公路岩质高边坡稳定性及支护分析

为探究边坡开挖加固时稳定性变化特征,依托公路岩质高边坡治理工程,运用MIDAS GTS建立高边坡三维模型,对开挖前及开挖不同阶段边坡的变形及稳定进行了对比分析。结果认为:经过分阶段开挖后的边坡,由于坡体自重的减小,坡体位移发展呈减弱态势,边坡整体稳定性增加;在仅采取框格梁支护后,坡体水平位移量远小于原始状态的边坡位移量,但大于坡体开挖完毕后的水平位移量;在框格梁的基础上增设预应力锚杆后,预应力锚杆的介入极大限制了边坡变形,使得坡体水平位移进一步减小;框格梁+预应力锚杆加固岩质边坡可以有效保证边坡的稳定性,建议在施工过程中加强边坡变形监测,确保工程安全。     

岩质边坡锚杆框架梁加固的有限元分析

针对石家庄至武汉铁路客运专线岩质边坡,采用有限元数值计算方法分析了锚杆（索）框架梁加固岩质边坡的受力情况.得到了边坡位移场和应力场分布规律和锚杆（索）轴向力的大小.计算结果表明：实际工程中采用锚杆、预应力锚索加抗滑桩这种新型的复合式支护结构能有效地限制边坡的水平位移,提高边坡的稳定性,锚索的布置和预应力设计值大小显著影响坡体内部的位移及应力场分布,研究结论对岩质边坡的工程设计具有一定的借鉴意义.     

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。     

基于高斯滤波技术的岩质边坡滑面搜索法研究

为了确定岩质边坡滑面的形态与位置信息,先选取能够体现岩体强度衰减规律的非等比强度折减法对边坡进行稳定性分析.然后以单元体最大剪应变率作为特征量,沿纵横双向路径搜索每条直线上特征量达到最大值的点,并利用高斯平滑滤波技术对这些点数据进行光滑处理,建立了一种新的岩质边坡滑面搜索方法.最终,基于该方法分析了Hoek-Brown准则各强度参数及坡形参数对边坡滑面位置的影响规律.结果表明:随着地质强度指标GSI、单轴抗压强度σ_(ci)的增大或坡角β的减小,边坡滑面埋深变大;而岩石材料常数m_i、扰动系数D和坡高H则对滑面位置无明显影响.     

粘结式GFRP锚杆边坡锚固机理与实用设计方法

研究了粘结式GFRP锚杆的荷载传递机理与岩石边坡加固机理,提出了GFRP锚杆设计的原则、设计主要内容与流程、结构设计基本方法,并将之应用于工程实践.研究结果表明：GFRP锚杆的荷载传递取决于GFRP筋与砂浆之间的粘结性能,GFRP锚杆黏结力主要由化学胶结力、握裹力、机械交合力与机械锚固力组成,光圆锚杆与变形锚杆的粘结性能存在较大的差异;锚杆通过悬吊锚固、改变岩体应力状态、组合梁作用、阻滑抗剪等作用加固岩石边坡;由于GFRP锚杆对横向荷载有较强的敏感性,应加强对端部锚具的设计,建议采用钢套粘结式和楔形粘结式锚具.     

深层排水孔堵塞对富水岩质高边坡稳定性的影响

高边坡施工或运营期间常因多种因素作用导致排水孔堵塞,从而抬升地下水位,影响边坡稳定性和支护结构的安全。基于渗流折射定律,采用空气单元法模拟排水孔,开展了岩质高边坡渗流应力耦合分析,重点研究了排水孔不同堵塞工况下的坡后地下水位变化及支护结构力学响应。计算结果表明：排水孔堵塞对坡后地下水位影响显著,坡内位移整体变化不大,坡趾位置岩体变形最大;坡体锚杆轴力明显增加,最大增长幅度达到45%。对于布设深层排水孔的岩质高边坡,排水孔堵塞后边坡支护结构的位移变化明显,对支护结构的影响不容忽视,尤其体现在坡趾剪出口位置。此外,排水孔接近完全堵塞时,边坡安全系数显著降低。提出了以框架式格构和锚杆共同作为支护体系的高边坡处理措施,即下部边坡加强格构支护强度,上部边坡增加锚杆锚固长度。     

地震作用下桩锚组合结构加固边坡稳定性分析

对于一些性质复杂,滑坡推力巨大的边(滑)坡,单一的抗滑结构对其整治已显得无能为力,于是各种组合抗滑结构应运而生,然而目前对采用组合防治结构加固边坡稳定性的研究又十分稀缺.因此,以桩锚组合结构加固边坡为例,运用极限分析上限定理,推导出了地震作用下桩锚组合结构加固边坡中抗滑桩所需提供抗力的计算公式以及该加固边坡的屈服加速度计算公式,并提出了永久位移的预测方法,为地震带边坡防治结构的设计提供理论依据.通过对桩锚组合结构加固的实例边坡的计算分析,得到了在确定的锚索布置条件下,抗滑桩所需提供抗力和边坡屈服加速度与地震系数、抗滑桩布置位置、边坡特性和坡体材料特性等因素相关关系的一系列研究结果,揭示了地震作用下桩锚组合结构加固边坡的稳定性.     

