软弱基座型边坡破坏机制的离散元分析

我国西南地区某省某软弱基座型边坡地质条件、坡体结构复杂,边坡临空面陡峭,为边坡变形破坏提供了有利空间。某边坡曾出现失稳破坏现象,经过对边坡工程地质条件以及边坡岩体结构特征调查分析,认为边坡变形破坏主要由下伏软弱层的塑流挤压变形以及上下层的差异风化引起,并在坡肩产生拉裂缝,边坡整体表现为受下伏软弱层控制的倾倒变形失稳破坏模式。采用三维离散元(3DEC)数值模拟软件,模拟边坡变形破坏机制、特征,模拟过程和结果表明,上部岩体拉裂缝的产生和发展受下部软弱岩体的变形导致上部拉应力集中所致,加之上部岩体自身的裂隙发育,由此可能产生整体失稳破坏。     

层状岩坡变形破坏及其治理的离散元分析

某大型水电站为顺倾层状人工高边坡,坡体软弱层面、断层、节理和后缘陡倾卸荷张裂隙对坡体稳定性影响大,在自上而下的挖坡过程中,局部坡体发生了失稳座滑。本文分析了边坡的地质条件和岩体结构特征,采用离散单元法模拟了边坡的变形破坏过程,探讨了坡体的变形破坏机理;研究了在滑坡体上继续挖坡,坡体可能发生的变形破坏形态;另根据坡体变形破坏机理及后续开挖边坡可能发生的变形破坏形态,基于离散元数值模拟优化了边坡预应力锚杆和抗滑桩的工程加固支护措施,确保了边坡稳定,监测表明,后续坡体开挖及开挖完成后未出现明显变形破坏迹象。     

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。     

地震作用下顺层岩质滑坡稳定性离散元模拟

以金沙江溪洛渡水电站库区恩子坪2^#滑坡为例,采用宁河地震天津记录数据作为地震动参数,运用离散元程序UDEC(Universal Distinct Element Code)对滑坡在未来地震作用下的响应特征和变形破坏机制进行数值模拟。数值模拟计算结果显示:在地震波作用下,坡体表现出明显的放大效应,其中加速度放大程度最大,位移次之,速度最小;地震波达到峰值后,坡体中的剪应力集中范围和滑带的剪应变均急剧增大,由于剪应变累积效应,变形破坏从滑带前端向尾部传递、扩展;地震结束时,滑坡的稳定性系数已经低于1.0,最大累积位移达到了1.58 m。通过分析数值模拟计算结果可知:运动放大效应、剪应力集中和剪应变累积效应是导致滑坡变形破坏的主要机制,滑坡的失稳模式依然为顺层滑移;滑坡已经失稳破坏,建议采取适当的锚固工程,以降低滑坡在地震作用下失稳堵江的风险,从而保证溪洛渡水库的正常运营。     

陡倾顺层岩质斜坡动力倾倒变形机理研究

通常认为顺层岩质斜坡动力变形破坏以滑移—拉裂、滑移—弯曲模式为主,但是通过现场调研发现,在陡倾顺层斜坡中存在一类特殊的动力变形破坏方式——倾倒变形。为了得出该类型斜坡动力倾倒变形机理,以四川汶川县水磨沟陡倾软硬相间顺层斜坡在"5.12"汶川地震作用下失稳为例,在充分总结滑坡区工程地质条件和分析其动力破坏特征后,利用二维离散元数值模拟方法开展研究。结果表明:在地震荷载作用下,在斜坡表面PGA放大系数随着高程的增加总体表现节律性变化,在坡肩呈现峰值;斜坡失稳机理为坡内软岩和硬岩差异式拉剪破坏导致层面抗剪强度急剧降低,岩土体沿优势层面下滑;由于坡体下部岩层锁固作用,坡体向下滑动受阻,坡脚附近岩土体翘曲隆起,而坡顶震裂松弛岩土体在巨大地震惯性力下沿优势结构面滑动剪出过程中,受坡肩"关键块体"阻挡而向临空面发生倾倒变形,整个斜坡发生滑移—下部弯曲—上部倾倒式失稳破坏。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。     

秦岭山前某滑坡稳定性及变形模拟分析

以秦岭山前某滑坡为研究对象,在分析其工程地质条件及破坏机理的基础上,借助GEO-Modeler软件准确建立数值计算模型,采用数值模拟方法分析坡体的稳定性及变形特征.结果表明:天然状态下坡体处于基本稳定状态,饱和工况下坡体将失稳,坡体失稳时基岩面附近滑面最先发生剪切破坏.     

