大型露天矿山边坡岩体稳定性分级分析方法

基于大型露天矿山边坡的构成要素与规模大小,将其划分为总体边坡、组合台阶边坡、台阶边坡3个层次;根据结构面规模与各层次边坡规模的几何关系,将结构面划分为贯穿结构面、非贯穿结构面、小规模结构面3个层次。从岩体结构控制论角度,认为不同空间位置、不同规模结构面对不同层次边坡的岩体稳定性影响存在差异性,提出结构面空间位置与边坡部位相匹配、结构面规模与边坡规模相匹配开展大型露天矿山边坡岩体稳定性分级分析的新思路。重点介绍大型露天矿山边坡岩体工程稳定性分级分析方法,按照结构面空间位置与边坡部位的匹配性、结构面规模与边坡规模的匹配性,依次对露天矿山的总体边坡、组合台阶边坡、台阶边坡进行分层次的岩体稳定性分析,系统全面地找出控制边坡稳定的关键性结构面及其组合,实现露天矿山边坡岩体稳定性的精细分析。结合具体案例,分别从整体稳定性、局部稳定性两方面评价了露天矿山的总体边坡、组合台阶边坡、台阶边坡的稳定性。大型露天矿山边坡岩体工程稳定性分级分析为开展边坡岩体稳定性的精确计算创造了必要的条件。     

水电边坡岩体稳定性分级系统研究

 边坡岩体稳定性分级多源于地下工程,并未考虑边坡与地下工程岩体破坏机制的差异,为弥补这一缺陷,提出一种基于边坡破坏机制的分级方法。以水电边坡为样本,分析收集平面破坏模式下的边坡几何形态、岩石强度、岩体完整性、结构面特征、坡面与结构面组合关系、工程环境、气象条件及破坏历史8个岩体稳定性影响因素;运用多元线性回归探索影响因素和边坡岩体稳定性之间的关系,得到各因素的权值;剔除权值近于0的因素,建立边坡岩体稳定性分级系统。与已有边坡岩体分级系统(SMR,CSMR)的比较表明：SRSC的评价结果更接近于基于边坡实际稳定情况的经验评分,标准误差最小,评价准确率最高。另外,用12个水电边坡对该系统进行准确性及适用性分析,评价结果准确率为100%,表明SRSC分级系统的评判效果良好。因此,基于边坡破坏机制的SRSC系统是一种更优的边坡岩体分级方法。     

雅砻江官地水电站料场边坡开挖扰动及其影响因素

 对雅砻江官地水电站竹子坝料场开挖高边坡稳定性及其影响因素进行深入研究;在对边坡失稳破坏模式及岩体力学参数进行分析的基础上,对典型代表性的坡段开挖过程进行非线性有限元模拟,得到边坡应力、位移及其塑性应变等开挖扰动特征及其断层、结构面参数、锚固措施等的影响效应,并对边坡施工过程中及长期稳定性的加固方案提出建议。研究结果表明,采用分步开挖、逐级加固的施工方案对确保边坡的稳定性是有效的,锚固支护不仅可以有效地约束变形,而且还能控制一定方向上的开挖卸荷强度,从而有效降低边坡岩体因开挖卸荷引起的强度损伤或破裂失稳。根据上述研究成果,提出在实际工程应用中进行开挖施工与加固优化的建议;作为重大水电工程的案例研究,所得结论也可对铁路、公路建设中的开挖边坡和矿山的露天矿边坡的治理工程提供一定的参考。     

基于立体投影和3DEC的某水电站裂隙岩体边坡稳定性研究

裂隙岩体边坡稳定性研究是国内外岩土工程领域研究的热点问题,传统方法在评价裂隙岩体边坡稳定性时具有诸多限制。本文以某水电站溢洪道开挖边坡为例,提出了考虑确定性结构面与随机性结构面,基于立体投影和3DEC的裂隙岩体边坡稳定性分析方法。在水电站工程地质调研的基础上,确定了优势结构面,开展了结构面力学参数的现场试验,采用立体投影方法进行了设计边坡角下边坡可能滑动模式分析;依据可能的滑动模式,建立了三维非连续地质模型与数学力学模型,进行了自然、暴雨、地震三种工况下的位移与稳定性分析。该成果为裂隙岩体边坡稳定性研究提供了一种新的高效的方法,对相似工程具有借鉴作用。     

