地震荷载下顺层岩体边坡响应特性和抗滑桩控制效果数值模拟研究

高烈度震区岩质边坡的失稳垮塌已成为制约我国基础设施建设快速发展的重大问题。以成兰铁路沿线大型顺层边坡控制工程为依托,针对地震荷载下顺层岩质边坡响应特性和抗滑桩控制效果,采用ABAQUS有限元分析软件建立数值计算模型,分析了不同振幅、频率及地震波持续时间对不同厚度顺层边坡位移幅值的影响规律。并通过地震作用下有无抗滑桩的顺层岩质边坡的承载特性,分析了抗滑桩的阻滑效应。数值分析结果表明:顺层岩体边坡滑体累积位移随地震荷载振幅呈抛物线式递增,随振动时间线性递增,而随滑体厚度增加线性递减,且高频地震波对顺层边坡的影响越小。此外,双排抗滑桩在顺层岩体边坡加固中的抗震作用明显。     

顺层岩质边坡地震动力响应及地震动参数影响研究

 利用FLAC2D建立顺层岩质边坡模型,分析其在地震作用下的动力响应规律,研究地震动参数对其动力响应的影响。结果表明：顺层岩质边坡在地震作用下失稳主要由结构面控制,位移主要发生在潜在滑移面上部岩体中;对地震波存在垂直向和临空面放大作用,其滤波作用没有土质边坡明显,不同岩层会对某一频率的波产生明显的放大效应;当振幅、卓越频率增加时,坡肩下方的加速度放大系数呈递减趋势,且在强度相对较低的岩体内较明显,但随着振幅增加,边坡动力响应增强;各处加速度放大系数受地震动持时影响较小,剪应变增量受其影响较大。当振幅、持时增加时,边坡位移呈增大趋势;当卓越频率增大时,边坡位移减小。同时,证实了地震边坡破坏由上部拉破坏与下部剪切破坏组成,研究结果有助于进一步揭示边坡在地震作用下的失稳机制。     

考虑残余变形的台阶式岩质边坡震裂累积效应

高烈度地震区的岩质边坡内部节理裂隙较为发育,且分布随机性大。多期强震作用造成岩体结构进一步的破坏,形成震裂岩体边坡并继续发生变形破坏。因此,研究台阶式岩质边坡在多次强震作用下的震裂累积效应对于分析边坡的地震稳定性具有重要意义。通过大型振动台模型试验分析台阶式岩质边坡的动力位移响应状态,重点研究台阶式岩质边坡的震裂累积效应。通过基线偏移量表征边坡的残余变形,坡表发生的最终破坏是残余变形与激振动力变形共同作用的结果。提出用残余变形率分析台阶式岩质边坡的震裂累积效应,并利用阿里亚斯强度放大率验证残余变形率在分析强震造成岩质边坡出现震裂累积效应的适用性。结果表明：残余变形率充分考虑了持续的残余变形和地震动力的共同影响,能够更清楚地辨识边坡不同的地震动力破坏阶段、分析边坡的震裂累积效应。台阶式岩质边坡在地震动力作用下的变形破坏从局部开始,特别是台阶平台的内部折线处以及坡顶,均是最易萌生初始裂缝的部位。基于残余变形率和阿里亚斯强度能量的分析,边坡的震裂累积过程包含缓慢变形、加速变形和失稳破坏3个阶段。2种分析方法可以交互使用,实现更精准的边坡动态变形预测,为边坡的抗震设防方案提供可靠的依据。     

地震荷载作用下顺层岩质边坡安全系数分析

结合强度折减法的思想,并考虑到地震荷载特征以及离散元法和顺层岩质边坡的特点,提出一种求解地震荷载作用下顺层岩质边坡安全系数的方法。采用关键点位移/速度时程曲线的变化趋势对边坡的临界状态进行判断,采用失稳状态时坡体的速度/位移矢量图来判断与安全系数对应的滑动面。将上述方法运用到钟家湾顺层边坡的稳定分析中,并将所得结果与极限平衡法计算结果进行对比,发现二者的计算数值相差较小,对比结果表明该方法是合理可行的。在此基础上,利用UDEC初步分析地震荷载作用下坡高、坡度、岩层倾角以及地震波参数包括振幅、频率等因素对顺层岩质边坡安全系数的影响规律。     

