基于节理网络有限元的岩质边坡稳定性分析

传统岩质边坡数值分析多是将边坡概化成连续均质体或离散刚性单元集合体,前者忽略了结构面的影响,后者夸大了结构面的控制效应,均难以反映真实边坡岩体中结构面存在、非贯通、随机发育的特点。节理网络有限元可以弥补这些方法的不足,通过结构面模拟能高度还原边坡结构特征,在此基础上的数值分析结果更加可靠;其优势是不仅能分析边坡应力、位移及塑性区等特征,还能给出稳定性系数、分析变形破坏的演化模式及范围。介绍了节理网络有限元的基本原理及方法,以某花岗岩边坡为例进行了具体运用。结果表明:该边坡在天然及地震工况下稳定性系数分别为1.57和1.46,处于整体稳定状态;浅表节理切割、强烈风化的松动岩体稳定性较差,易在外界因素诱发下发生滑移-拉裂式失稳。实践证明节理网络有限元法为岩质边坡稳定性研究提供了新的思路与方法。     

乌东德水电站右岸拱肩槽边坡稳定性研究

在对拱肩槽自然边坡工程地质条件详细调查的基础上,采用工程地质宏观分析和数值计算相结合的研究手段,对拱肩槽人工边坡整体稳定进行了系统研究;通过结构面组合分析,提出了人工边坡可能出现的块体失稳模式;从块体稳定性影响因素入手,建立了块体稳定性评价标准,并评价了块体的稳定性。工程地质宏观分析表明：拱肩槽边坡整体稳定性较好,数值模拟计算结果显示人工边坡变形特征不突出、稳定系数较高,人工边坡可能出现的块体多处于基本稳定状态。研究成果为工程设计与施工提供了重要依据,并对类似工程提供了可借鉴的经验。     

基于二维随机结构面网络分析的库岸节理裂隙岩边坡稳定性分析

本次研究以王家坎水库上游右岸高陡边坡为例,利用MATLAB软件编写二维随机结构面网络模型,构建起更接近复杂节理岸坡实际的稳定性计算模型。通过对不同工况下的岸坡的位移和应力计算,对其稳定性进行评价。研究方法和结论可以为工程岸坡加固以及相关工程研究提供支持和借鉴。     

澜沧江某水电站控制性结构面对岩质边坡的失稳破坏影响

边坡的控制性软弱结构面是决定岩质边坡失稳破坏模式及稳定性的重要因素。为研究其对边坡的影响,以西藏某拟建水电站中坝址溢洪洞出口边坡为研究对象,运用野外现场调查、工程地质分析等方法对边坡岩体控制性结构面进行了详细分析,并选取典型剖面分析潜在不利滑移面,并运用刚体极限平衡法计算其稳定性。结果表明:边坡发育陡倾坡外优势结构面及一组中—缓倾坡外不利结构面,边坡破坏模式以滑移-拉裂型为主,以控制性不利结构面为边界。边坡可能产生四组潜在滑移面,边坡碎裂松动岩体SL12及SL14区域产生浅表层弯折、脆性倾倒破坏模式。稳定计算结果表明天然工况下边坡基本稳定,暴雨及地震工况下边坡控制性软弱结构面参数会大大降低,稳定性系数大幅减小,边坡可能发生失稳破坏。研究成果可以为水电站工程建设及设计提供一定依据。     

大岗山水电站左岸缆机平台边坡楔体稳定分析

依据大岗山水电站左岸缆机平台边坡各类结构面和临空面切割而成的楔体的特征,将边坡块体分为确定性楔体,半确定性楔体和随机楔体三种类型,分析了边坡潜在的楔体失稳模式,采用楔体稳定分析方法计算评价了各种类型的楔体在加固前后的正常、饱水50%以及地震三种工况下的稳定性,最后对影响边坡稳定性的因素进行了敏感性分析。研究表明,大岗山左岸缆机平台边坡整体稳定,但J3对边坡局部稳定起着控制作用。在正面和上游面边坡由节理裂隙J3和J4组成的楔体安全系数小于1,需进行及时加固,而其他各楔体组合在加固前后各种工况下均具有较高的安全系数。     

新疆石门水利枢纽F_(17)断层上盘山体稳定性研究

本文根据F17断层的空间几何分布形态,在边坡岩体结构面网络模拟的基础上,对节理岩体连通率进行分析计算,确定节理岩体的综合抗剪强度参数,运用基于塑性力学上限原理的二维和三维岩质边坡稳定分析法(EMU、EMU-3D法),分析计算出F17断层上盘边坡岩体的抗滑稳定性,为枢纽布置和大坝设计提供科学依据。     

