基于FLAC3D的岩质边坡爆破动力响应规律研究

边坡的动力稳定一直以来都是岩土工程及地震工程重点研究的问题。利用FLAC3D数值计算方法,对爆破作用下岩质边坡振动速度、位移、应力等进行模拟,并在与实测爆破振动峰值进行对比验证的基础上,分析边坡的动力响应规律。结果表明：地震波具有极强的方向性,主要朝施加荷载的正向传播;在边坡坡面和坡脚处因应力波在边坡自由面反射容易产生一定区域的振动加强场;应力的响应特征上,无论是拉应力还是压应力其最大值均出现在坡脚附近,在实际的边坡爆破开挖过程中,对边坡的坡面尤其是坡脚处应该加强保护措施。研究成果对岩质边坡开挖设计及施工具有一定的参考价值。     

引水隧洞爆破施工对地表影响研究

引水隧洞爆破施工时,由于爆破产生的振动会对周围环境产生较大的影响,甚至发生安全问题.为了尽量降低爆破施工对周围环境产生的振动效应,运用有限元软件和实测数据进行拟合,分析了远场振动的振速变化规律和断层弹性模量对远场振动情况的影响.结果表明,隧洞爆破施工对地表土体影响较大,隧洞正上方地表处竖向最大振速明显,呈现先增大后减小趋势;沿着隧洞轴线方向上的最大振速则呈现先减小后增大的趋势,在隧洞横向方向上,观测点振动速度呈线性衰减;实践中若通过合理控制爆破炸药量及钻孔布置深度,可将爆破产生的振动影响控制在地表保护对象承受标准之内,防止隧洞爆破产生的剧烈振动对地表周围环境产生的不利影响.     

无黏性土坡滑动过程与接触网络演化分析

基于离散元法建立边坡模型,将颗粒间的黏结强度降低为零来模拟边坡的滑动过程。通过记录不同时间步下边坡的破坏形态,从复杂网络的视角分别对边坡坡顶、坡中和坡脚的平均度、平均最短路径和网络密度进行了分析。结果表明:靠近边坡表面的颗粒沿着斜坡向下运动,且越靠近坡面的颗粒位移变化越大;失稳后的斜坡通过初始边坡的中点,形成新的稳定边坡的坡面倾角略小于初始边坡双轴压缩试验得到的峰值应力内摩擦角;在初始滑动阶段坡顶、坡中和坡脚颗粒的平均度均减小,接触网络结构的稳定性减弱,初始阶段边坡的抗剪强度降低,很容易发生失稳变形;随着时间步的增加,坡顶颗粒的平均最短路径减小,坡脚颗粒的平均最短路径增大,坡顶颗粒比坡脚颗粒更容易进行信息交流;随着时间步的增加,坡顶的接触网络变得越来越稠密,坡脚的接触网络变得越来越稀疏,这是滑坡发生后坡脚处土体变得松散的原因。     

引水隧洞下穿对既有路堑边坡位移影响研究

为研究新建引水隧洞下穿对既有路堑边坡位移的影响，结合某新建引水隧洞案例，采用Flac3d软件，从边坡位移的角度分析新建引水隧洞下穿对既有边坡的影响。结果表明：(1)新建引水隧洞下穿对路堑右侧边坡影响较大，左侧边坡影响较小，最大位移出现在坡顶，数值约为212mm。(2)隧洞前50m开挖时，坡脚处竖向位移和坡顶处水平位移变化速率较大；后50m开挖时，坡脚处水平位移和坡顶处竖向位移变化速率较大。(3)隧洞施工中，应及时施加衬砌，并加强边坡坡顶处的位移监测，防止出现坡顶变形失稳。     

不同雨强和坡比条件下黄土边坡降雨入渗研究

降雨诱发滑坡是我国黄土地区的主要地质灾害之一,为了给黄土边坡防护设计提供参考,采用室内边坡降雨模型箱,开展了2种降雨强度(中雨7.00 mm/d、大雨10.75 mm/d)和2种坡比(1∶0.5、1∶1)条件下的模型边坡降雨试验,实测边坡土体含水率、基质吸力及边坡形态变化情况,比较了不同降雨强度和坡比条件下降雨入渗的差异。结果表明:黄土边坡降雨入渗深度坡脚最大、坡顶次之、坡中最小,降雨入渗速率坡顶最高、坡脚次之、坡中最低,雨水的入渗能力随着入渗深度增加而减弱;降雨结束后边坡湿润锋深度坡脚最大、坡顶次之、坡中最小,即降雨入渗深度坡脚最大、坡顶次之、坡中最小,降雨强度越大边坡湿润锋深度越大,坡比越大边坡坡中降雨入渗深度越小;不同降雨强度和坡比条件下,边坡不同位置处基质吸力稳定值坡中最大、坡顶次之、坡脚最小,降雨强度越大基质吸力稳定值越小、相应的含水率越低、降雨入渗速率越高,坡比越小边坡坡中降雨入渗速率越高、入渗深度越大;降雨初期坡面未产生径流,随着降雨历时的延长,表土逐渐饱和、坡面产生径流现象,降雨强度和坡比越大边坡表层土体剥落越严重、坡面径流深越大。     