水平厚层状岩质边坡地震动力破坏过程颗粒流模拟

 基于二维颗粒流软件(PFC2D)的人工合成岩体技术,研究岩桥长度和节理间距不同组合形式下的含水平断续节理厚层状岩质边坡在地震作用下的破坏模式、动力响应规律以及岩桥段应力演化特征。研究结果显示：地震动作用下,含水平断续节理厚层状岩质边坡主要发生溃散型破坏、拉裂–滑移–块体倾倒混合破坏和拉裂–水平滑移混合破坏;水平断续节理是控制边坡动力稳定性的关键因素。节理间距对边坡破坏模式起控制性作用：当节理间距较小时,易发生溃散型破坏;当节理间距较大时,易发生拉裂–滑移–块体倾倒破坏和拉裂–水平滑移混合破坏。岩桥长度和节理间距共同控制着边坡岩体破碎程度,从而控制着边坡失稳破坏时滑动面的个数,当节理间距很小或者节理间距较大、岩桥长度较小时,发生单滑动面破坏;当节理间距和岩桥长度均较大时,发生双滑动面破坏。在地震动力作用下,岩桥段首先发生破坏,随后各节理间也产生破坏并贯通。岩桥长度和节理间距对边坡动力响应均产生一定影响,随着节理间距减小、岩桥长度增大,峰值位移、峰值速度增大,对加速度PGA放大系数的影响区域集中在边坡坡表、坡脚等部位。地震作用下,含水平断续节理厚层状岩质边坡岩桥段应力演化、裂纹萌生与输入的地震波加速度具有良好的一致性。     

含软弱夹层边坡的地震时程响应分析

基于动力响应时程分析原理,结合西部某含软弱夹层风化岩质边坡工程实例,借助AD INA有限元程序采用以下方法分析边坡地震动力响应:首先进行静力有限元分析,确立初始应力场,然后输入地震波,研究位移、应力、和加速度的动力响应结果。研究表明:软夹层对边坡动力特性影响显著,计算取得了比较满意的结果。     

边坡地震动力响应规律及地震动参数影响研究

利用FLAC3D有限差分软件建立了一个边坡动力数值分析模型,用振动台模型试验对数值模拟效果进行了验证。在此基础上,分析了地震作用下边坡的动力响应规律,以及地震动参数对边坡动力响应的影响。结果表明,边坡对输入地震波存在垂直放大和临空面放大作用,边坡土体对输入地震波低频部分存在放大作用,对高频部分存在滤波作用。坡面加速度峰值放大系数随输入地震波振幅、频率的增加而减小,持时对加速度峰值响应的影响不大;坡体位移随振幅、持时的增加而显著增大,随频率的增大而减小。强震作用下剪应变增量最大区域的位置和形状表明,单一均质土层边坡的破坏模式仍是沿着某一弧形潜在滑动面失稳。研究结果有助于进一步揭示边坡在地震作用下的失稳机制。     

不同类型地震波作用下堆积体边坡动力响应及#br# 失稳特征研究

准确理解地震作用下堆积体边坡的动力响应及失稳特征,可以为边坡抗震设计及稳定性分析方法提供依据。为了探讨不同类型地震荷载作用下堆积体边坡的失稳特征及动力响应,该文开展室内振动台模型试验。分析不同加载波形条件下边坡失稳特征以及加速度放大系数随相对高程、无量纲加速度幅值和频率参数的变化规律。探讨堆积体边坡的典型失稳特征和相关的物理机制。结果表明,正弦波作用下堆积体边坡加速度放大系数沿相对高程增长而变化较小;汶川清平波和El-Centro波作用下边坡加速度放大系数沿边坡相对高程呈较明显增大趋势。无量纲参数对放大系数影响较弱。当振动荷载达到边坡破坏的临界荷载时,边坡在短时间内即出现失稳破坏,破坏具有突发性,失稳模式具有典型的震裂-溃散型滑坡模式。在地震动力荷载作用下边坡位移变形可分为两个典型阶段：微变形阶段和急速上升大变形阶段。就该文3种波而言,在相同波峰幅值条件下,相同持续时间内正弦波所携带的总能量最大,最易使边坡失稳。     

