顺层岩质边坡临界坡长求解研究

顺层岩质边坡失稳是边坡破坏的主要形式,用力学方法研究其失稳机理是常用手段之一.针对目前该领域研究热点集中在其临界坡长求解方法方面问题,本文利用材料力学方法通过挠曲线近似微分方程求解获得梁的挠曲线方程,进而采用最小能量原理求解和试算法,结合求解顺层岩质边坡的临界坡长.该方法简单适用,对研究顺层岩质边坡失稳机理具有重要意义.     

顺层斜坡溃屈变形物理模拟及影响因素敏感性分析

利用物理模拟方法再现顺层斜坡溃屈破坏过程,分析了发生溃屈型斜坡的临界坡长与弯曲隆起高度的主要影响因素,并运用优势分析方法论述了各单因素影响的主次关系.分析的结果说明：岩层的单层厚度、滑移面的内摩擦角和内聚力、坡角和岩体的弹性模量是影响顺层斜坡溃屈失稳的主要因素,其影响程度的大小顺序依次为岩层的单层厚度、滑移面的内聚力及内摩擦角、坡角和岩体的弹性模量.     

开挖与卸载交替作用对上陡下缓型高陡层状岩质边坡变形失稳影响试验研究(“第六届水利水电岩土力学与工程学术研讨会”推荐稿件)

上陡下缓型高陡层状岩质边坡在我国西部地区典型发育,开挖与卸载交替作用对其变形失稳破坏具有非常重要的影响。以云南磷化集团有限公司所属尖山磷矿上陡下缓型高陡层状岩质边坡为工程背景,依据相似理论开展了模型试验研究,分析开挖与卸载交替作用对这类型岩质边坡变形失稳的影响。结果表明：上陡下缓型高陡层状岩质边坡随开挖深度的逐渐增加,其对应的位移变形量也逐步变大,边坡整体上表现为上部向下运动,下部受压向临空面方向隆起的变形规律,同时当开挖至一定的深度后,坡面与坡中均会发育较多的走向裂缝,且随着开挖深度的不断增加,其不断向坡体深部延伸发展;在整个开挖过程中,坡体中会发育形成“平面与圆弧面复合型”类型的潜在最危险滑移面,且表现为“滑移-弯曲-剪切”的变形失稳破坏特征;对边坡开展的浅部卸载作用效果不理想,虽其位移变形量有所减小,但没改变坡体整体的变形失稳趋势,然对边坡施加的深部卸载作用效果非常明显,使坡面及坡顶产生的裂缝几乎完全消除。研究结果可为我国西部大开发过程中面临的上陡下缓型高陡层状岩质边坡的预警预报与治理设计提供参考。     

辽宁省普通公路岩质边坡调查与分析

目的分析辽宁省普通公路岩质边坡在不同防护形式下的稳定性与破坏规律,提出相应的加固治理措施.方法以边坡现场实地调查为主,做好边坡的测量与记录,通过理论分析和工程监测等方法,对辽宁省普通公路岩质边坡稳定性进行系统分析.结果在此次调查的129处岩质边坡中,随着坡高、坡度的增加,岩质边坡的破坏总数也随之增加,其中破坏主要以表面剥落为主.根据调查结果把15 m坡高作为边坡的界限坡高,把55°坡度作为边坡界限坡度.根据不同稳定等级的岩质边坡,采用格构梁式＋挡墙支护＋坡面植物护坡的加固治理措施方案.结论已有工程实例验证了笔者提出的加固治理措施方案是合理与可行的,且该方案具有较强的针对性与应用价值,可供同类边坡借鉴.     

水平成层土质边坡破坏机理研究

针对水平成层土质边坡的成层特性,建立室内模型试验模拟其承载特性以及破坏机理,运用FLAC3D数值模拟技术与室内模型试验相互验证分析,得到了层状边坡在坡顶加载情况下的荷载-位移规律、极限承载力、滑动面形态和位置。研究结果表明,极限承载力随分层厚度的增大而增大,而边坡高度对极限承载力的影响甚微。再运用FLAC3D数值模拟技术进行拓展分析,利用成层土坡与均质土坡破坏机理的联系得到了成层土坡剪出高度与加载宽度以及坡比的关系,同时得到了水平成层土坡不同破坏模式的临界坡比,所得结果对实际工程具有一定的参考意义。     