岩质边坡稳定坡角影响因素及其确定方法

目前研究岩质高边坡稳定性的方法很多,但研究边坡开挖后稳定性及边坡坡角与结构面倾角的关系却较少,且多运用数值分析方法确定岩质高边坡的稳定性,很少用解析解的方法。基于块体的极限平衡理论,岩质高边坡发生整体破坏,其滑移面为顺层直面,推导出岩质高边坡受结构面控制的最小安全系数解析解。分析解析表达式中各个参数对确定影响边坡稳定性的敏感性因素,表明受结构面影响的岩质高边坡安全系数与岩体的黏聚力、内摩擦角成线性正比关系,与岩体重度、边坡高度和边坡坡角成反比,随着结构面倾角的增加而呈先减后增的趋势,据此得出在既定的安全系数下岩质高边坡稳定坡角的解析解,分析得出受结构面控制的岩质边坡稳定坡角与黏聚力、内摩擦角、边坡坡高和安全系数等的关系曲线。通过对已有工程实例的计算分析,比较理论公式和数值模拟计算结果的差异,证明理论公式可以应用于实际工程之中。     

恰甫其海水利枢纽F78断层上盘山体稳定性研究

根据F78断层的空间几何分布形态,在边坡岩体结构面网络模拟的基础上,对节理岩体连通率进行分析计算,通过原位试验和原状样试验确定节理岩体的综合抗剪强度参数,运用基于塑性力学上限原理的三维岩质边坡稳定分析法(EMU-3D方法),分析计算出F78断层上盘边坡岩体的抗滑稳定性,为枢纽布置和坝肩防渗设计提供科学依据。     

新疆库拉水利枢纽F_3断层上盘山体边坡稳定性研究

本文根据F3断层的空间几何分布形态，在边坡岩体结构面网络模拟的基础上，对节理岩体连通率进行分析计算。以此确定节理岩体的综合抗剪强度参数，运用基于塑性办学上限原理的二维和三维岩质边坡稳定分析法（EMU、EMU-3D方法），分析计算出F3断层上盘边坡岩体的抗滑稳定性，为枢纽布置和大坝设计提供科学依据。     

节理化软岩开挖边坡变形及稳定性分析

南京秦淮东河铜家山段河道开挖后形成高度接近50 m的高边坡,边坡岩体主要为黄马青组(T_(2h))泥质粉砂岩,根据其饱和单轴抗压强度确定在地层岩石为软岩,岩体内发育多组包括层面在内的节理。边坡开挖后其稳定性受该组地层影响较大,本文采用有限元法对该边坡的变形和稳定性进行分析,计算时将岩体分别看作均质各向同性介质和节理化岩体两种情况来考虑。当将岩体看作均质各向同性材料时,开挖后边坡的变形较小,边坡稳定性系数满足安全性要求。当将岩体看作节理化岩体时,节理化有限元计算结果表明边坡变形较大,稳定性不满足安全性要求。分析结果表明,该软岩边坡的变形和稳定性受节理影响较大,考虑开挖后的加固设计时需要充分考虑岩体中节理对边坡的稳定性影响。     

双强度折减法分析岩质边坡稳定性

利用离散元软件UDEC,采用双强度折减法、传统强度折减法对结构面强度参数黏聚力c、内摩擦角φ进行不同程度的折减,对比分析单直线型结构面、一组平行节理面和两组平行节理面3种典型类型结构面岩质边坡的稳定性。结果表明:对比传统强度折减法,采用双强度折减法对岩质边坡进行稳定性计算,分析得到的结果可以更真实地反映结构面强度参数c、φ各自的安全储备;对于含两组复杂节理的岩质边坡,折减至极限平衡状态时,两种方法得到的滑面位置不同。     

边坡稳定的离散元强度折减法分析

分析边坡稳定性的传统方法主要有极限平衡法和有限元法,传统的极限平衡法无法获得节理岩质边坡的滑动面与稳定安全系数,有限元法对节理岩质边坡的稳定分析需要设置节理单元,而离散单元法能真实地表达节理岩体的几何特征,便于处理非线性变形和破坏都集中在节理面上的岩体破坏问题,因此可以更好地模拟边坡的稳定状况。将离散元法与强度折减法结合,分别对土质边坡和含结构面的岩质边坡的稳定性进行了算例分析,结果表明离散元强度折减法在岩土体边坡稳定分析方面具有潜在的优越性,是节理岩质边坡稳定性分析的可行、有效的方法。     

不同结构面组合对边坡稳定性影响的数值分析

文章以安县芭蕉坪滑坡为研究对象,首先采用赤平投影法分析确定边坡岩体中结构面的不利空间组合,再利用三维离散元软件3DEC模拟岩质边坡在不同结构面组合情况下的位移变形特征,以此分析该岩质边坡不同结构面组合之间的二面角效应,发现当岩层层面产状与坡面相近时,不同产状的节理面与层面的组合对边坡的稳定性影响较大。同时得到如下变化规律:当层面与节理面倾向的二面角减小,位移峰值随之不断减小,边坡稳定性逐渐增大,且当节理面与层面近乎垂直时(85°~95°)边坡处于相对最稳定的状态。     

