强降雨条件下含软弱夹层粘性土坡稳定性分析

为了分析含软弱夹层粘性土坡在强降雨条件下的稳定性,结合某失稳边坡工程现场实际调研资料,基于饱和非饱和渗流与非饱和抗剪强度理论,提出了一种新的含软弱夹层粘性土坡稳定性分析方法,并利用该方法分析了强降雨条件下边坡的渗流特性及安全系数变化规律。分析结果表明：降雨入渗先在边坡软弱夹层内形成暂态饱和区,且当坡顶入渗的雨水未渗流至软弱夹层时,夹层内暂态饱和区中的雨水会沿夹层上表面向着坡顶方向渗流;降雨入渗过程中,边坡基质吸力与铅直有效应力之间存在严格的正相关变化关系;随着降雨历时的增加,塑性区首先在软弱夹层内部贯通,然后向坡顶扩展,边坡安全系数逐渐降低;降雨停止一段时间后,由于坡顶入渗雨水的补给,软弱夹层内局部将仍存在暂态饱和区,此时,塑性区面积会由坡顶向软弱夹层内部减小,再由夹层内部至坡面逐渐缩减,但边坡安全系数并未明显上升;根据数值计算结果可将粘性土坡失稳过程分为夹层软化、夹层挤压、拉伸裂缝、坡顶沉降和断裂滑移等5个阶段。因此,为了降低强降雨对边坡稳定性的影响,在含软弱夹层粘性土坡支护设计时应着重考虑边坡排水系统的合理布设。     

降雨条件下云南某铜矿露天边坡稳定性分析

边坡稳定性分析是关系到露天采场安全生产的核心问题,而大多数滑坡都是发生在雨季或降雨后的短时间内,因此在边坡稳定性分析中合理地考虑降雨作用的影响是十分必要的。以云南某铜矿露天采场为例,利用UDEC离散元软件,采用饱水状态下岩体物理力学参数,对处于降雨状态下的边坡稳定性进行了模拟分析。根据工程施工的实际情况,分别模拟了该边坡初始状态和5个开挖步骤共6个阶段的稳定性状态。结果表明:在降雨条件下,随着该边坡坡脚的开挖,坡体下部逐渐失去了支撑作用,安全系数降低至1以下时,上覆岩层便会沿着软弱夹层发生下滑;软弱夹层的强度是控制该段采场边坡稳定性的决定因素,降雨是边坡失稳的重要诱发因素;因此,后期生产要加强对软弱夹层的监测,必要时可进行工程处置,另外要做好边坡的排水工作。     

基于改进离散元强度折减法的堆积体边坡稳定性分析

针对开挖卸载对车峰坪堆积体边坡的不利影响,引入材料摩擦角和泊松比不等式改进离散元强度折减法,采用改进型离散元强度折减法计算车峰坪堆积体边坡各步开挖工况下的安全系数,模拟分析边坡开挖变形情况及边坡特征点的位移变化规律,评价边坡各步开挖工况下的稳定性,制定锚索支护的加固措施。结果表明:采用改进型离散元强度折减法计算的边坡安全系数略保守,计算结果偏安全;堆积体边坡开挖过程中出现滑塌、错台等不稳定现象;采用锚索支护的加固方法,堆积体边坡各工况安全系数均提高,减小了施工风险,前三步台阶特征点位移减少约90%,后两步台阶特征点位移减少约30%。     

公路隧道正交下穿边坡与软弱夹层围岩稳定性分析

为分析山岭地区公路隧道-正交体系下，围岩内含软弱夹层导致施工过程易发生衬砌变形开裂甚至隧道塌方等问题，以某隧道边坡拟扩建公路为工程背景，基于抗拉剪强度折减法理论，采用FLAC^3D有限差分软件，研究不同边坡坡度和隧道埋深对该隧道-边坡围岩稳定性和安全系数的变化规律。结果表明：随着边坡坡度的不断增大，围岩最大剪切应变数值和分布范围逐渐增大，塑性区范围不断增大，围岩稳定性安全系数不断减小。随着隧道埋深的增大，围岩最大剪切应变数值先增大再减小后增大，但剪切应变范围不断增大，塑性区范围不断增大，围岩稳定性安全系数呈现先减小再增大。当无软弱夹层时计算的安全系数最大，当存在软弱夹层时，采用非同步折减法理论计算的安全系数比同步折减法较高。     

资兴高速K21段顺层岩质边坡支护过程数值模拟研究

以资兴高速K21段顺层岩质边坡为研究对象,借助现场调查、数值模拟研究段边坡的开挖和支护过程,对各阶段的稳定性、位移、应力等的变化规律进行分析,验证了开挖、支护设计的合理性以及边坡加固的安全性,研究了边坡在开挖支护过程中应力应变规律。结果表明,顺层岩质边坡开挖扰动开挖破坏了边坡原有的应力分布,导致岩体产生裂隙损伤和变形,并逐渐扩张,弱化岩体和层面自身的强度。同时,边坡开挖,直接破坏了边坡原有的连续受力体系,由于软弱层面的抗剪强度较低,从而导致岩层沿开挖揭露的软弱层面整体下滑。锚索框架一方面通过对坡体的位移的控制作用,增加坡体的稳定性,另一方面通过预应力锚索把层状岩体锚固在一起,使得各层之间摩阻力增大,内应力和挠度大为减少,大大提高了层面的抗剪强度。     

