锦屏水电站大奔流沟料场高边坡破坏模式分析

大奔流沟料场位于锦屏一级水电站坝址下游9 km的雅砻江左岸临江岸坡处。料场自然岸坡为顺向坡，边坡最大开挖高度约513 m。边坡地层岩性为变质细砂岩夹板岩。为保证料场开挖施工安全，对边坡的破坏模式及稳定性进行了分析。结果表明：西侧边坡破坏模式主要有浅层滑移剪出破坏、深层滑移剪出破坏、边坡压剪变形溃屈破坏、局部块体破坏及开挖切脚破坏；南侧边坡破坏模式主要为压裂滑移剪出破坏与局部块体破坏两种形式。边坡在正常工况条件下，处于整体稳定状态；在暴雨或地震条件下，边坡存在浅层滑移剪出破坏的可能性。     

白龙江某水电站枢纽区顺向河谷岸坡变形特征及其形成机理研究

水库蓄水坝址区边坡变形稳定可对水电工程产生困扰和影响,分析并查明枢纽区岸坡变形破坏的类型、规模、分布差异对水电工程安全设计具有重要意义。文章以白龙江某水电站为研究对象,通过现场调查方法对其枢纽区基本工程地质条件、岸坡结构类型、岸坡不良地质灾害发育特征进行了分析,从地形地貌、岩性特征、岩体结构、岸坡应力场等方面总结出岸坡变形破坏特征及其破坏模式,在此基础上通过数值模拟方法揭示了岸坡结构变形破坏形成机理。研究表明:顺向河谷中,发育有层状同向结构岸坡、层状反向结构岸坡、层状横向结构岸坡及层状斜向结构岸坡４种类型;左岸不良地质灾害分布密度小但发育有大规模滑坡和变形体,右岸不良地质灾害分布密度大但多为小型倾倒体和松动体;枢纽区内岸坡呈现出剪切－滑移型、倾倒弯曲型、拉裂型变形破坏特征;岸坡结构变形破坏受岸坡     

顺层边坡“滑移-弯曲”向倾倒变形演化探讨

在研究顺层边坡变形破坏模式实例中发现,如果岩层倾角大于坡角,"滑移-弯曲"与"倾倒变形"两种变形形式是可以转化的。经研究得到如下结论:存在一"倾倒临界倾角δ",当岩层倾角αδ,边坡将可能形成大规模的倾倒变形体,当αδ,边坡常发生"滑移-弯曲"型破坏,并且δ≈60°;顺层边坡形成的倾倒体其属于"滑移-弯曲"与"倾倒变形"两种变形模式复合的结果,边坡最初形成的反倾岩层并不能称之为倾倒,而是由于边坡发生"滑移-弯曲"导致的,之后在重力作用下才发生初始倾倒变形。     

三峡库区高峡公路层面坡岩体开挖稳定性研究

三峡库区湖北兴山县高阳-峡口复建公路是兴山县对外交通的重要干线,修建在香溪河左岸中倾顺向斜坡地段,地形地质条件比较复杂,尤其在平邑口对岸-高阳酒厂段的顺向层面坡段,对于公路的兴建而言难度较大.在详细调查了该层面坡段地质条件的基础上,根据溃屈破坏形式和概化的板状力学模型分析了其在不同开挖宽度情况下的稳定性,得出了开挖建议宽度值.对于分析类似的顺向层面坡的稳定性问题有一定的参考意义.     

顺倾层状岩质边坡失稳破坏机制及稳定性影响研究

为探讨顺倾层状岩质边坡的失稳变形破坏机制,基于SRM强度折减法,采用Midas-GTS NX岩土分析软件对一坡角为60°的硬质岩夹软岩顺层边坡进行数值模拟,通过改变边坡的几何条件,探讨并查明了该形式边坡的变形破坏形式及稳定性。结果表明:结构面倾角对顺倾层状岩质边坡变形规律影响明显,以水平层状边坡和直立层状边坡为临界点,随着结构面倾角不断增加,顺倾层状边坡破坏模式体现为:压剪破坏→滑移-压致拉裂破坏→滑移-拉裂破坏→滑移-劈转破坏→滑移-弯曲破坏→弯曲-崩塌复合破坏,边坡安全系数随倾角的增大先减小再增大,在结构面倾角为40°时稳定性最差,在90°达到最大值;随着结构面厚度的增加,边坡安全系数呈线性减小趋势;随着结构面间距的不断增加,边坡安全系数呈增大趋势,不过增加速率逐渐减小。     

