红层路堑边坡工程地质及系统聚类分析研究

通过对湘耒高速公路红层路堑边坡的坡高、坡长、岩性、强度、节理裂隙、地下水、岩层产状和厚度、岩体结构等的调查 ,弄清了红层边坡工程地质特征 ,然后在此基础上对红层路堑边坡进行工程地质及系统聚类 ,两种分类结果一致 ,其结果可做为边坡稳定性分析和防护设计的依据     

基于稳定性评价的坡体结构统一分类研究

回顾和讨论早期边坡结构的概念、分类方法和结构类型.为完善和统一边坡的结构分类体系,进一步阐释了坡体结构的概念,在地层岩性、软弱结构面发育程度及其与坡面的组合、岩体完整性、变形破坏特征等影响因素基础上,提出基于边坡稳定性评价的边坡统一分类体系,共划分出块状结构、似块状结构、非块状结构、碎裂散状结构和变形结构5大类21个子...     

基于赤平投影分析法的某工程边坡稳定性评价

赤平投影分析法可以合理地在一个平面上同时显示结构面的倾向和倾角来表示线、面的方位及其相互之间的角距关系和运动轨迹,把物体三维空间的几何要素投影到平面上进行研究,能够更加直观地表示边坡岩体中发育的结构面和坡面产状与空间组合关系,掌握软弱结构面特征,从而分析边坡的稳定性。运用赤平投影分析法,根据边坡工程地质条件、水文地质条件、岩体结构特征等对某工程边坡稳定性进行分析与评价,对该边坡治理方案提出了合理化的建议。     

含软弱夹层的缓倾红层边坡切坡失稳特征数值模拟研究

含软弱夹层的缓倾红层边坡由于其岩性特殊,切坡开挖常导致其结构面外露于临空处,边坡上部易沿软弱结构面发生滑移.为了预防此类滑坡失稳和指导工程施工,采用有限元数值模拟软件Midas GTS/NX对含软弱夹层的缓倾红层边坡切坡失稳特征进行了分析.结果表明:坡体内应力会随着切坡而重新分布,大小主应力在开挖面附近发生偏转;未开挖至软弱夹层时,坡脚处出现剪应力集中现象,而开挖至软弱夹层以后,软弱夹层面会出现拉应力集中现象;含软弱夹层的缓倾红层边坡切坡过程以水平位移为主,竖直位移较小,同时软弱夹层开挖面附近位移最大,而夹层以下部分位移不明显,因此切坡后坡体变形主要集中于夹层及上部岩层,施工时应进行重点监控;边坡稳定性系数随切坡进程不断降低,当软弱夹层被开挖以后,坡体稳定性系数大幅下降,夹层以上的岩体易沿软弱泥化夹层发生滑移,工程中对于此类边坡需提前采取相关措施进行支护处理.     

基于激光点云数据的岩体结构面全自动模糊群聚分析及几何信息获取

 岩体结构面的优势产状和几何信息是评价岩体结构面发育的重要指标,而传统的罗盘测量方法往往无法测量高陡边坡和危险边坡,且无法精确获取岩体结构面几何信息等。三维激光测量技术可以远距离获取裸露岩体坡面的高精度三维激光点云数据,进而可获取结构面的几何信息和实现全自动模糊群聚统计分析。对高精度激光点云数据进行三角网重构,计算重构的三角网平面方程的法向向量及产状,利用模糊C平均群聚方法对结构面产状进行群聚分类,并采用不同颜色表示结构面的群聚分类结果。在此基础上应用IDL语言编制基于海量激光点云数据的岩体结构面自动统计分析软件FSS,将该方法应用于怀柔桥梓镇一裸露岩石边坡结构面优势产状的统计分析中,统计结果表明,该方法具有快速和远距离测量的优点,且结构面群聚分类结果可靠、合理。     

基于无人机技术获取岩体结构面信息方法研究

岩质边坡的稳定性主要取决于坡体内部结构面的发育特征和性质。获取边坡岩体内部结构面的几何信息,特别是产状数据,对于研究结构面的组合规律及进一步评价边坡的稳定性具有非常重要的意义。传统的结构面采集方法工作效率极低,且对于高陡岩质边坡,技术人员无法到达。无人机摄影测量技术具有非接触、高效率的突出优势,能够有效弥补传统方法的不足。以长春市某高陡岩质边坡为研究对象,使用无人机进行航空影像数据采集,建立边坡的三维实景模型,并提取结构面产状数据。经与现场实测代表性结构面产状数据对比可知,新方法的精度较高。该方法为快速准确评价高陡岩质边坡稳定性提供了依据。     

