顺层岩质边坡稳定分析中的水力作用研究

地下水作用导致岩质边坡稳定性降低的过程是复杂的。将边坡地下水分为出流处被堵塞和顺利出流两种情况,并针对传统岩层结构面静水压力分布假设的不足,提出了新的静水压力分布假设。基于水压分布假设,得到了岩质边坡静水压力与结构面的长度、岩层倾角及后缘张裂隙充水深度有关。以顺层岩质边坡为例进行分析计算,表明边坡地下水出流处被堵塞情况对边坡稳定最不利,施工中应当加强截排水工作;新假定计算结果与实际情况较吻合,比传统静水压力分布假设更为合理,稳定性计算结果更为保守;动水压力对边坡稳定性的降低作用可忽略不计;边坡后缘张裂隙的充水深度与边坡结构面上的静水压力大小呈正相关,充水深度越大,地下水对边坡的稳定性影响就越突出。     

水力作用下缓倾顺层岩质边坡滑移破坏机制分析

顺层岩质边坡的稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对边坡岩体的水压力。通过对缓倾顺层岩质边坡中的地下水力作用进行分析,在建立出流缝未被堵塞和出流缝被堵塞2种情况下的边坡水力学分析模型的基础上,推导出了边坡稳定系数和张裂隙临界充水高度的表达式,从而建立了边坡滑移破坏判据,认为当张裂隙充水高度或临界降雨强度达到临界值后,边坡在水力作用下将发生滑移破坏。选取实际边坡进行计算和分析,验证了公式的合理性,结果表明顺层边坡滑移破坏的实现取决于外界水力作用的触发,边坡稳定性系数的降低主要与张裂缝中的静水压力和滑动面上的静水压力有关,而动水压力的影响很小。其成果对设计和施工有重要的指导意义。     

基于随机响应面法的岩质边坡稳定可靠度分析

为客观描述岩质边坡中广泛存在的参数不确定性问题,同时解决传统的可靠度分析方法存在的不足,本文提出了基于随机响应面方法的岩质边坡稳定可靠度计算框架,并以一个典型的岩质边坡工程算例验证了本文方法的有效性。计算结果表明：2阶、3阶和4阶随机响应面法都能够较为有效计算岩质边坡结构稳定问题,计算结果与100万次蒙特卡洛方法的CDF曲线基本一致。此外,参数敏感性分析表明黏聚力c和内摩擦角φ变异系数的变化对失效概率的影响呈现正相关关系,单宽拉裂面面积z变异系数的变化对失效概率的影响呈现负相关关系。     

覆盖土-风化岩层二元结构库岸边坡稳定性分析

因土岩二元结构边坡存在土岩界面及土岩相对厚度等特征,这致使其坡体稳定有别于土质或岩质边坡。基于库区岸坡土岩地层性质,建立了典型覆盖土-风化岩层二元结构模型,并结合工程实例分析了土岩分界面倾角与其坡角相对值、覆盖土层在坡面出露点相对位置等因素对坡体稳定系数影响。计算结果表明,土岩结构边坡坡体稳定系数随土岩分界面倾角与其坡角相对值增大而逐渐减小,随覆盖土层在坡面出露点相对位置增大而呈"X"形分布;岩层出露位置(即土层厚度)比土层界面倾角对土岩二元边坡稳定影响更为显著。     

基于有限元的边坡稳定可靠度改进一次二阶矩法研究

为研究岩质边坡岩体参数变化时的稳定性，提出一种基于有限元的边坡稳定可靠度改进一次二阶矩法。首先，针对边坡工程中广泛存在的隐式极限状态函数可靠性问题，定义极限状态函数为滑体极限状态下抗滑力与下滑力的差值，考虑黏聚力及内摩擦角作为随机变量并且服从独立正态分布，求出极限状态方程中随机变量的偏导数；然后，根据改进一次二阶矩法编写了求解边坡失稳概率和可靠指标的计算程序；最后，通过算例验证了所提方法的适用性。某库岸边坡可靠性分析结果表明，该方法具有计算流程简单、便于开展、节省机时、计算精度高的优点。     