基于离散元技术的软硬互层斜坡动力响应及失稳机理研究

为研究不同岩层倾角陡倾顺层软硬互层斜坡在地震作用下的动力响应及失稳机理,以汶川地震中干磨坊滑坡和水磨沟滑坡为原型,结合三维离散元技术开展两种软硬互层斜坡对比分析。动力响应分析结果表明:在相同地震荷载作用下,陡倾软硬互层60°斜坡模型的PGA(峰值地面加速度)放大系数随着高程的增加表现出非线性增长,在坡顶动力响应最为强烈;陡倾软硬互层80°斜坡模型PGA放大系数随着高程的增加表现出先增大后减小再增大的节律性变化,在坡高1/3处和坡肩部位动力响应最为强烈。失稳机理分析结果显示,在地震荷载作用下:陡倾软硬互层60°斜坡模型发生滑移-弯曲式溃滑,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①裂缝扩展-层间错动阶段、②坡脚岩体弯曲隆起阶段、③上部岩体横向滑移阶段、④弯曲剪断-整体失稳阶段;陡倾软硬互层80°斜坡模型发生滑移-下部弯曲-上部倾倒式破坏,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①微裂隙扩展阶段、②层间错动-局部裂隙贯通阶段、③下部岩体弯曲阶段、④上部岩体倾倒破坏阶段。     

反倾岩质边坡弯曲倾倒-剪切滑移破坏分析方法研究

目前反倾岩质边坡弯曲倾倒破坏分析方法仍以基于极限平衡理论的悬臂梁模型为主,但大多未考虑坡脚岩层的剪切破坏。为准确评价该类边坡的稳定性,建立考虑坡脚岩层剪切破坏的分析计算方法。首先,根据岩层变形破坏特征,将边坡分为后缘稳定区、中部弯曲倾倒区和前缘剪切区3个区域;其次,建立弯曲倾倒-剪切滑移破坏模式的稳定性分析方法;最后,通过工程实例验证,并进行参数分析。研究结果表明:提出的分析方法与工程实际符合性较好;边坡在倾角较陡、坡角较大时稳定性最差,坡角对边坡稳定性影响大于岩层倾角的影响;岩层厚度及层面内摩擦角增加有利于边坡稳定性,且会扩大坡脚剪切区范围。研究成果对反倾岩质边坡破坏的防治具有实践指导意义。     

百米级高陡顺向坡变形与稳定性研究

针对我国西南地区高陡顺向岩质边坡灾害频发而现有研究较少反映顺向坡在不同工况下的变 形和稳定性问题,以西南地区某高陡顺向岩质边坡为例,构建有限差分数值仿真模型,采用遍布节理本 构模型及强度折减法,系统研究了边坡在开挖、支护和降雨等工况下的边坡变形场、应力场、塑性区分布 特征及稳定性安全系数。研究结果表明:顺向坡开挖引起的卸荷回弹变形主要集中在边坡中下部且临 近开挖面附近;边坡总体上处于压应力状态,开挖后的边坡新增塑性区主要位于边坡开挖表层及坡脚部 位;边坡潜在的滑移路径有两部分组成,一部分沿着顺向层面滑移,另一部分在岩体内部发生剪切滑移, 边坡前缘剪出口大致位于坡脚以上 13ｍ;边坡在开挖、支护及降雨工况下的安全系数依次为 1．43、1．43 和 1．15,整体稳定性较好。     

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。     

三板溪水电站泄洪洞出口边坡稳定分析与加固

三板溪水电站泄洪洞出口边坡为顺向或斜交顺向坡，夹层较发育，岩体风化较深，边坡稳定条件差。左侧坡上游部位存在规模较大的断层不利组合体，风化深，开挖切脚后稳定性差，在下雨等不利因素影响下施工期不能保持稳定。为此对滑移体进行了稳定分析与评价，并相应作了抗滑加固处理后，监测资料显示，边坡处于稳定状态。     