确定岩质坡面上结构面迹线侧伏特征的算图

 分析结构面与坡面交切的特征,并对结构面及其迹线按交切性质进行分类。对比二者及交线的赤平投影和平面投影关系,提出判断交切关系及迹线侧伏性质的特征三角形,其结构简单、操作直观。结合产状要素变量间共点、共线原理,编制确定其迹线侧伏特征的诺模图,显示在定向数值空间中结构面交切性质的分区分布规律;运用其中的各种图解操作,有助于结构面定位定向数据的收集、复核,夯实岩体结构分析的数据基础。     

大岗山水电站枢纽区右岸边坡坡体结构分析

大岗山水电站地应力高、地震烈度高,右岸边坡卸荷风化强烈、结构发育,其中发育倾坡外的软弱结构面,对边坡稳定不利。从右岸边坡的地层岩性、工程地质岩组、控制性结构面、控制性结构面与临空面关系出发,开展了右岸边坡坡体结构类型及破坏模式分析研究。通过研究影响边坡的坡体结构因素,得出工程地质岩组、控制性结构面与临空面的关系两个因素是影响枢纽区右岸边坡稳定的主要因素,决定了影响边坡整体稳定的坡体结构分类。得出右岸边坡坡体结构类型主要为:块状型坡体结构中的楔体型坡体结构和构造断层型(滑面)坡体结构中的深卸荷破裂型坡体结构,相应破坏模式为块体破坏和深卸荷破裂型破坏。     

红层堆积体地区坡体结构分类

广元到巴中高速公路沿线分布有广泛的红层堆积体高边坡。红层堆积体是红层地区一种特殊的坡体结构类别,不同堆积物形成的堆积体,特别是堆积体内含大量块石夹土或孤石的情况下,结构不均匀性非常明显,堆积体自身结构松散。块石土堆积体为主要的分布最广泛的堆积类型,但沿线三种不同类型的堆积地区均有其代表性堆积体结构:古滑坡地区以粘土层下卧块石土堆积体为主;岩堆地区主要为层状堆积体;而一般性堆积体地区广泛分布有块石土粘土夹杂大孤石堆积体。对红层堆积体坡体结构在不同堆积地区的详细分类,为进一步研究红层堆积体高边坡的破坏机理和致灾模式提供了初步依据。     

红层堆积体高边坡坡体结构及变形规律

 红层堆积体高边坡是红层地区一种特殊的边坡型式。广元到巴中高速公路沿线分布有广泛的红层堆积体高边坡,从红层堆积体的改造过程入手,根据地质条件复查,依据坡顶形态,将沿线的红层堆积体分成：M型、双M型和单侧型;按照土体类型和结构堆积型式分为：层状堆积体、块石土堆积体、黏土层下卧块石土堆积体和块石土黏土中夹杂大孤石4种类型。根据现场调查资料并辅以MIDAS/GTS有限元分析软件,详细分析4种类型的开挖变形破坏特征。所有堆积体均存在坡体浅表层局部滑塌,其中层状堆积体中主要以顺层整体牵引式滑动为主,而在块石土和以黏土构成的堆积体中则主要出现圆弧状滑动面和沿基岩方向的平面滑动。含有孤石的坡体变形和破坏型式,受内部孤石的大小和位置不同而变化明显。堆积体边坡的具体变形特征除与堆积体结构特征有很大关系以外,还要受到其下卧基岩面的形状、倾角等因素影响。地质复查和数值模拟的结果显示,红层堆积体高边坡变形特征和破坏型式也与红层软岩地区同样具有多样化的特点。对进一步分析红层堆积体高边坡病害模式和灾害机制提供基础,也为红层堆积体地区设计开挖支护方法的研究提供依据。     