水平与竖向加速度-时程曲线叠加效应下边坡永久位移计算的极限上限分析

实际边坡动力稳定性受地震竖向与水平方向效应共同作用,传统边坡地震永久位移计算方法较少考虑竖向地震波影响,采用实际地震的竖向与水平方向加速度时程曲线共同效应更符合工程实际。基于极限分析上限法和Newmark刚塑性滑块模型,提出一种基于实际水平向与竖向地震加速度时程曲线的边坡永久位移计算改进方法,以3个工程边坡为例,探讨了两组具有代表性实测典型水平和竖向地震地面运动记录对边坡地震永久位移计算的影响。研究结果表明:不考虑竖向地震加速度时程曲线时,本文方法可蜕化为与前人方法兼容;不同地震波的竖向与水平地震动时程曲线的叠加效应不同,竖向地震对边坡永久位移的影响不可忽略。     

高海拔寒区岩质边坡变形破坏机制研究现状及趋势

高海拔寒区矿山岩质边坡变形破坏机制研究已取得一定的研究成果,但基于现行理论与技术还难以全面解决未来高寒边坡失稳机理和灾害防控的所有问题,至今尚未建立起完善的高寒边坡开采研究体系和边坡稳定性判别标准.本文对高寒岩质边坡变形破坏的室内岩石力学试验、边坡物理相似模拟、多场多相耦合数值模拟、变形破坏原位监测、高海拔寒区岩质边坡失稳机理五个方面开展了大量的文献调研,总结高寒岩体变形破坏有关的研究成果,继而对存在的问题进行探讨并分析当前研究的不足,总结出高寒岩质边坡变形破坏研究领域亟待解决的关键问题:一是开采扰动条件下高海拔寒区矿山边坡岩体结构损伤劣化机制,二是冻融循环条件下流-固-气多相多场耦合边坡失稳时效特征与评价方法;并就未来高寒边坡变形和破坏研究方向及发展趋势予以分析,指出开展不同应力路径冻融循环耦合作用下岩体结构损伤劣化机理研究,开展爆破采动条件下高海拔寒区岩质边坡结构面致溃机制及边坡失稳破坏研究,开展地震荷载作用下高海拔寒区节理岩质边坡地震动力响应及致灾规律研究,研究多场多相耦合条件下节理岩体损伤劣化机理,开展高海拔寒区矿山边坡抗寒多参量实时安全监测及失稳预警技术研究五个方面是未来研究的趋势.     

DEM坡度的尺度效应研究

DEM的坡度是地形分析中的重要地理因子，随着DEM分辨率的降低，在其上提取的坡度会不断趋于平缓，因而不能如实表现地形起伏。本文重点研究了制图综合和采样间隔两个方面对DEM坡度的影响，利用不同分辨率DEM所提取的坡度的频率和累计频率，并对其进行分级统计，作为数据分析基础。利用制图综合和采样间隔两方面的综合效应对DEM坡度...     