地震作用下桩锚组合结构加固边坡稳定性分析----灾后重建专刊

对于一些性质复杂,滑坡推力巨大的边（滑）坡,单一的抗滑结构对其整治已显得无能为力,于是各种组合抗滑结构应运而生,然而目前对采用组合防治结构加固边坡稳定性的研究又十分稀缺。因此,本文以桩锚组合结构加固边坡为例,运用极限分析上限定理,推导出了地震作用下桩锚组合结构加固边坡中抗滑桩所需提供抗力的计算公式以及该加固边坡的屈服加速度计算公式,并提出了永久位移的预测方法,为地震带边坡防治结构的设计提供理论依据。通过对桩锚组合结构加固的实例边坡的计算分析,得到了在确定的锚索布置条件下,抗滑桩所需提供抗力和边坡屈服加速度与地震系数、抗滑桩布置位置、边坡特性和坡体材料特性等因素相关关系的一系列研究结果,揭示了地震作用下桩锚组合结构加固边坡的稳定性。     

碎裂状顺层岩质边坡地震动力响应与破坏模式

川藏铁路沿线存在大量碎裂状顺层岩质边坡,与一般的边坡相比,碎裂状边坡在岩体强风化区域的结构面更多,把岩体切割的更为碎裂,导致整体的动力响应和破坏模式变得复杂。以川藏铁路拉月隧道进口边坡工程为依托,通过实地调研和参考工程地质资料,对结构面的分布规律进行了详细总结,并通过赤平极射投影对边坡的整体稳定性进行了分析。在此基础上利用离散元UDEC对碎裂状顺层岩质边坡的动力特性以及破坏模式展开研究,并探讨了节理参数对位移和加速度响应的敏感性规律。研究结果表明：(1)不同地震荷载作用下,坡面位移规律均呈现先增大再减小的规律,坡面位移响应最大处位于M4处。在输入地震波幅值相同时,Kobe波的坡面位移响应比EL波的剧烈；(2)边坡模型的PGA放大系数呈现明显的高程放大效应,地震波类型会影响PGA的响应规律；(3)FFT频谱分析表明,FFT幅值随着高程的增加呈先增大后减小再增大的规律,且强风化岩体区域的FFT幅值整体小于弱风化岩体区域。在地震波通过强弱风化交界位置的结构面时,会导致局部FFT幅值降低。(4)加载Kobe波时模型的FFT幅值比加载EL波时的大,在不同地震波作用下FFT幅值的最大位置均位于模型的M3测点处。(5)碎裂状边坡的失稳演化过程主要为：坡表震裂→形成落石→强风化岩体下部节理张开→弱风化岩体节理孕育→裂缝发展→强风化岩体区域形成贯通结构面→强风化岩体区域沿结构面下滑失稳破坏→坡脚形成堆积体。(6)节理参数敏感性分析表明,弱风化岩体区域的层理间距对位移的影响最为明显,而强风化节理间距对加速度放大影响最为明显。     

基于Hoek-Brown准则和极限分析的极软岩临坡地基承载力计算方法及应用

关于临坡地基承载力问题的讨论大多集中于土质边坡的情况,而对岩质边坡,特别是软岩边坡的临坡地基承载力,甚少涉及。文中讨论了极软岩厂址区的临坡地基承载力问题,采用压缩波速计算Hoek-Brown准则的各个参数,并反算岩体的摩尔-库伦抗剪强度指标,用平板载荷试验结果验证了参数的合理性;简述了极值分析的上下限定理,并将之应用于极软岩临坡地基承载力的计算;根据计算结果对极软岩边坡进行了加固,极限分析结果表明加固后极软岩临坡地基承载力满足要求。文中提出的方法为极软岩岩质边坡临坡地基承载力的计算提供了一个新的数值方法。     

浅埋偏压隧道洞口段围岩破坏机理

为了研究顺层岩质边坡下浅埋偏压隧道洞口段围岩破坏机理,以班丘隧道为例,根据现场地质调查结果,结合监测数据并利用数值模拟的方法分析了隧道洞口段围岩的破坏机制,提出了治理措施。结果表明:隧道浅埋侧拱肩处易出现拱形拉伸屈服塑性带,围岩易从此处开始破坏;围岩破坏是多种因素共同作用的结果,其中隧道偏压作用、岩体结构和降雨是造成隧道塌方和边坡滑坡的关键因素;隧道塌方模式为:掌子面上方岩体首先在重力作用下沿拱形屈服带形成拱形坍塌,然后在弯折内鼓作用下形成整体塌方,边坡滑坡的形式为坡体表面中风化页岩夹泥砂岩在坡体破坏的情况下发生顺层面的近平面滑移。     

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.     

