稳定实际情况基本吻合。     

一种考虑块体侧面一般水压分布模式下的块体稳定性计算方法

提出了一种考虑块体侧面一般水压分布模式下的块体稳定性计算方法。根据所提出的方法,对某工程边坡上的一个实际块体的稳定性进行了分析。结果表明,所提出的方法对解决包括复杂形状块体在内的块体水压敏感性稳定分析是可行的。     

岩质边坡开挖过程动态仿真分析的块体单元法

 岩质边坡开挖过程的静态仿真分析方法在计算精度和速度上均存在不足,无法适应边坡动态设计的需要。基于动态仿真的思路,提出岩质边坡开挖过程动态仿真分析的块体单元法。首先,提出三维岩石块体系统识别的切割算法,通过逐条或逐组加入结构面或开挖面切割块体,以及平面删除后的块体合并,实现开挖过程中块体系统的动态识别,提高块体系统识别的计算效率。然后,提出动态开挖过程中的开挖荷载计算方法,从而建立岩质边坡开挖过程动态仿真分析的块体单元法,避免在开挖前的块体系统中预置开挖面而导致人为引入不连续面问题和设置刚度问题。最后,通过简单算例及工程应用,对所提的动态仿真分析方法的计算精度和速度进行验证。结果表明,所提的动态仿真分析方法的计算效率明显优于传统的静态仿真分析方法。     

重庆地区砂泥岩边坡的计算与设计

本文根据重庆地区边坡破坏的特征，分析了砂泥岩边坡自动止滑的层面角的上下限值。层面角只有在上下限值之间才可能产生滑动，按照块体边坡进行计算和设计。另外不论层面角的大小，如果块体的尺寸小到可以用综合摩擦系数来描述时，则按照碎体边坡来进行计算和设计。     

岩石高陡边坡的岩体模型及其参数研究

岩石边坡稳定性分析，通常将边坡岩体的模型抽象为地质模型、力学模型及几何模型三种。本文提出应根据分析方法的侧重点分别建立相应的模型，即针对三维相似模型试验建立地质概化模型；针对块体稳定分析建立块体一夹层模型；针对数值模拟建立等效连续模型。文中结合三峡链子崖危岩体建立了这三种模型并确定相应的参数。模型试验与计算成果基本一致，与现场实际情况吻合较好。     

岩石边坡动力稳定安全系数的块体单元法分析

 将动力分析的块体单元法应用于岩石边坡地震稳定时程分析。将黏弹性人工边界条件的思想与块体单元理论相结合,建立块体系统的人工边界条件,用以模拟地基的弹性恢复能力和地基对散射波能量的吸收,从而消除波动在计算区域边界上的反射。黏弹性边界具有稳定性好,易于与计算程序结合的优点。通过动力计算所得的块体加速度计算块体的惯性力,并由此判断块体可能的滑动模式,进而根据滑动模式将惯性力分解为块体滑动力和垂直于滑动方向的作用力,由此作用力计算块体的抗滑力。块体抗滑稳定安全系数即为抗滑力与滑动力之比,从而可以得到地震过程中块体稳定安全系数时程曲线。小湾水电站进水口边坡算例体现了该方法的工程应用能力。     

重庆地区砂泥岩边坡的计算与设计

本文根据重庆地区边坡破坏的特征，分析了砂泥岩边坡自动止滑的层面角的上下限值。屋面角只有在上下限值之间才可能产生滑动，按照块体边坡进行计算和设计。另外不论屋面角的大小，如果块体的尺寸小到可以用综合摩擦系数来描述时，则按照碎体边坡来进行计算和设计。     

节理岩质边坡的块体元塑性极限分析下限法

结合块体元和塑性极限分析,并利用数学规划的方法,提出了一种新的岩石边坡稳定分析方法-块体元塑性极限分析下限法。针对节理岩体的力学特性,将岩体离散为块体–结构面组成的块体系统,假定块体为刚体;以结构面应力为未知量,根据塑性极限分析下限定理,构造了满足平衡方程、边界条件和屈服条件的静力许可应力场;建立了边坡稳定的下限法数学规划模型,并通过非线性规划方法寻求问题的下限解。最后对三个典型的算例进行分析,结果表明:采用本方法不需要逐个计算可能的滑动形式,而直接得到边坡稳定安全系数,结果同刚体极限平衡法十分接近。     