顺层岩质边坡多级滑动模式及成因机理分析

为了研究含软弱夹层顺层岩质边坡在降雨作用下的多级滑动模式,基于极限平衡法,对于受控于软弱层及坡体多条陡直贯通裂隙的顺层岩质边坡,全面考虑了坡面倾角(α),岩层倾角(β),坡脚临空面高度(h)和滑面长度(L)边坡几何参数以及滑体重度(γ),滑带强度(c,φ)物理力学参数,建立力学分析模型,通过公式推导确定了在不考虑地震荷载和水力作用条件下,滑带岩土软化及蠕变过程中不同强度参数下边坡的3种类型:整体稳定型,局部稳定型和整体不稳定型,从机理上分析了强降雨过程中整体稳定型和局部稳定型边坡的多级滑动模式,并推导2类滑坡启动时后缘贯通裂隙的临界充水高度和临界降雨强度.结果表明:整体稳定型边坡破坏模式一般为牵引后退式;对于局部稳定型边坡,当贯通裂隙对应的滑面长度L≤Q(抗滑力与下滑力差极大值点对应滑面长度)时其破坏模式表现为牵引后退式,当QLP(抗滑力与下滑力平衡点对应滑面长度)时其破坏模式表现为推移前进式.     

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。     

开挖与卸载交替作用对上陡下缓型高陡层状岩质边坡变形失稳影响试验研究

以云南磷化集团有限公司所属尖山磷矿上陡下缓型高陡层状岩质边坡为工程背景,依据相似理论开展模型试验研究,分析开挖与卸载交替作用对这类型岩质边坡变形失稳的影响。结果表明:上陡下缓型高陡层状岩质边坡随开挖深度的逐渐增加,其对应的位移变形量也逐步变大,边坡整体上表现为上部向下运动,下部受压向临空面方向隆起的变形规律;同时当开挖至一定的深度后,坡面与坡中均会发育较多的走向裂缝,且随着开挖深度的不断增加,其不断向坡体深部延伸发展。在整个开挖过程中,坡体中会发育形成"平面与圆弧面复合型的潜在最危险滑移面,且表现为滑移-弯曲-剪切的变形失稳破坏特征。对边坡开展的浅部卸载作用效果不理想,虽其位移变形量有所减小,但没有改变坡体整体的变形失稳趋势,对边坡施加的深部卸载作用效果非常明显,使坡面及坡顶产生的裂缝几乎完全消除。研究结果可为中国西部大开发过程中面临的上陡下缓型高陡层状岩质边坡的预警预报与治理设计提供参考。     

改进的岩质边坡临界滑动场计算方法

针对岩体介质的不连续性的特点,将岩质边坡临界滑动场进行改进和推广.充分考虑结构面存在对岩质边坡稳定性的影响,对结构而采取新的处理方法,并基于岩体介质具有抗拉性的考虑,灵活设置张拉裂缝.用改进后的岩质边坡临界滑动场计算方法,编制相应的程序,对边坡进行数值模拟分析,使边坡在满足力与力矩平衡的条件下,按推力最大原则,快速、准确地找到岩质边坡临界滑动面并得出其相应的安全系数.并将此方法应用于5个算例和1个工程实例边坡的稳定性分析,和其他方法进行比较,结果说明改进后的该方法在岩质边坡稳定性分析中的准确性和高效性.     

露天矿反倾边坡破坏模式及加固机制模型试验

为研究露天矿层状反倾边坡出现的大规模弯曲倾倒破坏模式,开展在未支护及恒阻大变形锚索(NPR锚索)支护条件下的45°倾角多节理反倾边坡开挖物理模型试验.采用多源监测系统采集边坡开挖过程中锚索轴力、应变场及位移场等数据.结果表明：无支护反倾层状边坡开挖过程中表现出4种典型破坏模式：后缘带张拉破坏、坡肩叠瓦状破坏、坡腰弯折破坏以及坡底冲切破坏;采用NPR锚索支护后的边坡在相同的开挖条件下未发生大面积失稳破坏;边坡开挖过程中,NPR锚索轴力呈突增、突降及稳定波动3种模式循环演变,分别对应边坡变形过程中单元板裂缝发育、断裂及坡体复稳3种现象;NPR锚索具有吸能特性,且锚索轴力预警准则同样适用于NPR锚索支护下的岩质反倾边坡.     

岩质边坡稳定分析三维与二维的比较

提出岩质边坡沿软弱结构面滑移一剪切的三维稳定分析方法。在分析模型中,下滑体沿滑动面下滑,在其他的面上则产生剪切破坏。在结构面上满足莫尔库伦破坏准则,把剪切面上的摩阻力向下滑方向投影,由下滑体的力学平衡条件求解出未知力,通过迭代可以求得稳定系数。同时推导了摩阻力倾向与倾角的计算式,编制了相应的程序,并利用这个程序,研究了边坡长度、岩层与坡面夹角等因素对边坡稳定系数的影响,比较了三雏分析与二维分析的差别。     

岩石边坡平面滑动时的临界滑面倾角的探讨

在岩石边坡中，当出现平面滑坡时，如果边坡内没有确定的滑面，滑面的临界倾角不仅仅是边坡倾角和破坏面摩擦角的函数，而且还应该是滑体高度、破坏面的黏聚力和岩体重度的函数．通过推导和计算得知，滑面的临界倾角与边坡倾角呈线性关系，与破坏面摩擦角呈二次函数关系，与滑体高度呈对数关系，与破坏面的黏聚力呈负指数关系，与岩体重度呈二次函数关系．此外，当边坡中有张裂缝和水时，滑面的临界倾角还与张裂缝的深度和水位高度有关.     