天然和降雨工况下某边坡失稳机制数值模拟研究

随着我国基础设施建设的高速发展,降雨对边坡的影响日益突出,本文以某工程边坡为例,利用有限差分数值模拟软件FLAC,对该边坡在天然和降雨工况下的失稳过程进行模拟,并分析其变形破坏特征和失稳机制。研究结果表明：(1)天然工况下该边坡的破坏区域仅一处,坡体内剪应力值在5.5×10²MPa～8.5×10²MPa之间最大位移值3.12 m;(2)降雨状态下,该边坡在两处范围内均发生了滑坡,坡体内剪应力值在6.5×10²MPa～8.7×10²MPa之间。研究结果对于降雨条件下,公路边坡的支护设计及稳定性评价具有一定的指导意义。     

某多次开挖边坡治理失效机制分析

朝天中学滑坡位于朝天区朝天中学后山斜坡中下部,为一牵引式开挖型滑坡。2010年-2012年该滑坡由于两次开挖和极端降雨因素的影响,出现了多次失稳变形迹象。正确认识滑坡变形机制及演化过程是预防及治理滑坡地质灾害的重要前提,基于现场详细的调查和滑坡资料,并结合数值模拟方法,对朝天中学滑坡发生多次的变形失稳机制及其演化过程进行了分析,研究成果表明:首次切坡条件下,边坡沿原生结构中最"活跃"的基覆界面发生了牵引式堆积层滑坡失稳;在第二次切坡和部分加固手段实施后,由于坡体临空条件和自身结构的改变,促使坡内应力向深部转移,边坡也因此转为沿强-中风化接触面发生失稳的牵引式滑坡;鉴于前两次边坡失稳对坡体自身完整性的破坏,又逢区域性极端降雨,大量地表水的入渗致使坡体抗滑力和下滑力的此消彼长再次造成了边坡整体严重失稳。     

西南某水电站库区古滑坡堵江成因 及变形破坏机理研究

通过现场调查,结合边坡的地形地貌、坡体结构、变形破坏和江岸纹泥沉积特征,分析认为滑坡在变形破坏后高速下滑,撞击对岸山体并堰塞堵江,在经历长期的河湖相沉积后逐渐溢流溃决,部分滑体分别残留于左、右岸山坡上。根据恢复的原始地形,通过刚体极限平衡分析可知滑坡为地震诱发,为了进一步研究滑坡堵江成因和变形破坏机理,运用离散元数值软件进行模拟分析。研究表明天然状态下坡体浅表部沿层面和缓倾坡外优势结构面产生卸荷拉裂,地震作用使坡体内部层面拉裂并沿缓倾坡外优势结构面剪断破坏,其破坏堵江过程可概括为前缘剪切变形、后缘震动拉裂→滑面贯通、高速下滑→铲刮河床、刨蚀对岸山体→前缘受阻隆起、后缘坐落下滑、中部堰塞堵江→震后停积自稳,坡体具有明显的动力放大效应。     

基于离散元法的某滑坡变形演化机理浅析

因采矿而诱发的滑坡,是矿山地质灾害的主要形式之一,也是开采沉陷学和滑坡学研究的新课题。以贵州大方县云龙山变形体中选取的滑坡作为研究对象,在掌握滑坡基本地质条件的基础上,建立该边坡的离散元数值计算模型,对采空区诱发滑坡演化模式进行模拟分析。分析表明,该边坡的变形演化过程可分为:地下采矿-坡体应力调整-洞顶塌陷-坡体差异沉降错动形成塌落体-结构面剪断贯通-坡体失稳等6个阶段。研究结果对采动滑坡的变形演化分析提供了一定的参考依据。     