强震作用下中倾外层状岩质边坡动力失稳机理研究

中倾外层状岩质边坡在静力条件下的稳定性一般较好,但是在对"5·12"汶川地震中失稳边坡调查的过程中,却发现了大量的中倾外层状岩质边坡动力失稳案例。为了得出该类型斜坡动力变形失稳机理,采用三维离散元数值模拟技术,对该类型边坡在地震作用下失稳机理进行数值模拟。结果表明:在地震荷载作用下,坡表各监测点PGA放大系数随高程增加呈现非线性增大且均大于1。在边坡水平剖面上PGA放大系数先增大,在距坡表50 m后逐渐降低;而竖直剖面上PGA放大系数在1/2高度下整体变化不大,超过该高度其急剧增大。地震作用下整个边坡的失稳机理为:边坡顶部优势层面逐渐张开,缓倾坡外的结构面发生剪切变形;随着变形的发展,坡体上部拉张裂缝向深处扩展,坡内锁固段岩层被破坏,控制性结构面贯通;滑坡沿贯通滑面快速滑下,摧毁坡脚铁路线并堵塞河道,整个边坡发生拉裂-滑移-剪断型失稳破坏。研究成果为类似地区的边坡工程地震失稳分析提供参考和依据。     

危险滑带转移模式下的岩质边坡稳定性评价

在以往的岩质边坡稳定分析中,均是对单一的危险滑带进行研究,而忽略了其他次危险滑带在某一状态下变为主要危险滑带的可能。鉴于此,以牙根水电站坝址岩质边坡为例,结合该岩质边坡地质情况,建立了带有可能的滑带群边坡模型,采用大型有限元分析软件,对不同蓄水位和不同工况下每条可能滑带进行边坡稳定性计算,研究其内部滑带转移模式。结果表明：边坡的稳定性并不是只受单一的滑带控制,当外界条件发生变化时,边坡最危险滑带发生了转移。如按单一的危险滑带对边坡稳定性进行评价,往往会失真,进而导致边坡加固措施的盲目性。     

基于非线性随机有限元的堤坝边坡可靠度分析

针对边坡稳定性分析中土体力学参数存在空间变异性的问题,提出了计算堤坝边坡安全系数分布的随机有限元方法,以及求解边坡可靠度的蒙特卡罗(MC)强度折减联合法与MC直接法。以各向同性二维边坡为例,首先抽样得到相应的材料特性随机场,随后求得边坡位移、应力及塑性区;然后在对随机场进行N_MC次抽样的基础上采用以下方法得到边坡的失效概率并对可靠度指标进行求解分析：(1)联合法(M1),通过强度折减法得到各样本条件下的折减系数及其分布;(2)MC直接法(M2),利用黏塑性方法直接求解并判断边坡的失稳情况,对所有样本条件下的失稳情况进行统计。结果表明：考虑材料特性随机场的边坡稳定分析,通过边坡安全系数的均值、方差、分布及可靠度指标对边坡安全进行综合评价,能够得到可靠的边坡稳定分析结果。     

南水北调深开挖膨胀土渠道边坡稳定可靠度研究

针对南水北调深挖膨胀土渠道边坡稳定,将传统分析方法与概率可靠度理论结合,建立了边坡稳定体系可靠度模型。计算表明,渠坡内排水设施的有效性对渠坡稳定可靠度有显著影响,排水失效将导致边坡稳定失效概率大幅度提高;降低边坡土壤物理力学指标的变异度,可有效保证渠坡在施工与运行期间的稳定可靠度;所建边坡稳定体系可靠度模型,计算简单,便于工程实用。     

台风暴雨条件下高台阶排土场边坡可靠度分析

台风暴雨是诱发边坡失稳的重要因素。为探讨暴雨作用下高台阶排土场稳定性计算方法,引入可靠度理论进行分析。通过对影响排土场边坡稳定性的不确定因素分析,建立排土场边坡可靠度分析流程。以福建龙岩某铁矿排土边坡为实例,对排土边坡强度参数进行敏感度分析,得出内摩擦角φ的敏感度>内聚力c敏感度;以降雨强度为60 mm/d持续降雨72 h排土边坡可靠度指标的求解为例,对排土场边坡的稳定性进行可靠度分析。结果表明,此时排土场边坡可靠度指标为6.054,破坏概率为0。根据《有色金属矿山排土场设计规范》以1.12为设计安全系数,排土边坡失稳概率为29.63%,相应的安全概率为70.37%。更多还原     