边坡强度参数对于稳定性影响的极限平衡法分析

为了研究岩土体抗剪强度参数对边坡稳定性的影响,通过理论推导和Bishop极限平衡法计算,分别改变岩土体的粘结力c和内摩擦角,探讨边坡安全系数和滑动面的变化.结果表明：粘结力或内摩擦角改变时,边坡的安全系数将发生变化,而滑动面的变化受函数η-c的影响,η-c与粘结力和内摩擦角有关.当η-c为定值时,滑动面不随抗剪强度参数的变化而变化;当η-c增大时,边坡的滑动面从近坡面逐渐向边坡内部移动;反之,η-c减小时,边坡的滑动面从边坡内部向近坡面移动.研究结果为边坡稳定性分析的理论和实践研究提供了参考.     

考虑岩土体变形的边坡临界高度上限解

考虑岩石和土体变形，取对数螺旋面为破坏面，利用塑性力学中的极限分析方法对边坡的临界高度进行了研究,由库仑材料相关联流动法则推得了变形破坏区的速度场．由变形破坏机构得到了边坡临界高度上限解随坡角及岩土内摩擦角的变化规律．并通过比较发现：变形破坏机构对应的上限解略小于刚体平动机构对应的上限解，略大于刚体转动机构得到的上限解．     

考虑岩土体变形的边坡临界高度上限解崔新壮

考虑岩石和土体变形，取对数螺旋面为破 坏面，利用塑性力学中的极限分析方法对边坡的临界高度进行了研究.由库仑材料相关联流动法则推得了变形破坏区的速度场.由变形破坏机 构得到了边坡临界高度上限解随坡角及岩土内摩擦角的变化规律.并通过比较发现：变形破坏机构对应的上限解略小于刚体平动机构对应的上 限解，略大于刚体转动机构得到的上限解.     

基于正交设计的边坡稳定性影响因素敏感性分析

边坡的稳定性受多种因素的影响,应用正交设计对影响边坡的多因素进行了敏感性分析.首先简单介绍了正交设计原理及用于结果分析的极差法和方差法,然后结合工程实例,说明了正交设计在边坡敏感性分析中的应用,最后用极差法和方差法对其结果进行分析,得出影响边坡的参数中,敏感性由大到小依次为:地震加速度α,粘聚力c,内摩擦角φ,库水位变化H,岩层密度γ;其中前3个因素是对该边坡影响最显著的因素.因此,在边坡治理时应注意地震和降雨对其稳定性产生的不利影响.     

饱和黏性土坡的地震稳定状态研究

通过对无限边坡的拟静态平衡分析,探讨了动孔压对饱和黏性土无限边坡的地震稳定状态的影响.分析表明,地震时孔隙水压累积导致的抗剪强度衰减会导致边坡发生永久变形,甚至导致整体滑动破坏,对某些黏性土也可因液化而发生流滑破坏.引入一个黏聚力界限值来区别此类边坡的最终破坏模式,以及两个界限动孔压比值来评价抗剪强度衰减对其破坏机制的影响.最后给出了此类边坡稳定状态的判别图,并建议了分析步骤.     

Fractured rock mass hydraulic fracturing under hydrodynamic and hydrostatic pressure joint action

According to the stress state of the crack surface, crack rock mass can be divided into complex composite tensile-shear fracture and composite compression-shear fracture from the perspective of fracture mechanics. By studying the hydraulic fracturing effect of groundwater on rock fracture, the tangential friction force equation of hydrodynamic pressure to rock fracture is deduced. The hydraulic fracturing of hydrostatic and hydrodynamic pressure to rock fracture is investigated to derive the equation of critical pressure when the hydraulic fracturing effect occurs in the rock fracture. Then, the crack angle that is most prone to hydraulic fracturing is determined. The relationships between crack direction and both lateral pressure coefficient and friction angle of the fracture surface are analyzed. Results show that considering the joint effect of hydrodynamic and hydrostatic pressure, the critical pressure does not vary with the direction of the crack when the surrounding rock stationary lateral pressure coefficient is equal to 1.0. Under composite tensile-shear fracture, the crack parallel to the direction of the main stress is the most prone to hydraulic fracturing. Under compression-shear fracture, the hydrodynamic pressure resulting in the most dangerous crack angle varies at different lateral pressure coefficients; this pressure decreases when the friction angle of the fracture surface increases. By referring to the subway tunnel collapse case, the impact of fractured rock mass hydraulic fracturing generated by hydrostatic and hydrodynamic pressure joint action is calculated and analyzed.