金沙江乌东德库区必油照滑坡稳定性分析

在详细分析金沙江水电站库岸滑坡地质结构和区域地质环境的基础上,结合地层产状、水文气象等因素,利用Ansys和Flac~(3D)建立必油照滑坡地质模型,利用强度折减法与有限差分程序进行多工况下的全过程动态数值模拟。计算坡体由初始化自重平衡作用到临界滑移失稳状态全过程的位移、速率变化趋势,分析滑坡破坏模式与滑移特征,并由剪切应变增量云图确定滑移面。通过数值模拟,阐释了滑坡破坏演化特征和失稳机理。坡体塑性变形与位移分析结果表明:滑坡在天然状态下基本稳定;在连续高强度降雨状态下欠稳定,局部失稳滑塌的可能性很大,这与现场调查分析的结果一致。利用Flac~(3D)进行滑坡稳定性分析和评价简单、可行,且更加直观、方便,具有传统极限平衡法所无法比拟的优势。     

巨石混合体边坡失稳模式研究

运用离散元数值模拟方法,对具有大块石堆积特征的巨石混合体边坡的失稳模式进行了研究。结果表明,巨石混合体边坡中块石表面摩擦系数的降低会导致边坡的运动变形,变形模式以块石的平移为主,个别块石发生转动;块石在变形过程中重新镶嵌、咬合,具有自稳性;巨石混合体边坡主要的失稳范围为坡体的前缘和中部,竖直方向上坡体中上部的变形量较大,坡体下部变形量较小;前部块体的变形会导致后部块体失去支撑而发生变形,属牵引式的失稳模式。     

地震作用下反倾岩质边坡变形破坏的坡面效应

为研究地震作用下坡面形态对边坡的变形破坏过程及破坏形式的影响,以汶川地震灾区公路沿线不同坡面形态的边坡为例,采用离散元UDEC软件,模拟4种不同坡面形态的边坡变形破坏过程,并监测坡体关键部位的位移变化。通过分析得出：阶梯型坡破坏发生最早;直线型坡破坏发生最晚;破坏位置都集中在坡型的拐角处和坡脚转折点;不同坡型破坏的程度及模式也明显不一样。上述结论对于了解地震作用下反倾岩质边坡变形破坏的坡面效应具有指导作用。     

雅砻江某水电站坝肩边坡稳定性研究

从工程需要出发,在大量现场调研、平硐资料搜集及室内分析的基础上,运用数值模拟软件(FLAC3D及ANSYS)对雅砻江某水电站左右坝肩边坡在不同条件下(天然、降雨及地震工况)的稳定状况进行计算分析,结果表明,左岸坝肩边坡为斜顺向坡,地形较完整,未见整体变形破坏迹象,仅局部块体发生滑移破坏。岩体受构造影响较弱,裂隙以中、陡倾角为主。右岸坝肩边坡为斜反向坡,地形欠完整。主要表现为块体的滑塌破坏、楔形体破坏两种破坏模式。左、右岸坝肩边坡在自然工况、降雨工况以及地震工况条件下均存在局部失稳的可能性,整体稳定性较好。     

基于离散元的小坝滑坡演化机理研究

通过小坝滑坡现场地质勘查,在掌握该边坡基本地质条件的基础上,建立了边坡的离散元计算模型,并开展了滑坡过程的离散元数值模拟,得出该边坡滑动破坏发育过程为:坡脚前缘开挖—坡体内部应力调整—雨期雨水对坡表堆积体的弱化作用—滑坡发生。其中,坡脚开挖对滑坡发生起决定性作用,而暴雨的发生则诱发了滑坡破坏。研究成果为矿山边坡的稳定性分析评价提供了一定的参考依据。     

