硬岩中倾顺层边坡变形特征和破坏机制分析

 由于线路设计的走向总体上平行于褶皱轴线方向，沪蓉西高速公路湖北省宜昌—恩施段遇到大量的顺层路堑边坡。在全部的顺层边坡中，岩层倾角为20°～60°的硬岩中倾顺层边坡占顺层边坡总量的30%，其稳定性问题和处治措施问题对于高速公路建设尤为重要。通过古树屋滑坡在滑坡起动之后全面的变形监测，分析硬岩中倾顺层边坡的变形特征。在此基础上，进一步研究该类边坡的失稳原因和破坏机制。研究结果显示，由于长期的风化、溶蚀、构造作用和坡体自重应力作用下，在一定深度范围内岩体节理和层面的泥质充填物的存在，抗剪强度的大幅度降低，是硬岩中倾顺层边坡产生滑动的控制性影响因素。对硬岩中倾顺层边坡的研究可以为湖北沪蓉西高速公路宜昌—恩施段的硬岩中倾顺层边坡顺层边坡和其他类似工程的稳定性评价及处治提供依据或参考。     

某长大缓倾顺层边坡的失稳机理研究

为研究长大缓倾顺层边坡失稳破坏机理,以某滑坡为实例,采用土工离心机,开展了坡脚开挖和降雨入渗对边坡稳定性影响的离心模型试验研究。试验结果表明:在边坡开挖、降雨入渗和泥岩软化三个因素的综合作用下,滑坡的稳定性降低,发生了整体顺层滑移和拉裂式破坏。根据模型侧面网格变形,观察网格错动趋势,推测滑坡有多层滑动的可能。把研究成果与已有结论进行定性对比,验证了离心试验适用于长大缓倾边坡的失稳机理研究,为该类型边坡的研究提供了一种新思路。     

含软弱夹层顺层边坡临界破坏范围分析

顺层边坡是工程中较为常见且难以治理的边坡,其临界破坏范围的确定一直是工程设计中的难点问题.本文针对某高速公路含软弱夹层顺层岩质边坡,采用二维及三维有限元方法对其临界破坏范围进行了研究,给出了2种临界破坏范围的确定方法,即开挖变形区分析法和底滑面塑性区分析法.结果表明:软弱夹层的存在对于顺层边坡的临界破坏范围有较大影响,...     

华南典型巨厚层红层软岩边坡降雨失稳的模型试验研究

 针对华南巨厚层红层软岩边坡在强降雨条件下极易致灾的问题,采用相似理论,通过制备可表征软岩遇水软化特性的相似材料,构建巨厚层红层软岩边坡相似模型,研究其在中小雨(雨强Id＜25 mm)、大雨(25 mm≤Id＜ 50 mm)、暴雨(50 mm≤Id＜100 mm)等降雨模式下的灾变过程和规律。结果表明：(1) 该类型边坡的变形破坏受降雨模式的影响较大,大雨和暴雨等强降雨条件下边坡岩体逐渐崩解软化,在坡脚处首先达到饱和,产生初始裂缝,在重力及渗透力作用下,裂缝进一步扩展贯通,产生局部破坏,这样,坡脚之上的部分失去支撑,导致整个坡体产生牵引式滑坡。(2) 降雨入渗主要分为无压渗流、有压渗流与饱和渗流3个阶段,边坡表面裂缝主要出现在无压渗流阶段并在有压渗流阶段逐渐扩展贯通、在饱和渗流阶段发生破坏;降雨过程中超孔隙水压力的累积和消散改变了边坡有效应力场的分布,从而引起其位移。(3) 临滑阶段,有效应力和孔隙水压力比位移、位移变化速率等参数对边坡的破坏响应更敏感,因此提出基于应力监测的边坡灾变过程安全预警新思路。     

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.     

陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形破坏特征研究

 顺层岩质斜坡是常见的斜坡结构类型之一,对该类斜坡的变形破坏特征以及形成机制研究已较深入,一般认为顺层岩质斜坡的变形破坏以滑移–拉裂、滑移–弯曲(或溃曲)模式为特征。通过系统的文献收集及大量现场调查发现,陡倾顺层岩质斜坡还存在一种典型的变形破坏形式,即倾倒变形。结合具体的陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形破坏的实例,详细分析、总结该类斜坡发育的地质环境条件及变形破坏特征,在此基础上结合典型斜坡分析陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形是在河谷演化、成坡过程中,岩层在平行坡面的最大主应力作用下由坡脚开始从下至上作悬臂梁弯曲,最终导致岩层根部折断,形成倾倒体;当坡体内折断带的剪应力超过其抗剪强度时,坡体将发生滑动形成滑坡。     

红砂岩顺层边坡监测及变形破坏分析

 由于红砂岩易风化崩解、长期强度低以及层间发育泥化夹层等特点,坡脚开挖后往往形成稳定性差的顺层边坡。根据现场调查分析认为,不利的地质结构、坡脚开挖及降水诱发是红砂岩顺层边坡发生变形破坏失稳的主要原因。长期的边坡监测数据表明,边坡在抗滑桩支护后仍处于蠕滑变形,边坡及抗滑桩均出现不同程度的变形。结合以往研究工作,综合分析边坡监测数据认为,持续高强度降水和滑面向深部发展是处治后的边坡及支护结构变形的主要原因。抗滑桩支护后滑面向深部发展,新滑面位于稳定地下水位以上。持续的高强度降水对泥化夹层的淋滤作用明显,并使泥化夹层含水量增大、强度降低,边坡的剩余下滑力增大,抗滑桩通过变形协调发挥抗滑作用。     

地震荷载作用下中–缓倾角顺层开挖斜坡的变形破坏模型试验

在汶川地震灾区,顺层中–缓倾斜坡是地震山地灾害非常发育的斜坡类型,而开挖往往加剧斜坡的地震山地灾害。据调查,顺层中–缓倾斜坡以整体滑动为最主要的变形破坏形式。为重现斜坡的变形破坏过程,分析斜坡在地震荷载作用下的变形破坏规律,选取北川县陈家坝马滚岩滑坡作为顺层中–缓倾角开挖损伤斜坡的典型实例,进行地震荷载作用下斜坡变形破坏的室内物理模型试验。结果表明,开挖加剧斜坡在地震荷载作用下的变形破坏,整体滑动是斜坡最主要的破坏形式,与野外调查结果吻合。同时,斜坡整个变形破坏过程具有阶段性,可以划分为以下几个阶段:(1)地震初始阶段,此阶段坡体沿开挖不连续层面逐渐贯通并微剪出,同时开挖坡顶形成大量裂缝;(2)开挖坡顶浅表崩塌阶段;(3)整体滑动阶段。     

顺层岩质路堑边坡破坏模式及设计对策

 在对大量顺层边坡进行详细调查研究基础上,总结提出顺层岩质路堑边坡的分类及8种顺层边坡破坏模式,并对较为常见的滑移–拉裂和滑移–弯曲破坏模式的稳定性分析方法进行讨论。指出在实际工程中,对于滑移–拉裂型顺层边坡,其稳定性分析可通过计算失稳岩层临界长度进行,为避免开挖过程中边坡出现顺层滑动,宜先加固后开挖或边开挖边加固;对顺层清方边坡,可能出现滑移–弯曲破坏,宜采用弹性受压板稳定理论进行边坡稳定性分析后,确定分级高度和加固措施。水是诱发顺层边坡失稳的主导因素,设计中应加强防排水措施。     