知木林水电站调压井边坡稳定数值模拟研究

为验证知木林水电站调压井边坡的稳定性,利用FLAC3D数值分析软件对该边坡进行数值模拟计算,并结合Tecplot软件进行后处理,对调压井边坡位移场、应力场和塑性区分布规律及发展趋势进行了分析。结果表明,边坡竖直位移受自重应力控制,竖直位移在边坡后沿顶部处最大,为63.16 mm,水平位移场受岩体软弱结构面控制,最大水平位移为13.76 mm;边坡的初始地应力场主要受自重作用控制,局部受软弱结构面影响,最大、最小主要力主要表现为压应力,主应力的方向与边坡应力场分布规律吻合;边坡体内塑形破坏区并未连续贯通,正常工况下天然边坡整体稳定性较好,发生整体滑坡的可能性不大,剪应变集中区受裂隙松弛带和岩层分界面的影响,是潜在的滑动面。     

GEO-Slope软件在边坡稳定性分析中的应用

断层、裂隙等结构面的性状及分布位置对开挖边坡的稳定性有着至关重要的作用。结合某水电站尾水出口边坡,选用GEO-Slope软件中的Slope/W模块功能,对边坡中的控制性结构面进行了稳定性计算和分析。经过对工程地质剖面的详细分析,确定边坡中不同的控制性结构面的组合滑移模式,分别计算和分析了开挖和降雨两种工况下其稳定安全系数。     

路堑边坡锚固防护参数的响应面优化设计

边坡锚固防护结构参数的选取直接影响防治工程设计,进而影响到公路边坡的稳定性,科学合理地进行参数选取意义十分重大。提出了响应面试验设计法,并将其应用于锚固防护结构的参数选取上,研究了锚索支护参数对稳定系数的影响,建立了稳定系数与各影响因子的定量关系模型,给出了稳定系数的残差分布以及不同操作变量之间的稳定系数等值线图和响应面三维图,并对试验条件进行了优化,得出了各锚索支护参数的最佳取值方案。同时,将响应面法优化方案与极限平衡法稳定性计算结果进行了对比分析,对优化设计后边坡的稳定性进行了评价。结果表明,响应面优化设计方案合理可靠,从而为公路边坡锚索支护参数设计和优化提供了科学依据,为公路路堑边坡的稳定性研究提供了有用的方法。     

渗流与应力耦合作用下裂隙岩体稳定性分析

利用离散元软件UDEC分析了不同水位下裂隙岩体边坡内的渗流情况及岩体边坡稳定性。结果表明,水头越高,渗流对边坡的影响范围和影响程度越大,在15 m水头时,边坡产生较大变形且发生失稳破坏。借助对边坡关键点的变形历时曲线和渗流计算结果,研究了边坡在渗流情况下的破坏模式:边坡整体产生沿坡脚处所在结构面的剪切滑动,边坡后缘处所在的结构面产生拉裂破坏,坡面中部岩块有向临空面坍塌的趋势。     

基于局部强度折减法的某水电站边坡稳定性分析

边坡的稳定性问题一直是水电工程研究的重点和难点,目前普遍采用整体强度折减法进行分析,其考虑了对所有岩土体单元强度折减,与实际不相符合.基于局部强度折减法基本理论,采用有限元软件对某含有软弱夹层的水电边坡进行稳定性分析评价.结果表明:自然工况下,边坡稳定安全系数为1.28,边坡基本稳定;但在降雨过后,软弱夹层抗剪强度迅速降低,塑性区贯通,边坡稳定安全系数仅为0.96,边坡将沿着软弱结构面滑动;对上部危岩体进行加固后,边坡稳定安全系数分别提高75.8％和90.6％,塑性区范围减小.计算结果可为同类边坡工程的稳定性评价和加固施工提供借鉴.     

小浪底水库风雨沟西侧边坡岩体节理抗剪强度研究

根据简易纵剖面仪野外现场绘制的大量节理表面轮廓曲线的修正直边法测量结果,综合评价边坡岩体3个结构区12组节理沿走向方向和沿倾向方向的粗糙度系数,并在此基础上,运用JRC—JCS模型估算了各组节理沿走向和倾向的抗剪强度参数。通过对比统计估算和试验结果,确定节理抗剪强度取值标准,作为边坡岩体稳定性研究的计算力学参数。     

华丽高速公路华坪岸边坡稳定性的DDA 模拟研究

为了对华丽金安金沙江大桥华坪岸的边坡稳定性进行评价,并能够直观了解边坡变形及可能的破坏过程,采用非连续变形分析方法（DDA）结合强度折减法对华坪岸 z1剖面进行模拟。在计算模型中利用真实节理和虚拟节理的概念充分考虑了已有的断层、软弱结构面的表征。研究结果表明：在自然状态下华坪岸边坡是稳定的;在强度参数降低的情形下,华坪岸边坡可能的破坏形式为牵引式破坏,即沿着 t3凝灰岩夹层和坡体前缘卸荷带陡倾结构面滑动。