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.     

浅埋偏压隧道洞口变形机理及治理措施研究

通过现场地质调整,对隧道施工中出现的变形破坏迹象及岩体结构特征进行了细致的分析,研究了岩体的变形破坏机理,揭示了该边坡在隧道开挖状态下的变形发生规律及变形破坏模式,提出了边坡稳定的改善措施。     

金川露天矿东部采场边坡的变形破坏

矿区属高应力区.由于多次构造运动的作用,断裂十分发育,岩性复杂、岩体破碎,岩层呈陡倾层状,层间错动发育,使岩体具有软硬相间的特点. 随采深增加,边坡岩体在地应力和岩体自重应力作用下,在大爆破和采掘中长期频繁中爆影响下,边坡产生了严重变形破坏,经岩移观测和地质力学研究认为,老坑属滑移—倾倒—坍塌类型.东部采场系老坑扩延而成,由于长短轴比增大,在原变形破坏类型基础上发展,局部发生了二级次生滑坡.基于对滑坡后有一相对“平静”期的分析,在人工处理反翘陡坎弯折危石并严密监视边坡险情下,可回采部分矿石。本文提出露天矿开采及露转坑采中的一些教训,值得露采单位吸取.     

顺层边坡岩体结构稳定性位移理论

 岩体顺层边坡的破坏主要表现为溃屈和剪切滑动。通过对顺层边坡岩体结构屈曲和后屈曲变形因素的分析,提出了以位移形式表示的层状边坡溃屈破坏的上限值。根据边坡岩体渐进性破坏的机理得出了不同情况下边坡岩体剪切滑动破坏的极限长度, 给出了顺层边坡岩体结构的稳定性位移判据。     

我国西南某水电站右岸边坡变形破坏特征及机理

我国西南及西部地区受青藏高原隆升、河流下切等因素影响,地形起伏大,岩体完整性差,水电工程等人类活动形成高切坡在特定的条件下易发生失稳破坏,威胁生命财产安全。其中,2015年2月发生于我国西南某水电站右岸导流明渠段边坡的失稳是一例非常典型的边坡破坏现象,基于边坡变形失稳过程,通过赤平投影等工程地质方法,研究其边坡地形、岩体结构、强度特征,分析变形破坏机理,认为导致其失稳破坏的主要因素包括边坡地形高陡、倾倒变形、岩体强度差以及不利的构造带等内因,边坡开挖和雨雪融化则加剧了边坡的变形现状,最后造成失稳破坏。     

不同锚固方式下软弱破碎岩质边坡渐进破坏特性的模型试验研究

在软弱破碎岩体中进行人工边坡开挖,往往因局部坡体应力集中或变形过大而导致边坡失稳破坏,为此需要采用大量的锚杆加固岩体。为进一步了解该类边坡的变形破坏机制及其支护加固效果,以 Ⅳ 类围岩为参照对象,将其等效为单一均质地层,并根据相似理论建立其地质力学模型,随后开展了不同锚杆加固方式下岩质边坡破坏特性的试验研究。试验结果表明,当不采取加固措施时,软弱破碎岩质边坡的塌方主要是由于坡顶岩体的张拉和坡脚岩体的压剪共同作用的结果,且往往呈渐进性破坏机制;当采取锚杆加固时,一方面,锚杆加固可有效提高边坡岩体的承载能力和抵抗变形能力,锚杆的作用主要体现在抗剪止裂和抗拉伸两个方面,另一方面,不同的锚杆直径、锚杆长度和锚固间距对边坡岩体的加固效果和最终破坏模式有较大影响。     

浅谈公路路基的边坡稳定性及防治工程

介绍了公路边坡问题的研究现状及公路边坡设计特点和要求,并对边坡岩体的变形现象、边坡的变形与破坏、失稳边坡的判断等方面进行了分析阐述,同时提出了边坡治理的合理措施,以保证公路路基边坡的稳定性。     

层状岩质边坡开挖过程相似模型试验

层状岩质边坡是自然界中分布较广的一类边坡。本文以云南某矿山采场边坡为例,应用二维物理模型对层状岩质边坡进行了模拟研究。在遵循相似理论的前提下,确定了本次模型试验的参数和相似材料的配比。本次模型试验分三步进行,首先,根据现场岩体的分布情况对模型进行堆砌建造,其次,对模型进行开挖,最后,对模型上观测点的变形进行监测。最终总结出层状岩质边坡的变形规律和内部围岩的变形趋势以及潜在的滑移破坏模式。     