不同坡高条件下河道水下礁石爆破对库岸构筑物的振动效应

文中以礁石-岸坡-桥墩的概化模型为研究对象，采用有限元软件Midas GTS NX，基于动力时程分析方法，分析了临岸桥墩在岸坡坡度一定，坡高不同的条件下爆破动力响应规律。计算结果表明：最大拉应力和最大合振速峰值均随着岸坡坡高的增加而减小，且减小幅度逐渐降低；礁石爆破后振速峰值随着爆心距的增加呈指数型函数衰减，且坡高越大，衰减速度越快；最后，通过采用萨道夫斯基公式对不同坡高情况下振速衰减曲线的拟合，发现岸坡坡高会直接影响场地影响系数和爆破振动衰减系数。     

回填方式对天然土质边坡稳定性影响分析

回填压坡是提高天然边坡稳定性的常用手段,回填方式对边坡稳定性的提高效果及工程费用影响较大,为研究不同回填方式对稳定性的影响,采用有限差分软件FLAC~(3D)对某一天然土质边坡水平、坡脚、坡腰、坡底4种回填压坡方案进行了模拟分析,研究了稳定系数、潜在滑裂面位置及坡顶位移等方面的变化规律。结果表明:回填可显著提高边坡稳定系数,同时将使坡顶位置产生向坡体内的变形趋势,回填土自身稳定性会影响到坡体潜在滑裂面位置的变化,同一回填体积下,采用坡脚回填的方式对于边坡稳定性的提高效果最好。研究结果对于天然土质边坡回填压坡方案设计具有一定的参考意义。     

地震和降雨作用下的填土边坡室内模型试验研究

为了研究地震和降雨共同作用对边坡稳定性影响,进行了先地震后降雨的物理模型试验,并借助模型试验的结果分析了地震和降雨作用下边坡的动态响应和变形破坏机制。试验结果表明,通过PGA放大系数可知,不同类型的地震波作用下,监测点的加速度响应呈现放大现象,且都是坡顶最强,坡中次之,坡脚最弱。而X-土压力则表现为坡底的响应最弱,随着高度的增大逐渐增大,在坡中某位置达到最大值后开始减小。其沿水平向的响应趋势为:由坡内向坡外水平移动响应呈现逐渐减小的趋势。在震后降雨工况下,对边坡的降雨入渗速率和破坏模式进行了分析。通过监测数据可知,坡顶和坡面的入渗速率总体上呈现减小的趋势,32 min之前坡顶下方的平均入渗速率要大于坡面,32 min之后则是坡面下方的平均入渗速率大于坡顶。此次模型试验的破坏模式为浅层流滑型破坏,破坏过程由片蚀向沟蚀发展,最终形成了贯穿坡面的冲蚀沟。     

土质边坡锚杆受力特性模型试验研究

针对滇黔地区的风化玄武岩土质边坡情况,进行边坡锚杆室内模型试验。分别对单根锚杆的应变分布曲线,同列锚杆在坡面、滑面及锚固段末端处的应变曲线,以及坡面渗水前后、不同加载量级的锚杆应变分布曲线,固定拉拔力下不同锚固长度锚杆的荷载位移情况进行了分析。结果表明,锚杆应变沿杆长呈中间大、两端小的曲线分布,而锚杆变形较多集中在坡顶以下的第一排,且坡脚和坡顶的应变比其他部位要大,更容易被破坏。加荷初期锚杆应变出现负值,表明锚杆是以拉应力为主的拉压弯复合构件。     

基于黏弹性人工边界条件的岩质边坡动力反应分析

基于数值分析方法,以二维岩质边坡为例,通过布置在边界处的弹簧和阻尼器构成黏弹性人工边界条件,探讨边坡尺寸、形状以及地震波的类型对放大效应的影响。结果表明地震波频率和坡角是地震响应的决定性因素,坡高对于边坡特征点（坡脚、坡顶）的变化敏感性较低。结论如下:对于同一地震波频率,不同坡高对于地震放大效应的影响较小,差别仅在于边坡越高,坡脚距离坡顶的距离越长,这部分的动力响应越明显;对于同一边坡角度,随着入射地震波的频率越高,坡面的放大系数逐渐增加;对于同一边坡高度,随着边坡的角度变陡,坡面的放大系数逐渐增加。综上所述,在岩质边坡抗震设计时应考虑放大效应的影响。     