季冻区隧道明洞边坡支护的ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟

为了研究季冻区冻胀对边坡及其支护的影响机理,采用有限差分软件ＦＬＡＣ^３Ｄ研究了冻胀对边坡位移、支护内力和塑性区的影响规律。经过计算模拟和实测数据的比较分析,结果表明：冻胀期间,支护面层位移的最大值发生在边坡顶位置和软弱泥岩层的位置;喷锚支护面层最大弯矩值在坡顶附近坡面的１／３位置;支护最大的轴力值和锚杆最大轴力差值在坡底附近坡面的５／６位置,冻胀加大了边坡土体的塑性区,并扩大到软弱泥岩层中     

降雨强度对双层软弱夹层边坡稳定性影响分析

降雨入渗是导致滑坡灾害频发的关键因素,同时边坡岩体内存在的软弱夹层控制着岩体的稳定性。为揭示降雨入渗对双层软弱夹层边坡渗流及稳定性的影响律,采用数值模拟不同降雨强度下边坡基质吸力和水的体积分数变化规律,并探究软弱夹层数量、降雨强度对边坡稳定性的影响规律。结果表明：对于降雨条件下含软弱夹层的滑坡,由于软弱夹层渗透性差,保水性强,易于泥化而强度大幅下降形成滑动带;降雨对双层软弱夹层边坡坡面基质吸力影响较大,降雨强度越大,基质吸力消散速率越快;当降雨总量恒定、软弱夹层位于滑坡中层时,降雨强度越强,软弱夹层数量越多,软弱夹层埋深越深,边坡变形越剧烈,边坡也越易从“稳定”状态转变为“不稳定”状态。     

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。     

大型地下洞室开挖数值模拟分析

以某水电站调压井大型地下洞室群施工为例,通过典型断面关键点位移、小主应力及安全系数随开挖步的变化,分析了开挖对大型地下洞室群围岩稳定造成的影响．数值计算表明,开挖过程中,围岩整体稳定性较好,但是围岩位移、小主应力随开挖步的不断递进而持续增大,关键点安全系数持续减小,最大位移与最大拉应力均位于调压井下部,分别为10．57mm及1．10MPa,局部关键点最小安全系数不满足规范要求,所以洞室开挖后需及时支护．计算表明,当二次衬砌高程大于关键点所处高程,该点安全系数明显增大,满足规范要求,且通过支护方案比选,调压井混凝土浇筑至625．5111高程是该工程最经济合理支护方案．     

回填土场地基坑开挖对周边环境影响的监测分析

对某回填土场地基坑施工中支护结构顶部水平位移、沉降和深层土体水平位移的监测数据进行了系统分析。监测结果表明：基坑边坡顶部水平位移不仅与开挖深度有关,还与基坑的平面形状和土层条件密切相关;阳角处的位移大于阴角处,长边跨中的位移明显;开挖对沉降的影响较水平位移的大;在相同支护条件下,回填土区域顶部的沉降差异较大;80％的水平位移发生在填土层;填土层与原土层交界面处的整体性差,导致上部支护结构整体向基坑内侧滑移,引发基坑顶部附近地面的拉裂;基坑变形对降雨因素比较敏感,基坑支护设计应考虑降雨对支护结构的不利影响。基坑开挖过程中的及时监测预警及应急措施,确保了基坑工程的安全。     

超大断面隧道软弱围岩控制机制及应用

为明确超大断面隧道软弱围岩破坏及控制机制,系统开展交叉中隔墙(center cross diagram, CRD)法和双侧壁导洞开挖方法下超大断面隧道软弱围岩控制机制数值试验,对比分析不同强度等级围岩、不同开挖方法在无支护、锚杆支护、H型钢拱架支护和H型钢拱架+锚杆支护四种支护方式下隧道围岩变形、支护构件受力变化规律,并研究超大断面隧道软弱围岩控制机制。同时对H型钢+锚网喷联合支护方式在超大断面破碎围岩隧道进行了CRD和双侧壁导洞两种开挖方法下的现场试验,拱顶沉降分别稳定在27.2 mm和18.7 mm,很好地控制了围岩变形、保证了现场初期支护安全。     

强度折减法在高边坡支护稳定性分析中的应用

以一实际的岩土高边坡为例,探讨强度折减法的理论计算方法.利用强度折减法分别计算高边坡天然状态、未支护与支护状态下的整体稳定性,得到高边坡的整体安全系数与潜在滑动面,评价高边坡的支护系统的有效性,验证强度折减法在岩土体工程中的有效性.     