潇水电站斜向层状边坡的变形机制分析

潇水电站变形边坡为斜向层状岩质边坡,根据前期勘察成果及开挖反馈,发现该边坡岩体上部为碎裂岩体,结构松散,下部为基岩,较完整,碎裂岩体沿软弱夹层呈视向滑动,且保持着原岩构造。基于该边坡的结构面统计和分析,确定该边坡存在一组优势节理面JL1,该组节理面与层面的交棱线产状与视向擦痕线产状非常接近。结合岩体变形特征及结构面分析,对该边坡变形机制有几点认识:该边坡变形破坏受优势节理面与软弱夹层所控制,边坡变形并非简单地顺层滑动,而是以软弱夹层面为主界面,以优势节理面与岩桥构成的组合边界为另一界面,整个边坡变形呈类似楔形形状的变形破坏;边坡的变形破坏是内外营力共同作用的结果,其变形破坏仍处于"拉裂—蠕滑"阶段。     

裂隙岩质边坡渗流与非连续变形耦合过程分析

 裂隙岩体中的渗流–应力耦合作用是岩质边坡失稳的重要因素之一。离散裂隙网络(DFN)模型用于研究裂隙岩体渗流,具有概念简单、效率高、适用性强的优点,是研究裂隙岩体渗流问题最为有效的手段之一。非连续变形分析(DDA)方法是专门针对裂隙岩体的非连续特性提出的一种变形场求解方法,能够更加真实地刻画工程岩体。将DFN模拟和DDA方法结合起来,提出基于DDA-DFN的渗流–应力耦合模型,给出考虑裂隙渗流情况下岩体块体系统的瞬时平衡方程,用于研究裂隙岩体变形对渗流的影响和渗流–应力耦合作用下裂隙岩体的变形破坏特征。利用该耦合模型,对一大型水利水电工程边坡稳定性进行分析。结果表明,水库蓄水后,地下水大幅度抬升,渗流–应力耦合作用加剧,导致边坡裂隙岩体中的关键部位发生大变形甚至破坏,进而触发边坡的进一步失稳。实例分析验证了这种方法用于边坡稳定性分析的有效性。     

顺层岩质边坡变形演化成因分析及治理研究

桂梧高速公路某段边坡,开挖至第三级边坡时,发生山体滑移。野外工程地质调查发现岩体中存在一组相互正交的共轭节理及多层顺坡糜棱状软弱夹层。通过对其结构面与坡面组合特征的细致研究,阐述了其变形破坏机制。研究结果表明,边坡为倾覆-滑移拉裂的渐进破坏模式,边坡的岩体结构及层间软弱夹层一起构成控制边坡变形的主要因素。基于以上的分析,边坡治理措施将重点放在控制软弱夹层与节理裂隙面的变形上。     

湘南某市政公路边坡失稳原因及稳定性分析

通过对边坡的地层岩性、岩体结构和边坡开挖等因素的分析研究,阐述了其失稳原因,揭示了其蠕滑—弯曲的滑移复合变形破坏模式,采用二维有限元及稳定性分析,以验证上述变形破坏模型。     

边坡岩体稳定性的人工神经网络预测模型

在综合分析边坡岩体变形失稳破坏模式及其影响因素的基础上 ,提出了表征边坡岩体稳定性分析的复合指标。以大量水电边坡工程的稳定状况为学习训练样本及预测样本 ,讨论了基于人工神经网络技术的边坡岩体稳定性分析方法及其有效性。研究表明 ,用人工神经网络方法预测边坡岩体的稳定状况是可行的。     

复杂地质条件下露天矿边坡稳定的相似模型研究

针对东北抚顺西露天矿复杂的地质条件,利用物理模拟方法对岩体开挖、边坡形成过程进行相似模拟,并对全场边坡岩体位移变化跟踪观测。通过对该露天矿在边坡在开采扰动过程中的位移变形进行统计和分析,可较全面地给出边坡岩体在开挖过程中的位移变化规律,基本掌握该露天矿边坡变形破坏模式及其产生的主要原因,从而得出地质构造对边坡破坏的影响模式。     