水电边坡岩体稳定性分级系统研究

 边坡岩体稳定性分级多源于地下工程,并未考虑边坡与地下工程岩体破坏机制的差异,为弥补这一缺陷,提出一种基于边坡破坏机制的分级方法。以水电边坡为样本,分析收集平面破坏模式下的边坡几何形态、岩石强度、岩体完整性、结构面特征、坡面与结构面组合关系、工程环境、气象条件及破坏历史8个岩体稳定性影响因素;运用多元线性回归探索影响因素和边坡岩体稳定性之间的关系,得到各因素的权值;剔除权值近于0的因素,建立边坡岩体稳定性分级系统。与已有边坡岩体分级系统(SMR,CSMR)的比较表明：SRSC的评价结果更接近于基于边坡实际稳定情况的经验评分,标准误差最小,评价准确率最高。另外,用12个水电边坡对该系统进行准确性及适用性分析,评价结果准确率为100%,表明SRSC分级系统的评判效果良好。因此,基于边坡破坏机制的SRSC系统是一种更优的边坡岩体分级方法。     

江阴大桥南岸边坡安全性综合评判模型的建立

随着工程开挖、工程荷载的增大以及环境因素的变化，岩土体必然产生相应的变形，甚至失稳破坏。安全监测的目的在于预测、发现失稳征兆。实测的边坡外部变形值，通常可由3部分组成，即边坡岩体的弹塑性变形、沿滑动面的剪切位移以及测量误差，而且目前尚难以将对判别边坡稳定性具有重要意义的沿滑动面的剪切位移分离出来。所以，对于在破坏之前变形量不大的岩质边坡，往往不易根据外部变形来判别稳定性。在阐述岩质边坡和地基外部变形特征的基础上，提出了根据外部变形观测成果对工程边坡安全性进行评判的非单点原则、一致性原则、累进性原则、合理性原则、无因果原则和可视性原则，并采用模糊数学方法，建立考虑多因子边坡安全性的综合评判模型，按地基和边坡的结构类型和边界条件分区，给出了江阴大桥南岸工程边坡的安全性评判实例。     

红层泥岩边坡生态防护机制研究

生态防护已较广泛地应用于红层边坡，但红层边坡生态防护的理论尚未进行系统研究。选择典型工点，对红层泥岩边坡进行生态防护前后的现场降雨试验和边坡浅层的温度场、含水量的长期监测试验，研究红层泥岩边坡生态防护控制表层快速风化的机制。总结出生态防护主要通过消除红层泥岩风化碎屑的冲蚀、改变红层泥岩坡体浅层的温度场和含水量三方面的功能来控制红层泥岩边坡的快速风化。更为重要的足，高温季节时生态防护避免了雨水与红层泥岩边坡表面的直接接触，使浅层坡体不会产生过高的温差，从而消除了泥岩表层因热应力引发的快速风化。     

基于有限元分析的岩质边坡稳定性模糊评判方法研究

随着模糊数学引入到岩质边坡稳定性分析中,已取得多项成果,但评价专家主观意识对评价结果的影响较大、评价因素覆盖面不全,因此评价系统对岩质边坡的针对性不足等问题始终存在。对此,在将岩体质量分级法和卸荷岩体力学理论引入到模糊评价系统的基础上,提出一种基于有限元分析的边坡稳定性模糊评判方法。该方法在增加和修正评判因素的同时,通过有限元模型的计算结果分析,选取适当的参照量,将某些因素影响进行定量化处理,从而确定这些因素的权重比,减少专家评分中主观上造成的偏差。结合实际工程的分析过程显示,该方法实际操作性较强,对岩质边坡的分析更具针对性,能使得较多的影响边坡稳定性因素参与评判。     

基于有限元分析的岩质边坡稳定性 模糊评判方法研究

 随着模糊数学引入到岩质边坡稳定性分析中，已取得多项成果，但评价专家主观意识对评价结果的影响较大、评价因素覆盖面不全，因此评价系统对岩质边坡的针对性不足等问题始终存在。对此，在将岩体质量分级法和卸荷岩体力学理论引入到模糊评价系统的基础上，提出一种基于有限元分析的边坡稳定性模糊评判方法。该方法在增加和修正评判因素的同时，通过有限元模型的计算结果分析，选取适当的参照量，将某些因素影响进行定量化处理，从而确定这些因素的权重比，减少专家评分中主观上造成的偏差。结合实际工程的分析过程显示，该方法实际操作性较强，对岩质边坡的分析更具针对性，能使得较多的影响边坡稳定性因素参与评判。     