云盘头滑坡变形破坏机制研究

缓倾顺层岩质边坡由于其岩层倾角较缓,具有不易察觉其失稳且识别难度大的特点。以一个典型的缓倾顺层岩质边坡(贵州云盘头滑坡)为例,基于工程地质勘察,建立边坡地质模型,并结合底摩擦试验、二维离散元和有限元模拟等方法,探讨云盘头滑坡的变形破坏机制。结果表明:云盘头滑坡的变形破坏过程可分为微裂纹发育阶段、裂纹拓展阶段、滑体变形阶段与完全破坏阶段,并在坡脚存在关键块体;滑坡形成的主要原因是,坡体经过开挖导致软弱夹层出露,坡体内部发育垂直于软弱夹层的拉裂纹并将滑体分割成块体,随着坡脚关键块体向临空面滑移,后部次级块体随之移动并产生多米诺骨牌效应导致坡体发生整体滑移,变形模式属于典型的滑移-拉裂式。研究成果为探究缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏有现实意义。     

降雨条件下某堆积体边坡稳定性分析

堆积体边坡稳定性受诸多因素的影响,以西南深切河谷地区某堆积体边坡建立地质概化模型,通过有限元数值分析法和极限平衡法,对降雨条件下"转折型"堆积体边坡的稳定性进行分析。数值模拟结果显示:"转折型"堆积体边坡最大孔隙水压力出现在坡体后缘中部为452 kPa;最大位移量出现在坡体后缘为43.20 mm;最小稳定性系数为1.188。边坡稳定性分析认为:"转折型"堆积体边坡孔隙水压力上升较降雨时间具有明显的滞后性;边坡产生位移变形稍迟于降雨初始时间;坡体中部和前缘位移量变化差异异常与地形坡度"转折"紧密相关;降雨过程结束后稳定性系数较天然状态有所降低,长期持续降雨可能导致土体累积损伤最终失稳成灾;该堆积体边坡目前稳定性良好,并对该边坡提出了合理的防治措施。     

岑水高速六活口滑坡稳定性分析与治理研究

为研究路堑边坡开挖后滑坡的变形失稳特征,以六活口滑坡为例,在工程地质勘察的基础上,分析了滑坡变形破坏与形成机理,并结合极限平衡分析和数值模拟计算,再现了六活口滑坡的变形破坏过程。认为该滑坡为推移式切层破碎岩土滑坡,存在浅层和深层滑面,由于第一次削坡卸载治理未及时完成,导致坡面长时间暴露,坡体应力经松弛、集中的重新调整,同时受降雨等不利因素的影响而再发生开裂、坍塌等变形。根据分析结果提出二次削坡和补充治理措施,有效地阻止了滑坡的进一步发展,确保了滑坡保持长期稳定状态。     

黑河水库引水洞上部滑坡的稳定性数值模拟分析

以黑河引水洞上部滑坡为例,采用二维离散元软件对滑坡的变形过程进行了数值模拟,分别从应力、应变、塑性区分布等方面分析滑坡的变形特征,并对坡面一点的速率、位移情况进行监测,模拟结果与实际观测结果大体上是吻合的,离散元数值模拟在一定程度上反映了坡体变形破坏的总体趋势.     

阶地型降雨滑坡的发育特征及成因机制分析——以大仁烟村滑坡为例

为探索降雨因素—河流阶地孕育滑坡的相关性,更深入地认识这类河流岸坡的变形破坏过程,在广泛分析大仁烟村滑坡地质结构的基础上,研究阶地型滑坡的失稳控制边界以及变形失稳机制模型。结合滑坡地质调查,利用有限元数值软件对降雨条件下的斜坡稳定性进行了模拟分析,进一步对降雨条件下斜坡的应力场、应变场和位移场进行了综合分析。研究结果表明:(1)中陡的地形、结构松散且易软化的阶地堆积体物质,以及陡倾的控制性结构面为该滑坡的形成创造了地质条件,而强降雨是主要触发因素;(2)滑坡剪出口位置位于坡脚施工开挖区域,滑坡的滑带位置位于强、弱风化基岩接触部位,岩土体的失稳高度达到200 m;(3)通过降雨条件下的应力、应变、位移场变化,推断其形成机制属于降雨作用下的推移式滑坡,滑体造成坡脚的桥墩瞬间被剪断。这些分析对阶地型降雨滑坡失稳机制的研究及稳定性评价具有一定的意义。