井工开采对露井协采边坡的偏态扰动规律研究

结合平朔矿区露井协采工程实践,利用数值模拟方法分析平面条件下井采方向对露井协采边坡变形破坏的影响。研究表明:相对于向坡开采,背坡开采对露井协采边坡岩体扰动更加明显。通过物理相似模拟研究了露井协采覆岩破断过程,基于“岩梁”理论建立力学模型,分析了井采工作面覆岩破断机制和覆岩垮落的偏态性,进而从理论上解释了露井协采边坡受井采扰动的偏态性,并对偏态跨落特性进行了现场应用分析。在露井协采生产实践中,建议井采工作面采用向坡的方向推进,从而降低井工开采对边坡稳定的不利影响,提高煤炭资源回收率。     

汤屯高速公路顺层岩质边坡变形机制分析及治理对策研究

通过对汤屯高速公路顺层边坡现场工程地质条件的系统调查,首先对边坡的岩体结构类型及其成因机制、结构面与坡面组合特征进行细致研究,在此基础上通过FLAC^3D数值模拟,结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明,边坡处于滑移弯曲–滑移拉裂复合型滑坡的初始阶段,边坡的变形受层间软弱夹层及岩体结构控制作用明显,坡体中上部块体沿层间软弱夹层产生滑动,受下部岩体约束,在坡体最薄弱部位–开挖面附近产生弯曲变形;受弯曲部位推力作用,第一级边坡碎裂岩体中逐渐产生剪切滑动面,并与弯曲部位岩体中滑移切出面贯通,最终破坏。基于变形机制分析的治理措施将重点放在控制碎裂岩体和潜在剪出口的变形上,监测结果表明,边坡达到稳定性要求。     

岩质边坡开挖及支护有限元模拟与分析

以岩质边坡为研究对象,结合相关工程资料,对岩质边坡岩体的稳定性以及破坏形式等内容进行了综合分析,并运用ADINA软件建立三维弹塑性有限元模型,对边坡的开挖和加固过程进行动态模拟,系统地研究开挖及支护过程中边坡岩体的变形、应力特征以及边坡的整体稳定性。     

基于GDEM的坡脚劣化条件下三峡库区砂岩反倾岩质边坡的破坏机制研究

三峡库区反倾岩质边坡的坡脚岩体在水-岩作用下,物理力学性质易发生劣化,威胁边坡稳定。准确认识坡脚岩体劣化条件下反倾岩质边坡的破坏机制尤为重要。以三峡库区砂岩反倾岩质边坡为研究对象,利用GDEM数值软件建立了不同坡角、岩层倾角、层厚的边坡模型。对于坡脚劣化前后均未发生倾倒变形的边坡,分析了坡脚劣化前后边坡最大主应力的变化;对于坡脚劣化前稳定、坡脚劣化后发生倾倒变形的边坡,概述了反倾边坡在坡脚劣化条件下的变形演化过程,明确其对坡脚劣化的响应特征。另外,分析了坡角、倾角、层厚对边坡变形的影响,探明了砂岩反倾边坡破裂面的形态、位置特征,砂岩边坡主破裂面与层面夹角呈20～26°,以坡脚劣化岩体与上部变形岩体为界,破裂面自分界点向上成近直线形。砂岩反倾边坡中主要呈剥落-倾倒-折断式的破坏模式。     

长河坝水电站右坝肩边坡裂缝成因分析

 大渡河长河坝水电站右岸坝肩边坡属于高陡岩质边坡,在开挖过程中先后出现16条贯通性裂缝,对边坡稳定与后续施工安全均存在影响。结合工程地质条件、岩体结构特征与监测成果,确定坡体的主要变形区域和主滑方向,分析坡体变形与裂缝形成的主要成因,以及边坡的潜在失稳模式,提出进一步开挖与支护建议。开挖使J1组结构面临空,导致边坡下部岩体沿J1组结构面产生剪切滑移变形,上部岩体沿J4组结构面产生拉裂,坡顶板裂状岩体倾倒变形;F0断层及其下盘岩体压缩变形,上盘岩体下沉加剧这种变形破裂。边坡变形破坏模式为前缘滑移–中部拉裂–后缘倾倒型破坏。采取强化加固措施后,裂缝变形得到控制,边坡基本达到稳定要求。     

边坡岩体质量评价及其应用

本文应用RMR体系和Q体系对宣钢近北庄铁矿边坡岩体质量进行了评价，在此基础上估算了岩体强度和变形参数，为探索边坡岩体的变形、破坏规律提供了依据，该方法简单易行，能较好地反映岩体的实际状态，是解决岩体稳定问题的重要途径。