巴东组红层软岩缓倾顺层边坡破坏机制分析

 在对边坡岩体进行一系列工程地质特性试验研究的基础上,以该类边坡最常见的平面滑动模式建立潜在滑动面上不同位置的稳定性系数表达式,结合实例计算分析边坡开挖对其稳定性的影响,并对潜在滑动面软弱夹层的剪切流变过程进行分析。分析结果表明,巴东组红层软岩缓倾顺层边坡的破坏是从坡脚开挖开始到潜在滑动面,由等速蠕变到加速滑动的渐进过程,期间伴随着坡脚岩体的崩解、节理裂隙的扩展延伸和地表水沿裂隙下渗软化潜在滑动面等因素的共同促进作用。在掌握该类边坡破坏机制的基础上,对其加固方式和施工组织提出相关建议,研究成果对同类型边坡的设计和施工具有重要的参考意义。     

红层泥岩边坡快速风化特性研究

红层泥岩边坡的快速风化是一个普遍存在而又未完全解决好的问题。选择典型工点，对红层泥岩边坡的快速风化进行原位监测试验，结果表明：红层泥岩边坡的快速风化是从表面向内进行的，且集中在表层10cm的深度内，气温的变化和降雨对泥岩边坡表层的快速风化有重要的影响。对泥岩岩块进行长时间的风化崩解试验，结果也证实日气温和含水量基本恒定时泥岩岩块的风化速度缓慢。采用泥岩岩块温度变化试验和有限元分析方法得出：红层泥岩表层处于高温状态时的降雨是其快速风化剥落的主要外因，这为红层泥岩边坡的生态治理提供了理论依据。     

边坡工程地质信息的三维可视化及其在三峡船闸边坡工程中的应用

提出用各种线符及其组合概化岩体结构和物性两类信息，并建立起相应的拟合函数，实现工程地质结构及边坡工程开挖的三维模拟和再现。根据实测的离散点信息建立起三维可视化模型，显示任意位置的剖面和平切面图及其它方面的三维计算。最后成功地应用到长江三峡永久船闸边坡工程的三维地质结构模拟和信息的再现。     

急倾斜厚大矿体地下与露天联合开采岩体移动分析的模糊数学模型

针对急倾斜厚大矿体地下与露天联合开采岩体移动分析问题，利用模糊数学理论，建立了开采岩体移动分析和边坡稳定性分析的模糊数学模型。对分析过程中的工程参数确定给出了模糊数学方法，利用所建立的数学模型，对我国某地下与露天联合开采矿山急倾斜厚大矿体地下开采导致的岩体移动变形及上部边坡稳定性进行了具体的计算分析，所获结果可作为工程设计参考应用。     

青海高原龙穆尔沟红层滑坡变形机制的地质分析与模型试验研究

 以西久公路(S101线)龙穆尔沟DH6#红层滑坡为典型代表,采用地质分析与室内模型试验相结合的方法,对河谷下切和雨水浸润作用下青海高原红层滑坡的变形破坏过程进行研究。在地质力学模型试验中,以坡体开挖来模拟河谷下切卸荷作用,采用均匀毛细浸润技术模拟雨水入渗改变岩土强度的现象。以位移量作为重要指标,先分析河谷下切和雨水浸润对坡体变形的单独影响,再将二者综合分析,并分析二者的作用权重。结果表明,河谷下切和雨水浸润作用在红层滑坡的变形过程中均扮演重要角色,认为坡体变形的根本原因是以红层特殊岩土性质为基础的2次强度衰减过程：河谷下切引起的坡体卸荷松弛(第一次强度衰减)以及临空面的出现是滑坡发生的基础;长期的雨水浸润作用造成岩体强度软化(第二次强度衰减)是滑坡发展的直接原因。把以龙穆尔沟DH6#滑坡为典型代表的高原红层滑坡的变形机制归纳为：原始地貌→河谷下切→坡体卸荷松弛→岩土强度衰减→水的作用→岩土强度进一步衰减→坡体整体滑移。