三峡库区消落带岸坡岩体劣化特性测试及质量评价

三峡库区自2003年首次蓄水以来,在库水位周期性升降作用下,消落带岸坡岩体的物理力学性质逐渐劣化,从而引发多次岩质岸坡的失稳破坏,严重影响和威胁库区航道运营安全。以三峡库区典型的泥质粉砂岩、泥灰岩、灰岩岸坡为研究对象,应用地质雷达、回弹仪对消落带及高水位以上的岩质岸坡进行岩体质量测试,采用钻孔取芯及室内声波测试进行验证,对岩体劣化性质进行了质量评价。研究认为三峡库区岸坡岩体的劣化模式分为溶蚀塌落型、层面龟裂型、层间碎裂型和侵蚀剥落型4类,并提出了水库岸坡岩体质量劣化性质的现场评价方法与指标体系。研究成果对于大型水库岩质岸坡岩体质量劣化评价及稳定性分析具有指导和参考价值。     

干湿循环对岸坡粉砂岩劣化作用试验研究

三峡库区30 m消落带的岩质岸坡是一个脆弱敏感地带,其岸坡岩体质量及其劣化规律日益成为人们研究的重点。选取三峡库区消落带巴东段某典型岸坡的紫红色粉砂岩为研究对象,通过现场钻探取芯、室内试样加工和“烘干-饱水”循环试验手段,对红层粉砂岩试样进行了单轴压缩和耐崩解试验研究。试验成果表明:研究区粉砂岩属于较坚硬岩,其单轴压缩强度随干湿循环次数增加而降低,经过20次干湿循环后,粉砂岩强度软化呈较软岩特征;粉砂岩具有高耐崩解性,耐崩解性指数I_d与循环次数N呈对数关系,I_d随N的增加而降低,I_d下降速率随N的增加呈放缓趋势发展;相同循环次数条件下,高程越高的粉砂岩试样其I_d越低。试验研究成果对三峡库区消落带岸坡岩体的劣化机理和岸坡稳定性分析等具有一定的参考价值。     

库水长期升降作用下库岸边坡稳定性研究

选取三峡库区典型库岸的砂岩进行“浸泡-风干”循环试验,模拟库水升降条件对库区水位变幅区岩石强度的影响。根据岩石试验结果和岩体RMR法推算出经历不同水位条件下岩体参数劣化规律,并通过数值模拟研究变幅区砂岩的劣化对库岸典型滑坡区库岸稳定性的影响,分析库岸边坡在库水长期作用下演化规律。研究表明水位升降过程对变幅区岩体质量的劣化作用较为明显,会导致库岸边坡破坏的时间大为缩短;库岸坍塌破坏过程与此类滑坡稳定性有直接的联系,可能最终会导致此类滑坡复活。研究成果可为库区内此类滑坡长期稳定性分析提供参考。     

三峡库区高陡岸坡溃屈失稳机理及防治研究

本文对三峡工程蓄水运行期间岩体损伤劣化导致高陡岸坡失稳机理进行了研究.三峡峡谷地段岩体具有上硬下弱的二元易滑地质结构,位于水库消落区的相对脆弱岩体易于出现损伤劣化并导致强度下降.在现场调查及监测基础上,本文建立了水位下降干燥状态、水位上升饱和状态及过渡状态下消落区劣化岩体的损伤本构模型,提出了采用水位周期涨落后劣化带的...     