岩石边坡工程块体系统稳定性预测、监测与控制

根据工程地质的岩体结构控制观点及“突破”观点，岩石边坡工程的稳定性往往由其中的块体分布及其稳定状态所控制，因此，及时确定与实时控制这些块体系统的稳定性就十分重要。为此，以某大型岩石高边坡为例，在分析该高边坡的工程地质条件，尤其是结构面分布特征基础上，首先，采用块体理论分析了该复杂岩石边坡工程块体系统的分布规律，找出了控制该大型边坡稳定性的关键块体的位置、规模及开挖后的稳定性系数，并据此指导优化岩石边坡稳定性的监测布置与加固控制；其次，根据监测信息对块体系统加固前后的受力及稳定性动态进行了分析。     

滚石运动特征试验研究

选择坡面长度为176.4 m,坡度为39°～60°,局部坡度约为90o的边坡作为试验场地,对质量为9.5⁹2.5 kg,形状为长条状、薄片状和方形等的岩块进行256次滚石试验。在试验的基础上,分析了坡面特征对滚石停留位置的影响,坡面对滚石运动时间（到达坡底动能）和对不同形状滚石的运动特征的影响。同时,利用正交试验理论,采用滚石在坡面上运动的平均加速度作为评价指标,对影响岩块在边坡上运动的3个重要因素--滚石的质量、滚石形状和坡面状况（包括坡度以及与坡度相关的坡表覆盖层）进行了分析。结果表明:在这3个因素中,坡度及坡面状况是主要因子,其次是滚石的形状,再次是滚石质量。当滚石质量15≤m<27 kg,其形状为薄片状,坡度平均为59.6°,基岩基本裸露,滚石运动的平均加速度最大;当滚石质量9.5≤m<15 kg,其形状为长条状,坡度为39°,坡面有碎石浮土时,平均加速度最小。所得成果为危岩体防治时冲击能量的确定提供了依据,提出危岩体整体防治的新的可行方法,对坡面地质灾害的防治有指导意义。     

The characterization of rock slope stability using key blocks within the framework of GeoSMA-3D

Considering the uncertainty and complexity of the influencing factors, the present study focused on the multi-level and multi-index evaluation system for analyzing rock slope stability. Quantitative analysis of the influence degree of the evaluation index on the rock slope stability was carried out by extension theory. The most significant factors affecting rock slope stability and the corresponding evaluation index were obtained. Further, the study presents a concept about the instability characterization coefficient of the key block, which is an important factor controlling slope stability. With this coefficient implemented into the search module of key blocks in the program Geotechnical Structure and Model Analysis-3D (GeoSMA-3D), developed by the corresponding author’s team, a further determination and visualization of key blocks were achieved. However, in many previous studies, there was no good correlation between the theoretical key blocks and the actual rock slope engineering, which led to derailment between theoretical analysis and practical engineering. Hence, this paper proposed the characterization safety factor of rock slope stability that combined the instability characterization coefficient with the weight of key blocks. The influence degree of each key block on rock slope stability was determined by the size of the instability characterization coefficient of key blocks. The weight of each key block on the slope stability was determined by combining this coefficient with the analytic hierarchy process (AHP). The key block information was applied to characterize the rock slope stability. The present study proposed a convenient and feasible evaluation method regarding rock slope stability. For the specific rock slope engineering, the significance of each evaluation index was determined and the most significant index was obtained. The determination and visualization of key blocks and the judgment of the slope stability were investigated, which verified the applicability and feasibility of this evaluation method.     