库区公路倾倒岩体边坡高位错落变形机理及治理措施

倾倒岩体边坡是岩体向临空面发生弯曲变形的特殊岩质边坡，随着边坡开挖岩体卸荷，坡体应力重新分布，倾倒岩体折断面逐渐连通，坡体持续发生时效变形，易导致边坡变形失稳。依托澜沧江苗尾库区沿江公路倾倒岩体边坡实例工程，分析边坡高位错落变形特征及孕育过程，研究倾倒岩体边坡高位错落变形影响因素、失稳原因及变形机理；边坡治理遵循“锁口、强腰、固脚”的思路，采用削坡减载、主动预加固防护、挂网喷锚、堆渣压坡及截排水措施等进行综合治理，评价边坡加固前后的稳定性。结果表明：倾倒岩体边坡变形具有继承性，高位错落变形是前期倾倒岩体变形的延续；倾倒岩体变形边坡治理以主动预加固防护为主，削坡减载与锚固防护并重，限制倾倒变形岩体应力松弛与蠕变，可为类似边坡病害分析与治理提供借鉴和参考。     

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.     

参数对岩石边坡稳定性的影响研究

探讨了岩体本构模型之间的关系,通过材料参数的换算,实现了等效Mohr-Coulomb屈服准则在An-sys中的应用.借助有明显滑面的岩质边坡算例分析,验证了采用它来代替Mohr-Coulomb屈服准则是可行的,同时运用外角点外接圆锥Drucker-Prager屈服准则、等效Mohr-Coulomb屈服准则、极限平衡法进行计算,做了边坡稳定性及物理量随结构面参数变化的灵敏度分析、计算结果对比,得到了一些有益的结论,对有明显滑面岩质边坡稳定性分析及支护结构设计具有一定的参考价值.     

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.     

姚河坝水电站厂房岩质边坡地震安全性分析

采用三维非线性有限元时程分析方法,结合姚河坝水电站厂房岩质边坡工程实例,在静力分析的基础上对水电站厂房后边坡的动力响应及抗震安全性进行分析.严格考虑了地基辐射阻尼效应,深入模拟锚索、锚杆、基础梁、框架梁、混凝土喷护等边坡加固措施,并详尽模拟了实际施工过程、地质地貌情况等.综合上述因素获得对边坡动力响应的科学评价.研究结果表明,位移、加速度基本上随着高程的升高而增大,应力分布从坡体表层向深部呈现逐层变化的特征.在坡体表面岩体脆弱带处的动力响应较为明显.并基于强度折减法理论,分析得出了边坡在设计地震作用下是安全的.     

基于离心模型试验的岩质边坡敏感性研究

根据相似理论制作了均质岩质边坡模型,通过离心机增加边坡坡体容重再现边坡失稳过程,并对全长粘结锚杆应力进行监测来研究均质岩质边坡在不同加速度作用下的内部应力场变化规律、边坡破坏形式,并预测锚杆监测最佳位置。研究结果表明,在离心机分级加速过程中,各锚杆应力监测点应力曲线呈阶梯式增长趋势,且各监测点在700 s左右曲线出现反弯点,应力监测比位移监测提前;边坡破坏过程中,坡顶易出现拉裂缝,坡脚处易发生压剪破坏;在实际边坡稳定性监测中,宜选择坡脚附近的潜在滑动面处作为监测点。     

温度应力下边坡细石混凝土喷层开裂问题实测研究

针对细石混凝土喷层开裂，从而失去其作用，尤其是喷层内的钢筋网失去保护而锈蚀的问题。为此，根据连云港中云台山开挖深度约200 m的路堑岩质高边坡约10年的监测数据，开展细石混凝土喷层开裂问题的分析，结果表明，对于岩体变形大的区域，坡面钢筋网轴力与温度呈现正相关；根据应变协调原则，细石混凝土存在顺坡向拉裂问题，是坡面细石混凝土出现开裂原因之一；由于存在边坡岩体向坡内产生水平位移的部位，导致坡面细石混凝土喷层存在被揭起现象，这是坡面细石混凝土出现破坏的另一原因。     

边坡工程系统稳定性薄弱部位的预测与控制

基于岩体工程失稳的“突破观点”,采用块体理论方法预测了某复杂边坡工程系统进口顺层边坡的薄弱部位——块体系统分布,在监测分析边坡块体系统动态稳定性的基础上,提出了边坡加固处理方法．根据有限元数值模拟与位移监测分析,预测确定了该边坡系统出口“上硬下软”逆向边坡的稳定性薄弱部位及控制因素,并对这些薄弱部位的加固方法及效果进行了分析．