含砾土坡坡面降雨和坡脚浸泡模型试验研究

降雨是诱发边坡失稳的重要因素,为此开展了含砾量分别为10%,20%和40%的含砾土坡的坡面降雨和坡脚浸泡的模型试验。利用体积含水率和吸力传感器测试了含砾土坡的水土特性,观测了边坡湿润锋的发展过程,利用PIV技术研究了边坡的位移变形过程;通过控制坡脚水位及坡顶后续加载研究了坡脚浸泡作用下土坡的沉降变形规律。试验结果表明:降雨条件下,含砾量越高,土坡坡面侵蚀发育越缓慢,边坡的细粒土越容易达到完全饱和状态;坡土饱和后,含砾量10%的土坡主要以坡面侵蚀和变形为主,不易发生整体破坏,含砾量20%和40%的坡土均发生了整体滑移破坏。坡脚浸泡过程中,含砾量越高,边坡变形量越小,在水位下降过程中基质吸力恢复越快,在浸水过程中边坡吸力丧失范围越小。在坡脚浸泡及后续坡顶加载作用下,含砾量10%的土坡会产生较大变形,含砾量20%的土坡最容易发生破坏,含砾量40%的土坡稳定性良好。     

露天边坡爆破施工对下穿隧道扩大段的影响

针对露天边坡与既有下穿隧道的协同爆破施工,为确保上部边坡爆破开挖作用下既有隧道围岩稳定与安全,以某石油储备基地扩建项目为工程背景,利用ANSYS 18. 0建立上部露天边坡与既有下穿隧道协同施工的数值计算模型,研究露天边坡爆破施工对既有下穿隧道扩大段的影响。结果表明:上部边坡爆破施工激发向下传播的初始纵波,随着距离的增加逐渐衰减,到达隧道拱顶自由面折反射形成面波而后在拱与边墙交点处产生叠加现象,导致面波向下传播的规律为先增大后减小。相比于隧道扩挖前,扩挖后隧道断面拱顶质点Z向振动速度峰值提高68. 1%,为7. 58cm/s;拱顶单元动态拉应力峰值提高150%,为0. 45 MPa。根据《爆破安全规程》要求,隧道围岩在上部边坡开挖爆破荷载作用下是稳定的。建议在实际施工中,将隧道扩大段的开挖时序安排在上部边坡爆破施工区域远离隧道扩挖段之后。研究成果对地下近接隧洞爆破施工及隧道扩挖工程具有重要参考价值。     

地震作用下岩质边坡变形破坏效应研究

文中以汶川地震灾区公路沿线的裕丰岩边坡为例,采用有限元模拟软件对该高边坡进行模拟分析,研究地震作用下岩质边坡的变形破坏过程。分析了坡体关键位置位移和应力变化,通过分析得出:在边坡水平方向上随着坡深的增大应力会增大,在坡表达到最小。边坡垂直方向上应力会随着高程的增加而减小,在坡顶达到最小,坡脚处最大的发展规律。而且在边坡拐点、转折端会产生应力集中,这些地方是边坡失稳的起始位置。坡体内最大的水平和垂直位移发生在边坡的中上部和坡体表面。上述规律对于防治地震作用下边坡的变形破坏效应具有指导作用。     

油气管道铺设对边坡稳定性的影响

首先分析了管道在边坡体中的铺设方式,基本分为两类:横向铺设和纵向铺设;然后采用岩土 工程有限元软件ＰＬＡＸＩＳ分析了管道在坡体中不同位置时坡体安全系数的变化规律。结果表明:横向铺 设条件下,管道铺设位置由坡脚向坡体内改变时,其边坡的安全系数先减小后增大,增大后的安全系数 略等于自然坡体的安全系数;管道在坡体内向坡顶改变时,其安全系数先减小后增大,但在坡顶位置时 安全系数又减小;纵向铺设条件下,管道与坡面夹角为0°时边坡安全系数最大;夹角为15°、30°、45°时,边 坡安全系数均比自然坡体小,同时其值变化不大;管道的铺设对坡体失稳时剪切带的形成和位置影响较 小,只有当管道位于剪切带区域内时,管道对周围土体的剪应变有明显的改变。     