基于PFC~(3D)的岩石单轴压缩变形破坏特征分析

利用INSTRON-1346型电液伺服岩石试验系统对关岭大寨滑坡龙潭组泥质砂岩进行单轴压缩试验。基于室内试验力学参数,通过颗粒流模拟软件PFC3D模拟该单轴试验,得到数值试验的应力-应变曲线,以应力应变曲线作为压缩试验的阶段性参照,研究了岩石在压缩条件下力学及形态的微观特征。研究表明,可以通过岩石微观颗粒的位移特征来表征岩石的体积应变特性;可通过岩石变形破坏过程中的裂纹发展阶段来划分其压缩的阶段性,即岩石微裂隙压密、张拉裂纹增长、剪切裂纹增长、拉剪裂纹同步增长、剪切裂纹超越张拉裂纹增长5个阶段。     

考虑边坡不同演化阶段的岩土体抗剪强度参数反分析

岩土体抗剪强度参数是边坡稳定性分析的关键参数。目前,大多数岩土体抗剪强度反分析法都只围绕着边坡工程的某一阶段进行分析。为了更加贴合实际边坡发育的动态变化,提出一种新方法。考虑边坡不同演化阶段的岩土体抗剪强度参数反分析是一种基于极限平衡方法,对自然坡、开挖边坡、失稳边坡这三个过程进行了全工程周期反分析,结合边坡稳定性分析的前提条件,并通过对两个工程实例的分析得到了岩土体抗剪强度在不同阶段的衰减规律。利用极限平衡软件进行计算验证了方法的有效性,符合实际情况,同时工程开挖会对边坡稳定性参数造成严重的不利影响。     

Characteristics of the thermal stress-state of concrete masses on rock foundations with a complex relief

Conclusions  

Evaluation of the stiffness characteristics of rock joints from data of field observations at water-development projects

Conclusions 1. The stiffness characteristics of rock joints, which are some of the basic initial data required for numerical modeling of fissured rock masses, have recently acquired major urgency. 2. The study presents results of the analysis of numerous field tests on joint properties, which were conducted by coworkers of the Autonomous Union "Institut Gidroproekt" on a whole series of water- development projects. 3. Basic factors affecting the tangential and normal joint stiffnesses are disclosed, and empirical relationships for their determination obtained from results of analysis. The latter can be used for a predicted estimate of joint stiffnesses in the preliminary stages of design without conducting costly field tests. 4. The study introduces a new concept — the semi-limiting tangential joint stiffnessK _s50. Consideration of this characteristic makes it possible to reproduce more reliably the shear strength of joints during numerical calculations of the stress-strain state of rock masses. Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel’stvo, No. 8, pp. 44–49, August, 1998.     

填充对节理岩体力学特性及能量演化的影响研究

能量耗散引起节理岩体裂纹启裂、扩展、贯通及最终的破坏。为探寻充填对节理岩体力学及能量特性的影响,基于岩石能量耗散理论及单轴压缩试验结果,研究了充填对节理岩体强度特征、变形特征、破坏模式及能量演化的影响机制。此外,分析了节理岩体的能量演化机制及峰值点各能量指标( 总能量、弹性应变能及耗散能) 的充填效应。研究结果表明: 节理使得岩样的力学参数明显劣化,而充填使得节理岩样的峰值强度、峰值应变及弹性模量均有所增大; 完整岩样损伤演化划分为初始损伤阶段、稳定损伤阶段、损伤平稳阶段、加速损伤阶段及损伤破坏阶段,而节理岩样和充填节理岩样则分为六阶段,即增加了突变损伤阶段; 完整岩样、充填节理岩样及节理岩样峰值点的平均弹性应变能依次在减小,但减小幅度明显降低。研究成果可为岩体工程类环境灾害的预警与防控提供科学依据。     