双滑面岩质边坡稳定性极限平衡计算方法

基于极限平衡理论,综合考虑张拉裂缝积水深度、滑面出流缝是否堵塞、坡顶超载、地震荷载效应以及被动块倾角等因素的影响,推导出了多影响因素条件下含主控弱面双滑面岩石边坡抗滑稳定性系数的表达式,并分析了几种相关参数组合对双滑面破坏岩石边坡稳定性的影响。分析表明:滑面出流缝被堵塞比滑面出流缝未堵塞时对边坡稳定性的影响更大,边坡稳定性随着坡顶张拉裂缝积水深度增加、坡顶附加荷载增大、地震影响效应的增大而减小,在滑面出流缝未堵塞的情况下被动块倾角为20°时双滑面岩石边坡抗滑稳定性系数最大,滑面出流缝被堵塞的情况下被动块倾角为9°时双滑面岩石边坡抗滑稳定性系数最小。针对工程实际,提出了相应的工程建议。     

边坡及洞室岩体的全空间块体拓扑搜索研究

 在一定空间区域内,由三维有限长的随机结构面及确定性结构面切割形成的所有块体的搜索问题,即全空间块体搜索问题,是裂隙岩体研究中十分重要的基础性课题。在随机结构面切割下全空间块体拓扑搜索一般方法研究基础上,进行边坡及洞室岩体的全空间块体搜索问题研究。给出计算分析过程,包括三维结构面网络模拟、结构面与边界面之间的交线分析、封闭回路分析、回路空间位置分析、孤立回路删除、相关回路分析以及封闭块体搜索等,并对其中的结构面与边界面交线求解进行重点讨论。对块体切割中出现的简单凸多面体及凹多面体、坑体、环体、腔体等4种块体类型进行分析,基于单连通和复连通回路的不同特点,讨论如何统一地对4种块体类型进行搜索分析,从而实现边坡/洞室岩体的全空间块体拓扑搜索技术。在此基础上,基于经典的块体理论,实现边坡/洞室工程中的块体渐进失稳分析技术。最后,针对边坡和洞室算例进行分析和讨论。     

基于激光扫描的高边坡危岩体识别及锚固方法研究

 利用三维激光测量技术获取高陡边坡的高密度点云坐标数据,建立高边坡表面模型。基于三维激光点云数据提取高陡边坡的岩体结构面的产状和几何信息数据。在此基础上,提出危岩块体的识别方法,即将高陡边坡的危岩体点云数据进行构网,形成为块体单元,然后利用虚拟结构面对块体单元进行分割,形成空间块体模型,并根据危岩体失稳类型对空间块体模型进行分类。基于极限平衡理论和各类危岩的破坏机制以及作用在危岩体上荷载组合,建立危岩体锚固计算方法。将该方法应用于东平白佛山边坡的危岩体调查及治理中,根据白佛山边坡危岩体的主要荷载类型(如自重、裂隙水压力和地震力等)及不同类型的危岩体稳定系数,计算不同类型危岩体的最小锚杆数。研究结果表明：(1) 三维激光扫描技术可以远距离、快速获取高陡边坡的空间坐标数据,进而获取岩体结构面的空间信息和产状;(2) 基于危岩体空间坐标数据、结构面空间信息和不同荷载组合,可进行危岩体分类和锚固计算,得到危岩锚固所需的锚杆或锚索数,为危岩锚固治理设计提供依据。工程实例表明,该方法具有较强的适用性和可靠性,有助于高陡边坡危岩体加固方案的设计和优化。     

节理岩体边坡模糊稳定性分析方法研究

节理岩体边坡失稳破坏同时受控于节理与岩体抗剪强度。在对具有两组平行节理的岩体边坡失稳破坏机制研究基础上，探讨节理岩体边坡几何物理参数为模糊数情况下边坡稳定性评价的分析方法，给出节理岩体边坡模糊安全系数的计算公式，编制基于潜在滑动面自动搜索边坡模糊稳定性研究程序。算例研究成果表明，采用模糊分析方法可以对节理岩体边坡稳定性有更全面客观的了解，能为潜在不稳定边坡的稳定性评价和锚杆设计等提供重要的参考依据，避免发生由于计算参数不确定性引起的加固节理岩体边坡破坏情况。     

岩质边坡危岩最优锚固方案的确定

运用赤平板射投影，块体理论和岩本力学的基本原理，试探求证 种可供边坡工程采用的确定岩质边坡危岩最优锚固方案的简易方法。最后，试用该法对已竣工重庆大学高陡边坡危岩锚固工程进行验证分析。