边坡岩体稳定性分级影响因素分析

针对目前边坡岩体稳定性分级方法考虑因素还不够全面、科学,在全面分析分级方法影响因素的基础上,首先指出影响边坡稳定性级别的因素:内因包括岩体基本条件(岩石材料强度、岩体完整性特征)、结构面相关特征(结构面类型、产状及与坡面组合关系、基本特征)、水的作用、边坡形成方式、几何形态以及破坏历史等;外因包括气候条件(降雨、降雪、温差变化等)、地震、人类活动等;然后从边坡岩体结构出发,针对不同破坏模式的边坡,采用极限平衡法分析各类岩体结构和破坏模式下的边坡基本影响因素,并采用简单、易获取的指标作为边坡岩体分级的备选指标;最后基于边坡破坏机理,提出一个完整的边坡岩体分级影响因素选择体系。这一体系为边坡岩体稳定性分级方法因素初选提供了一个参考。     

边坡岩体稳定性的人工神经网络预测模型

在综合分析边坡岩体变形失稳破坏模式及其影响因素的基础上 ,提出了表征边坡岩体稳定性分析的复合指标。以大量水电边坡工程的稳定状况为学习训练样本及预测样本 ,讨论了基于人工神经网络技术的边坡岩体稳定性分析方法及其有效性。研究表明 ,用人工神经网络方法预测边坡岩体的稳定状况是可行的。     

类土质边坡临时支护结构对边坡稳定影响分析

类土质边坡稳定性受支护结构的影响大,其失稳模式主要受软岩结构面控制.依托宁马高速油坊桥互通边坡防护工程,对挡墙开挖处临时支护结构对边坡稳定性影响进行分析,同时结合数值模拟结果,对失稳滑动面特征进行评价.结果 表明:临时支护结构能够显著增大边坡安全稳定系数,且对于条件较好的边坡,临时锚杆结构可以重复使用.边坡失稳滑动面的...     

基于三维数值模拟和微震监测的水工岩质边坡稳定性分析

建立以微震监测为主、应力场分析为辅的水工岩质边坡稳定性分析方法。利用RFPA3D分析软件,研究三维条件下锦屏一级水电站左岸岩质边坡破坏过程微破裂的萌生、演化、扩展、相互作用和贯通机制,揭示边坡整体失稳破坏模式,探讨岩质边坡渐进失稳破坏过程应力场和微震活动性空间演化基本规律,形成从细观损伤演化过程揭示宏观岩体结构破坏的研究方法。研究结果表明：断层F5,F2和煌斑岩脉X等软弱结构面是控制左岸边坡破坏模式的关键因素之一,RFPA3D离心加载法得到的边坡潜在滑移面及声发射与微震监测系统得到的岩石微破裂空间宏观演化趋势比较一致。     

建筑边坡岩体分类方案的改进

近十余年来,边坡岩体类别用于建筑边坡工程的多个领域,划分边坡岩体类别成了我国建筑边坡工程中一个基本的要求。研究表明,属于边坡稳定性分类的现建筑边坡岩体分类方案在边坡岩体覆盖范围和边坡稳定性变化规律方面存在一些问题,同时缺少合适的应用领域。另一方面边坡工程又需要属于边坡抗侧向变形能力分类的边坡岩体分类方案。该文根据岩石坚硬程度、岩体完整程度和有无与边坡走向平行的陡倾结构面进行了边坡岩体分类。     

深圳市某花岗岩边坡稳定性分析及防治措施研究

为研究风化花岗岩边坡失稳机理与防治技术,以深圳地区某花岗岩边坡为工程实例,通过野外调查、地质勘察及室内综合分析的方法,研究了不同风化程度花岗岩边坡的破坏模式,并对其稳定性进行了分析和评价,最后针对不同岩体结构的边坡段提出了相应的治理措施,为同类风化花岗岩边坡的稳定性分析、防治设计提供理论上的参考。     

考虑结构面震动劣化的岩质边坡动力稳定分析

 通过试验获取结构面震动劣化效应的数学表达式,并将之运用于岩质边坡的动力稳定性分析中。采用3DEC作为计算引擎,在每一动力计算时步内根据动力响应值实时刷新结构面的强度参数,同时由网格净节点力的矢量计算获取该时刻作用于边坡岩体上的地震惯性力。根据极限平衡理论计算该瞬时岩质边坡的稳定性系数,通过动态计算获取整个地震历时过程的稳定性系数时程曲线,以最小平均安全系数作为最终动力稳定性评价指标,从而提出一种考虑结构面震动劣化的岩质边坡动力稳定性计算方法。将该方法运用于汶川地震区岩质边坡实例研究中,稳定性分析结果与实际地质调查情况相符,验证该方法的可行性和工程实用性。     