三峡永久船闸高边坡变形监测设计及成果分析

三峡永久船闸高边坡变形及稳定是船闸施工安全和运行正常的关键。在边坡开挖过程中有效观测岩体变形量,掌握岩体变形特性,进而分析预测岩体的变形趋势,对指导边坡开挖及动态设计,确保船闸后期施工和运行期的安全是至关重要的课题。变形监测的优化设计、成功实施及准确的监测成果是完成这个课题的重要保证。永久船闸监测设计遵照“突出重点,兼顾全局,统一规划,分期实施”的总原则进行,变形监测项目主要有表层岩体变形监测,深层岩体变形监测。永久船闸高边坡变形监测系统主要由水平和垂直位移监测网、监测点、倒垂线、引张线、伸缩仪等项目组成,通过三峡工程永久船闸变形监测的设计与实施,证实三峡永久船闸高边坡变形监测资料能正确反映岩体变形情况,为危险块体及岩体裂缝的处理及时提供了准确的监测数据,使施工措施和设计更完善。     

南水北调中线膨胀岩膨胀特性试验研究

南水北调工程中经常遇到膨胀岩,膨胀岩的膨胀性对膨胀岩开挖料的循环再利用以及膨胀岩地区换填土的施工都有很大的影响。针对这个问题,对南水北调中线膨胀岩进行了膨胀性试验研究。试验结果表明:存在一含水率拐点,当膨胀岩的初始含水率小于拐点含水率时,其膨胀率随时间的关系曲线分为4个阶段:直线匀速膨胀阶段、直线快速膨胀阶段、减速膨胀阶段、膨胀缓慢稳定阶段。其中直线快速膨胀阶段其膨胀速度大于直线匀速膨胀阶段膨胀岩的膨胀速度。当膨胀岩的起始含水率大于拐点含水率时,其膨胀率随时间的关系曲线将没有直线匀速膨胀阶段,只有后面3个阶段。随着初始含水率的增加,膨胀岩的膨胀率逐渐减小。但是不同的膨胀岩试样初始含水率与膨胀率之间的关系曲线不同。随着上覆压力的增大,膨胀岩膨胀率逐渐减小。当超过某一压力时,岩样不但不会膨胀,反而会被压缩。这一试验结果,可为对膨胀岩地区的施工提供一定参考依据。     

考虑岩体强度演化的全强风化岩质边坡主动加固设计方法

全强风化岩质边坡由于岩体破碎,易受工程扰动和降雨影响而导致强度发生弱化,因此在公路路基开挖过程中极易失稳。以某公路全强风化岩质边坡为例,通过对处于不同阶段的边坡稳定性进行反分析,分别得到岩体初始强度和弱化后强度,获取了岩体强度的演化过程。通过主动加固和被动加固工程措施的对比分析,表明主动加固设计能够有效利用岩体原始强度,大大降低加固工程量。对于受工程扰动和降雨影响较大的全强风化岩质边坡,采用主动加固设计十分必要且有效,可为全强风化岩质边坡设计提供参考。     

反倾层状岩质边坡倾倒破坏的离心模型试验研究

针对反倾层状岩质边坡倾倒破坏机理认识的不足,采用平板玻璃作为相似材料,开展不同边坡坡角及岩层反倾角组合条件下的多组离心模型试验;结合图像量测技术,综合分析坡体在离心加载条件下变形倾倒特征,提出反倾层状岩质边坡典型倾倒破坏模式和倾倒破裂面位置的确定方法。研究表明:坡体倾倒变形主要发生在破裂面以上,坡趾岩层起到抗倾倒作用,变形过程分为位移量稳定增长和位移量加速增长两个阶段;坡体倾倒破坏模式经历坡趾岩层断裂、近坡顶张拉裂缝产生、岩层折断渐进式延伸及裂缝贯通瞬间倾倒4个阶段;边坡坡角及岩层反倾角影响坡体破坏时的临界坡高与破裂面位置,可通过计算位移矢量方向确定破裂面位置。上述研究成果,为反倾层状岩质边坡的破坏理论发展、工程地质灾害评价及防灾减灾提供参考。     

三峡工程建基岩体彩色影像图的研究和试验

用传统的编录方法对高边坡建基岩体进行地质编录，不仅存在工作难度大，工期长，无法满足工程进度要求等缺点，且资料保存困难，复制工作量也大。因此试验研究用制作建基岩体彩色影像图的方法替代传统的编录技术。该项试验是在全天候条件下进行的，分析为野外技术一处理技术两阶段。