考虑劣化效应的三峡库区某岸坡抗震性能分析

三峡库区蓄水之后,在库水位大幅度升降变化、降雨、高频中低强度地震等因素作用下,库岸边坡岩土体物理力学特性不可避免地存在逐渐劣化的趋势,这将直接影响库岸边坡的变形稳定。基于此,以三峡库区某库岸边坡为研究对象,考虑岩土体抗剪强度参数的劣化效应,对其抗震性能进行了分析评价。结果表明:对于该库岸边坡,①在各特征水位情况下,随着库水位的上升,岸坡的整体安全系数略有增加,随着地震加速度的增加,岸坡安全系数降低趋势明显;②在各级地震作用下,考虑岩土体抗剪强度参数劣化效应之后,岸坡的抗震能力逐渐降低,岸坡堆积体中下部可能出现局部失稳破坏,随着库水位的上升,岸坡不稳定区域的后缘逐渐上升。研究思路和成果可为库岸边坡长期稳定性评价和加固提供较好的参考。     

随机模拟法在滑坡可靠性分析中若干规律的讨论

以三峡库区某滑坡为研究对象,对基于Monte-Carlo法的滑坡可靠性分析中的若干规律进行了初步探讨。研究发现,随机变量的概率分布类型对滑坡破坏概率的影响较小,且随机变量服从不同概率分布时稳定性系数样本均近似服从正态分布;模拟次数小于1 000时,模拟次数对破坏概率影响较大,当模拟次数达到7 000次时,则破坏概率计算结果趋于稳定;随机变量的变异系数对滑坡破坏概率的影响较大,且破坏概率随随机变量变异系数的增大而增大。     

蒙特卡洛法在岩质边坡稳定分析中的应用研究

以岩质高陡边坡为研究对象 ,运用可靠度分析方法中的蒙特卡洛法对边坡进行稳定性分析 ,求出边坡失效概率值 ;提出边坡处理优化模型 ,对边坡进行优化设计 ,并运用经济分析方法得出边坡处理最优方案     

丁湾水库大坝除险加固及其安全评价

丁湾水库大坝安全类别为三类,需进行除险加固。大坝除险加固采取了坝基与坝肩帷幕灌浆、坝体高喷灌浆、重建排水棱体、上下游护坡等措施。以加固后的典型坝体横剖面为研究对象,采用有限单元法对正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位等工况下的坝体渗透稳定性进行分析,并采用刚体极限平衡法计算相应工况下的坝体抗滑稳定安全系数。计算结果表明:除险加固后,各工况下大坝浸润线位置明显降低,坝体渗流量显著减小,渗透坡降均小于允许渗透坡降,坝体不会发生渗透破坏;抗滑稳定安全系数均大于规范要求,坝身不会发生滑动失稳。     

基于蒙特卡洛法的三峡库区泄滩边坡稳定性风险评估

岩体的非均质性使得传统确定性分析方法在复杂岩层的边坡的风险评估中存在较大的偶然性和不确定性。针对岩性复杂的三峡库区泄滩边坡,利用蒙特卡洛方法,采用不同岩体参数的随机分布,自动搜索滑动面,计算其失效概率。结合边坡的渗流场,综合评价泄滩边坡稳定性并对其进行支护。结果表明:岩土体参数近似服从韦伯分布;渗流场的分布决定了边坡的破坏机制;泄滩边坡素填土的强度参数对边坡失效概率的影响较为显著;泄滩失效概率为12%,最小安全系数为0. 758。针对素填土进行喷锚支护,安全系数提高到1. 395,失效概率降为0,支护方式有效。结合渗流场分布,利用不确定性分析方法可以更全面的描述工程边坡稳定性,将边坡失效概率与破坏机理结合,快速为工程提供可靠的描述及风险评估,并为边坡破坏的预测及采取支护方式提供了依据。     

边坡群稳定性耦联分析方法在三峡库区的应用

针对库区边坡群地质资料、水文信息等数据缺乏的问题,提出了一种库区边坡群稳定性分析方法。该方法首先利用遥感信息技术提取相关库区边坡群岩土整体特征;然后,依据某一个边坡变形破坏的实际监测数据,反算整个边坡群的详细地质信息数据;最后,使用库区边坡稳定性耦联分析模型,跟踪和预测边坡群各个边坡体的变形情况。将提出的方法应用于三峡库区一个典型边坡群的稳定性分析,结果表明预测的滑坡体位移大小和方向与野外观测结果基本吻合,预测的主要滑坡趋势轨迹方向与实际趋势形态吻合良好。