广东某核电厂排水隧洞爆破振动监测与分析

针对广东某核电厂排水隧洞爆破挖岩对边坡和闸门井的影响,依据实际开挖中的振动监测数据,对三向振动速度分别进行了回归分析。分析数据发现:在同一次爆破中,爆破振速的垂向速度并不总是最大,因而评价爆破振动产生的破坏时,要选择水平向、径向、垂直向振动的振动速度最大值;通过爆破振动三向回归公式,计算出不同爆心距下的单段最大段药量,发现利用此公式控制装药量对降低爆破振动速度有一定指导作用。     

土钉支护边坡影响因素试验分析

为了分析土钉支护参数对边坡稳定性的影响,基于室内土工试验,建立了边坡坡角为60°的模型,试验研究了荷载作用下,土钉长度、土钉倾角、土钉数量、土钉位置等4种参数对边坡坡顶沉降、边坡滑坡模式的影响。结果表明:土钉在坡中位置时,随着土钉长度的增加,边坡的稳定性增加,但是当土钉在坡顶和坡脚位置时,土钉长度对边坡稳定性影响较小;随着土钉倾角的增大,边坡稳定性呈先增后降的趋势,土钉倾角为50°时边坡稳定性最好;土钉数量减少,边坡稳定性明显降低;土钉在边坡的位置对支护效果影响较大,当土钉处于坡中位置时,边坡极限承载力最大,沉降与荷载曲线呈线性关系,表现出“渐进性”破坏。通过计算分析发现,土钉处于坡中位置时边坡的安全系数最大,比较试验与数值模拟结果也证明了土钉在坡中位置对边坡的稳定性影响最大。     

基于三维数值模拟的土-岩复合边坡稳定性分析

运用有限差分强度折减法对肯斯瓦特水利枢纽工程联合进水口土-岩复合边坡的稳定性进行了模拟分析。模拟结果表明:联合进水口土-岩复合边坡在坡脚和坡面浅表层由于剪应力和局部的拉应力作用发生过微弱的塑性位移,下部白垩系下统呼图壁河组(k1h1)岩质边坡基本上处于弹性变形,上部卵砾石土质边坡形成最危险的滑移面;从演变过程预测,坡顶处第四系中～上更新统(Q2-3al)松散层和第四系上更新统(Q3al)胶结层会出现蠕动滑移和崩塌的危险。模拟结果将对土-岩复合边坡的稳定性控制具有重要的参考作用。更多还原     

不同交界面对二元结构边坡破坏影响试验研究

二元结构边坡在工程实际中常见,其破坏形式受交界面影响较大。为了研究不同的交界面对二元结构边坡破坏形式的影响规律,深入探讨二元结构边坡破坏机理。通过开展静载作用下不同交界面的二元结构边坡物理模型试验,直观观察到二元结构边坡的破坏形式,同时利用数值模拟试验手段,再现了二元结构边坡在荷载作用下破坏过程。试验研究表明:坡面处测点的运动轨迹与水平面的夹角从坡脚到坡顶逐渐增大,同一排测点的运动轨迹与水平面的夹角从坡面到边坡内部逐渐增大;坡角附近主要是水平向位移,坡顶主要是垂直向位移,最大水平向位移发生在交界面之上边坡中部位置。分析讨论得到了交界面转角变化对上下层土体位移的不同影响。     

软弱夹层位置变化对地震荷载作用下的动力响应数值研究

为了研究软弱夹层布置位置在不同地震荷载作用下对边坡稳定性的影响,选择单脉冲、双脉冲和无脉冲3种不同波形的地震荷载,同时将软弱夹层分别布置在边坡坡脚、四分之一坡高、中间位置、四分之三坡高和坡顶5个位置,对边坡的坡面和坡内加速度放大系数进行分析。结果表明,随着高程增加,边坡加速度放大系数先出现平稳增加,然后出现跳跃迅速增加,最后平稳增加;边坡加速度放大系数随着软弱夹层布置位置增加逐渐减小,边坡越来越稳定,建议将软弱夹层布置在较高位置来提高边坡的稳定性。     

降雨入渗对边坡浅层稳定性的影响

为研究降雨入渗对边坡浅层滑动面稳定性的影响,基于非饱和渗流理论,分析浅层滑动面在降雨期和停雨期的渗透系数和孔隙水压力,得出了边坡浅层滑动面稳定性的变化规律。结果表明降雨期间,坡脚处孔隙水压力增大至饱和,坡顶处孔隙水压力持续增大接近饱和,停雨后坡顶处孔隙水压力降幅大于坡脚处;降雨前期各滑动面稳定性均持续减小,降雨后期坡顶滑动面安全系数趋于收敛,但坡脚滑动面安全系数仍持续减小;停雨后浅层滑动面安全系数均增大,深层滑动面则呈波动状态。