变截面交叉洞室围岩稳定性仿真分析

江坪河水电站放空洞和竖井地质条件复杂,岩层、断层交错,基于大型有限元分析软件ANSYS,采用弹塑性有限元法,对其开挖后的稳定性进行了非线性有限元数值仿真,并根据实际地质情况,模拟了系统锚杆的支护作用.采用Drucker-Prager准则,依据安全系数原理,对洞室不同部位,包括各个不同的岩层稳定性进行了分析,得出了隧洞开挖及支护过程中围岩的稳定性与主应力及其分布规律,并对支护前后洞室围岩的主应力量值和分布深度进行了对比,为洞室开挖的施工过程和开挖后的检测过程提供了重要参考资料.     

降雨条件下花岗岩残坡积土路堑边坡稳定性研究

基于多孔介质饱和—非饱和渗流理论和非饱和土抗剪强度理论,采用极限平衡法与降雨渗流有限元相结合的方法,选取大庆—广州高速公路江西里仁—龙南段某典型高路堑边坡,利用岩土仿真软件GeoStudio建立模型,研究降雨条件下花岗岩残坡积土路堑边坡失稳破环的形态和机理。结果表明:随着降雨的进行,边坡中地下水位从坡脚处开始抬升,边坡坡脚处容易产生“小弧”滑动破坏; 土体体积含水量的增加使得基质吸力下降,从而降低土体强度和边坡的安全系数,且基质吸力与安全系数的下降幅度基本同步; 降雨强度对边坡的安全系数有较大影响,小雨阶段,安全系数降幅较缓,而暴雨阶段,安全系数降幅加剧,降幅达24.4%; 在强降雨条件下,滑面基质吸力大部分丧失,失稳边坡发生了从整体失稳向局部失稳、从深层失稳向浅层失稳的转变,即强降雨是浅层滑坡的主要外在因素。     

东戈壁钼矿露天坑排土场位置与边坡稳定性分析

应用数值模拟技术对新疆东戈壁露天矿边坡不同排土场安全距离问题进行了真实有效地分析,直观地再现了边坡应力和位移变化,并得到边坡的稳定安全系数。结果表明:在没有排土场作用下,露天坑边坡处于相对稳定状态,当排土场安全距离为50m时,安全系数急剧减小到0.68,随着排土场安全距离的增大,安全系数随之增大。当排土场安全距离为300m时,边坡安全系数达到0.99,当安全距离大于400m时,排土场几乎不会对边坡的稳定性造成影响。数值模拟技术对边坡排土场安全距离的确定具有重要的指导意义,为东戈壁露天矿边坡开挖提供了有效的技术支撑。     

浅埋偏压隧道边坡稳定性分析

基于有限元软件建立三维弹塑性模型，依托某隧道边坡工程，探讨了"锚杆+抗滑桩"联合支护参数对边坡稳定安全系数以及最大剪应变的影响，进而得到最佳支护方案。通过现场监测结合数值模拟，对比了有无该支护方案下边坡及隧道的围岩变形特征，利用抗滑桩应力与锚杆轴力的分布特征，再次明确该方案的支护效应。结果表明：最佳支护方案为方案A （抗滑桩14 m、锚杆14 m），支护后的边坡安全系数显著提高，抗滑桩与锚杆相比对边坡的安全系数影响更大；相较于无加固工况，联合支护下边坡的水平位移与竖直位移显著降低，土体变形区范围明显缩小；抗滑桩体主要承受压应力，最大值出现在桩中部，总体呈现"中端大，上下两端小"的分布模式；锚杆轴力随着锚固深度增加呈现线性减少趋势；隧道变形实测数据与数值模拟结果基本吻合，联合支护方案对控制隧道变形有显著效果。     

高陡路堑边坡开挖稳定性评价及应用

针对高陡路堑边坡设计一般只简单采用极限平衡法进行成型边坡稳定性验算的现状,以广贺高速公路高陡路堑边坡为工程背景,采用数值分析方法对高速公路高陡路堑边坡施工开挖过程进行了模拟,对比分析了不支护与及时支护开挖过程的边坡稳定性,指出了开挖过程的危险阶段,分析了及时支护的效果与必要性,提出了施工优化步骤。结果表明:有限元计算可以实现边坡分层开挖分层加固施工工序的优化设计,锚固支护有效改善了边坡体受力状态与临界塑性应变特征。     

红土田电站引水隧洞破碎岩层开挖与衬砌

红土田电站引水隧洞地质条件极为复杂,主要分布第四系坡积、崩塌堆积体并夹砂土,厚度5~45 m,隧洞开挖难度大,开挖方案确定按照＂杆超前、后开挖、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测＂的原则进行隧洞施工的总体方案,洞身开挖采用交叉中隔壁法施工,通过采用该方法施工,最终确保了隧洞施工的安全、工程质量和施工进度均达到业主的要求.