强震崩塌岩体冲击桥墩动力响应研究

 雅(安)-泸(沽)高速公路YK136＋097西冲特大桥16#桥墩岩质边坡发育的陡倾坡外结构面与风化卸荷裂隙构成倒悬危岩体。该区属高地震烈度区(VIII度),运用非连续变形数值分析(DDA)方法,对危岩体在强震作用下的失稳模式、破坏规模、运动轨迹及对桥墩冲击的动力响应进行模拟研究。演进过程如下：强地震力作用产生放大效应,使突出山梁部位岩体首先震裂、抛掷,接续为中下部岩体沿卸荷拉裂面溃崩解体,滑体进而沿主控结构面整体滑塌、冲击桥墩。统计分析坡体及桥墩监测点位移大小和变化特征,表明桥墩上各监测点位移与地震节律呈正相关,在失稳岩块撞击及堆积岩体推挤作用下,系梁与桥墩顶端变形及永久位移较墩身其他位置大,这一过程与“5•12”汶川地震滚石冲击桥梁破坏现象吻合。在对坡体及桥墩变形量化分析基础上,依据强震触发崩塌特征提出了桥梁边坡危岩防治方案。     

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。     

岩质高边坡稳定性分析与评价中的四个准则

对于岩质高边坡而言,其潜在滑动面上力学参数的合理性、边坡开挖后需要的整体加固力以及计算的边坡安全系数与实际边坡安全储备的接近程度将直接影响岩质高边坡工程的安全性与经济性。从现有的确定边坡潜在滑动面力学参数的反演分析方法入手,指出其存在的局限性,提出边坡潜在滑动面力学参数最小取值准则;在此基础上,根据开挖岩体的总压力充其量是诱发边坡失稳的全部不利荷载的思路,提出边坡最大主动加固力准则。将潘家铮的上、下限原理应用于边坡的数值分析与稳定性评价,提出数值法进行稳定性分析评价的安全系数上、下限准则,并将其在工程评价中进行验证与推论。该研究可为工程设计人员进行有效经济地选择岩质高边坡加固方案提供宏观判据与基本原则。     

汤屯高速公路顺层岩质边坡变形机制分析及治理对策研究

通过对汤屯高速公路顺层边坡现场工程地质条件的系统调查,首先对边坡的岩体结构类型及其成因机制、结构面与坡面组合特征进行细致研究,在此基础上通过FLAC^3D数值模拟,结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明,边坡处于滑移弯曲–滑移拉裂复合型滑坡的初始阶段,边坡的变形受层间软弱夹层及岩体结构控制作用明显,坡体中上部块体沿层间软弱夹层产生滑动,受下部岩体约束,在坡体最薄弱部位–开挖面附近产生弯曲变形;受弯曲部位推力作用,第一级边坡碎裂岩体中逐渐产生剪切滑动面,并与弯曲部位岩体中滑移切出面贯通,最终破坏。基于变形机制分析的治理措施将重点放在控制碎裂岩体和潜在剪出口的变形上,监测结果表明,边坡达到稳定性要求。     

极端冰雪条件下岩石边坡倾覆稳定性分析

 探讨极端冰雪作用,推导典型岩石边坡在极端冰雪条件下倾覆稳定系数的表达式。通过计算分析,揭示饱水岩石边坡倾覆稳定系数在不同的坡角、坡高、滑面倾角和张裂隙深度情况下随冻深变化的规律性,绘制饱水岩石边坡倾覆稳定系数与边坡几何要素之间的关系图;同时分析非饱水状况下岩石边坡倾覆稳定系数随冻深、坡角、坡高、滑面倾角、张裂隙积水深度等变化时的变化规律。研究表明,当考虑极端冰雪灾害影响时岩石边坡倾覆稳定系数发生较为明显的变化：随冻深、滑面倾角、张裂缝深度、坡高等的增大而下降,随坡角的减小而减小,冻结深度是影响岩石边坡倾覆稳定性的主要因素之一。     