某高速公路边坡稳定性分析及治理方案

针对西部工程建设中需要大量开挖边坡的现状,以其中典型边坡为例,进行了稳定性分析计算,并提出相应的治理措施以及建议,以确保不会对周围的居民生活造成影响以及河水污染。     

库区边坡勘察与稳定性分析

介绍了边坡工程地质条件，分析了边坡变形的特征及成因，阐述了边坡稳定性的计算方法，并对其计算结果作了分析，对边坡的变形、检测等得出一些结论。     

植被护坡技术在高速公路边坡治理中的应用

植被护坡技术应用于高速公路边坡治理中可以解决边坡工程建设与生态环境破坏的矛盾,同时也可以很好地保护边坡表层,阻止其进一步弱化,对边坡的防护起到很好的作用。首先从植被护坡的主要功能方面以及植被护坡的力学作用机理和水文效应方面介绍了植被护坡技术,然后以孝襄高速(孝感-襄樊)边坡为例,具体阐述植被护坡技术在边坡治理中的应用,充分说明植护坡技术可以有效地对高速公路边坡进行防护治理。     

工程边坡绿色防护机制研究

在岩土工程施工中，不可避免地会造成当地生态环境的破坏。对工程边坡进行绿色防护，不仅有利于环境的恢复，而且植被根系对边坡表层起到一定加固作用。首先从植被生长的角度对边坡进行重新分类，研究了植被根系对边坡防护层的加固机制，然后采用试验和数值模拟的方法，研究了工程初期和植被长成后边坡绿色防护层的稳定性。研究结果表明，不同类型的边坡绿色防护机制不同，为保持边坡绿色防护层的稳定，在对边坡绿色防护时应根据边坡类型、坡高、坡比与其他工程防护措施结合进行。     

顺层岩质边坡不稳定岩层临界长度分析

顺层状岩质路堑边坡及其支护设计是公路和铁路路基设计难题之一 ,陡倾状顺层边坡不稳定岩体可以清掉 ,但清方量较大的缓倾角和中等倾角顺层状岩质边坡 ,其失稳破坏范围是设计人员最关心的问题。结合重庆至怀化铁路的论证设计 ,建立了顺层边坡岩体失稳破坏长度计算式 ,利用沿线自然顺层状边坡失稳破坏的调查测试资料进行对比分析 ,结果表明效果较好     

既有边坡支护加固设计探讨

既有边坡支护结构破坏会带来很大的安全隐患,需要立即进行加固处理。文中针对某边坡支护结构的破坏进行了加固设计,在设计中采用新增结构与原结构共同受力的方法,并新增了防冻胀、排水滤水等构造措施,同时还对一定范围的土质边坡进行了固化处理。通过监测的数据显示加固后该边坡支护结构可以继续安全使用。希望能给类似的项目带来技术上的参考。     

某露天钼矿采场边坡稳定性分析及监测技术

露天矿山边坡普遍存在稳定性安全隐患,为分析某露天钼矿采场边坡稳定性,采用现场勘察及数值模拟的方法,对该采场不良地质条件及边坡稳定性进行研究。结果表明：采场部分区域存在渗水点、裂缝、坍塌等不良地质条件,采场东帮边坡水位线较高,地下水是影响边坡稳定的主要因素;采场边坡整体较为稳定,局部区域存在隐患,采用边坡雷达及GNSS监测设备形成双重动态实时监测系统,对边坡进行全天候实时监测,预报滑坡灾害,为矿山安全生产保驾护航。     

坡率法边坡实例分析

坡率法设计的挖填方边坡,其放坡坡率通常按国家现行标准推荐的坡率直接放坡,很少进行稳定性计算,但按此坡率放坡的边坡稳定安全系数并非总是满足国家现行标准对边坡稳定性的要求,该文用计算实例说明了坡率法边坡稳定系数计算方法,其计算实例对同类型边坡具有参考价值。     

生态植被护坡作用机理研究

生态植被护坡是一项工程应用技术,目前对其加固机理的研究却滞后于工程实践。故以假定植被根系强度和根系在岩土体中的分布规律均为已知的前提条件下,从微观入手建立植被根系—岩土相互作用的力学模型,对其锚固力学机理进行分析。分析表明,草本植物根系对边坡岩土体的加固效应可以看作三维加筋作用,木本植物垂直根系的加固效应可以简化为以主根为轴向、侧根为分支的全长粘结型"锚杆"来模拟其摩擦加筋作用,水平根系则通过侧根与岩土体的摩阻力来平衡边坡表层土体的剩余下滑推力作用。