缓倾角红层路堑高边坡应力状态与防护研究

在公路建设中，高边坡越来越成为工程界所面临的一大难题。由于其岩体结构的复杂性，将给边坡稳定性及防护带来一定的困难。以四川红层地区某高速公路建设中的路堑开挖高边坡为原型，采用有限元数值模拟技术，研究了高度为40，50，60，70，80m，坡比分别为1：0．5，1：0．75，l：l，l：1．25，l：1,5的开挖路堑高边坡应力状态。研究结果表明，边坡开挖后剪应力集中带随边坡的坡率由陡变缓而由坡脚向坡顶方向迁移，边坡的潜在破坏面随坡度的由陡变缓而向坡体上部迁移，即当坡体坡比陡于1：0．75时坡体剪应力集中在坡脚附近，当坡体开挖坡比缓于1：0．75时剪应力集中位置不在坡脚而在坡体的中上部。依据此结论，提出红层地区开挖路堑高边坡合理的防护模式，可供设计者参考。     

岩质边坡水力驱动型顺层滑移破坏机制分析

顺层边坡的稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对边坡岩体的水压力。在分析顺层边坡水力驱动型滑移破坏的形成与演变的基础上,探讨了地下水对顺层边坡稳定性的影响机制;指出地下水在边坡后缘张裂隙和滑动面形成的渗流通道中运动时,对滑体将产生3个方面的力学作用:张裂隙静水压力、滑动面扬压力和拖曳力;推导了边坡极限平衡状态下张裂隙临界充水高度和临界降雨强度的计算公式。分析结果表明,边坡后缘张裂隙充水高度直接决定了3种水压力的大小,当张裂隙充水高度达到临界值后,边坡在水压力作用下发生滑移破坏;且张裂隙充水高度与降雨强度呈线性关系。最后建立了顺层边坡水力驱动型滑移破坏判据。     

工程荷载下岩质边坡破坏机理及稳定分析

边坡破坏形式及剩余下滑力的计算是边坡加固设计的重要组成部分,结合西堠门大桥北塔位老虎山南侧天然边坡在左塔柱工程荷载作用下的破坏形式及稳定性分析,从岩体参数选取、工程荷载计算、不平衡推力法的运用及破裂面的规律分析等方面进行了探讨,对工程荷载下岩质边坡稳定分析及工程设计具有较好的借鉴作用。     

顺层岩体边坡地震动力破坏离心机试验研究

 使用相似材料分别制作只含有非连续的层面和同时含有非连续的层面和非贯通的次级节理顺层岩体边坡小比例物理模型,进行离心机动力试验,研究边坡的动力响应和破坏机制以及非连续层面和次级节理对其的影响。试验结果证明：顺层边坡的动力响应对地震波的频率和边坡内部结构面的发育特征敏感,边坡结构面发育越复杂,边坡对地震波的频率响应越复杂,地形放大效应也越明显;顺层边坡的动力稳定性和破坏机制受结构面发育特征控制,含有次级节理的边坡动力稳定性更低,破坏范围也更浅,在破坏过程中还会出现次级节理的张拉破坏导致的岩体内部解体破碎,可能诱发岩石碎屑流。     

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。     

一类含裂隙岩质边坡的滑动弱化逐步破坏机理

含裂隙的岩土材料在剪切作用下，随着剪应变的增加，裂纹端部一定区域内的强度会表现出滑动弱化的现象。岩土材料这种性质的变化不同于粘性土结构性破坏，也不同于剪胀。在一定的载荷作用下，坡体内裂隙端部的滑动弱化使坡体内的应力重新分配，从而使得应力集中加剧，裂隙尖端进一步扩展，造成岩体结构性的破坏，乃至整个滑面的贯通直至发生滑坡。因此，滑动弱化是一类含裂隙岩质边坡滑坡的机理。     

顺层岩质滑坡参数取值分析

顺层岩质滑坡的滑面确定较为简单,但其软弱结构面的抗剪强度指标确定较为困难。本文结合工程实例,运用反演计算、室内实验并结合重庆地区经验,并通过数值模拟分析,确定顺层岩质滑坡软弱结构面的抗剪强度指标。