矮寨大桥基础岩体稳定问题研究

由于各构筑物及其与高陡边坡紧邻,准确把握构筑物围岩的稳定性及其相互影响,是设计方案能否成立的关键。总结分析矮寨大桥基岩稳定的4个方面的关键问题,并介绍大桥基础岩体勘察所采用的多种手段、主要的地质缺陷、基岩稳定分析结果及施工期监测结果。开挖揭露的地质条件、稳定分析及监测结果表明,多种技术方法是全面认识岩体工程地质条件的必要手段。矮寨大桥基岩的稳定问题集中在两岸高陡边坡上,设计荷载并未引起岩体产生明显变形,各构筑物之间相互影响不明显。只要通过适当的加固措施保证边坡岩体的稳定,桥基岩体稳定性就可以得到保证。设计采用的塔梁分离式悬索桥结构,以及各构筑物的布置是可行的,研究成果支撑了结构设计上的创新。隧道锚因围岩“夹持效应”而产生强大的抗拔能力。由于国内外大型悬索桥采用隧道式锚碇不多,对隧道锚碇围岩的岩石力学问题研究还不够深入,其承载能力可能被严重低估。     

太原晋阳西山大佛松动岩体边坡地震稳定性研究

根据太原晋阳西山大佛所处的地形地貌、地质构造、气象水文条件和场地工程地质条件,分析影响大佛边坡岩体稳定性的主要因素,建立大佛松动岩体边坡稳定性分析概化模型,提出大佛边坡岩体所处的主要工况类型。运用拟静力法和极限平衡法分析地震和降雨多种工况组合条件下大佛松动岩体边坡的顺层抗滑动稳定性和抗倾覆稳定性。分析结果表明,单独在地震荷载作用下,大佛陡崖岩体不会发生顺岩层的滑动破坏;但是在排水不畅条件下松动岩体裂隙充水对大佛陡崖边坡的抗滑稳定性会有非常大的影响;在裂隙水压力和水平地震力联合作用下,大佛陡崖不能保持稳定;在地震荷载作用下,大佛陡崖松动岩体存在向外倾覆崩落的危险。这些研究结果可为大佛松动岩体的加固整修提供依据,并可为类似石质文物边坡稳定性分析提供借鉴。     

基于岩体质量指标BQ的岩质边坡工程岩体分级方法

 对于线路工程上具有普遍性的岩质边坡,因数量多,范围广,工程勘察深度相对较浅。依据规范的测试和试验,建立一种基础性岩体质量评价方法,实现边坡工程岩体分级,并根据行业要求与经验提出支护措施,对提高岩质边坡工程设计与施工的科学性无疑具有重要的意义。针对现有的《工程岩体分级标准》(GB50218-94)没有涉及边坡工程岩体分级,在深入研究和系统消化边坡工程岩体分级成果基础上,提出基于岩体质量指标BQ的岩质边坡工程岩体分级方法(简称BQ-RSlope方法)。该方法在岩体基本质量指标基础上,考虑控制边坡稳定性的主要结构面类型与延伸性、结构面产状与坡面间关系以及边坡内地下水发育程度等影响因素,对岩体基本质量指标进行修正,由此确定边坡工程岩体级别,并给出各级别边坡工程岩体自稳能力的评价。结合4个边坡工程10个坡段的应用性验证,表明依据文中方法获得的各边坡坡段的岩体质量分级以及该基于质量指标对边坡稳定性的评价结果与工程实际总体相符,提出的依据BQ的岩质边坡工程岩体分级方法是合适的。     

巴东组红层软岩缓倾顺层边坡破坏机制分析

 在对边坡岩体进行一系列工程地质特性试验研究的基础上,以该类边坡最常见的平面滑动模式建立潜在滑动面上不同位置的稳定性系数表达式,结合实例计算分析边坡开挖对其稳定性的影响,并对潜在滑动面软弱夹层的剪切流变过程进行分析。分析结果表明,巴东组红层软岩缓倾顺层边坡的破坏是从坡脚开挖开始到潜在滑动面,由等速蠕变到加速滑动的渐进过程,期间伴随着坡脚岩体的崩解、节理裂隙的扩展延伸和地表水沿裂隙下渗软化潜在滑动面等因素的共同促进作用。在掌握该类边坡破坏机制的基础上,对其加固方式和施工组织提出相关建议,研究成果对同类型边坡的设计和施工具有重要的参考意义。