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。     

反倾顺层高边坡开挖稳定性及处治措施分析

依托平阿高速公路反倾顺层高边坡,利用有限差分数值模拟技术对其开挖时的稳定性进行分析.结果表明,第一次和第二次开挖后的边坡稳定性较好,仅产生局部的塑性变形,而第三次开挖后的边坡逐渐失稳,最终形成滑坡.反倾顺层高边坡会因倾倒破坏的不断发展而最终出现整体滑移面,坡体内滑移面形成以后,坡体内的塑性区不再继续发展,仅位移继续增大.通过边坡失稳滑移时的位移差值,可判断滑移面的具体位置.在实际工程中,建议采用抗滑桩、抗滑桩和预应力锚索的方式进行加固.研究成果可为类似的反倾顺层高边坡的稳定性分析提供借鉴.     

开挖与卸载交替作用对上陡下缓型高陡层状岩质边坡变形失稳影响试验研究(“第六届水利水电岩土力学与工程学术研讨会”推荐稿件)

上陡下缓型高陡层状岩质边坡在我国西部地区典型发育,开挖与卸载交替作用对其变形失稳破坏具有非常重要的影响。以云南磷化集团有限公司所属尖山磷矿上陡下缓型高陡层状岩质边坡为工程背景,依据相似理论开展了模型试验研究,分析开挖与卸载交替作用对这类型岩质边坡变形失稳的影响。结果表明：上陡下缓型高陡层状岩质边坡随开挖深度的逐渐增加,其对应的位移变形量也逐步变大,边坡整体上表现为上部向下运动,下部受压向临空面方向隆起的变形规律,同时当开挖至一定的深度后,坡面与坡中均会发育较多的走向裂缝,且随着开挖深度的不断增加,其不断向坡体深部延伸发展;在整个开挖过程中,坡体中会发育形成“平面与圆弧面复合型”类型的潜在最危险滑移面,且表现为“滑移-弯曲-剪切”的变形失稳破坏特征;对边坡开展的浅部卸载作用效果不理想,虽其位移变形量有所减小,但没改变坡体整体的变形失稳趋势,然对边坡施加的深部卸载作用效果非常明显,使坡面及坡顶产生的裂缝几乎完全消除。研究结果可为我国西部大开发过程中面临的上陡下缓型高陡层状岩质边坡的预警预报与治理设计提供参考。     

节理化层状岩质边坡变形效应及稳定性分析

基于露天岩质边坡中存在软弱夹层、结构面和节理,利用UDEC软件模拟分析不同条件下边坡的变形效应及稳定性.结果表明:边坡滑移变形明显受边坡岩体结构及水力学作用的影响,顺缓层理边坡稳定性明显低于水平层理边坡,降雨渗透作用加剧了顺缓层理边坡滑坡的趋势;一般情况下,边坡位移随层理倾角的增加先增大后减少,反倾边坡的稳定性低于顺层边坡,更易失稳;随着层理倾角的增大,顺缓层理边坡的破坏模式由滑移—拉裂过渡为滑移—弯曲,反倾边坡主要表现为拉剪破坏.     

基于改进离散元强度折减法的堆积体边坡稳定性分析

针对开挖卸载对车峰坪堆积体边坡的不利影响,引入材料摩擦角和泊松比不等式改进离散元强度折减法,采用改进型离散元强度折减法计算车峰坪堆积体边坡各步开挖工况下的安全系数,模拟分析边坡开挖变形情况及边坡特征点的位移变化规律,评价边坡各步开挖工况下的稳定性,制定锚索支护的加固措施。结果表明:采用改进型离散元强度折减法计算的边坡安全系数略保守,计算结果偏安全;堆积体边坡开挖过程中出现滑塌、错台等不稳定现象;采用锚索支护的加固方法,堆积体边坡各工况安全系数均提高,减小了施工风险,前三步台阶特征点位移减少约90%,后两步台阶特征点位移减少约30%。     

含软弱夹层的某公路边坡开挖支护数值模拟分析

基于某含有软弱夹层的公路边坡工程,利用有限元软件对其开挖支护过程进行数值模拟分析,计算考虑了2种不同的开挖工况：1）只开挖不支护;2）开挖并及时支护。研究表明：在开挖未支护时,边坡开挖完成后安全系数小于1,边坡整体都发生很大位移,将沿着软弱夹层带发生破坏;在开挖并及时支护时,边坡位移明显减小,软弱夹层附近塑形变形区得到了有效控制,且开挖完成后安全系数为1．87,满足设计要求。     

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.     

陕北某电厂人工高边坡变形破坏模式分析及其治理

陕北某电厂人工高边坡岩土组合复杂,存在黄土、粉土、中细砂及砂岩、泥岩,岩体抗风化能力差,且坡体中部有断层通过.人工开挖后边坡坡顶、坡面发生明显变形破坏,并有进一步发展的趋势.通过对边坡的变形破坏模式分析,提出了以锚杆框架格构、锚筋桩框架格构为主,并采取不同坡比分级放坡的边坡治理方案.三维模拟结果和施工完成后位移监测资料显示,该边坡处理方案符合边坡工程地质条件,能恰到好处地平衡边坡开挖后的应力应变的改变,工程措施达到了安全、经济的目标.     

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。     

反倾岩质边坡动力响应及地震动参数影响研究

边坡的动力响应特性分析是研究动力条件下边坡失稳机制的前提。基于反倾层状岩质边坡振动台模型试验构建数值计算模型,利用校准后的数值模型研究地震动强度、频率、持时等对反倾层状岩质边坡动力响应特征的影响。结果表明:边坡内部及坡体表面的地面运动峰值加速度PGA(Peak Ground Acceleration)放大系数在竖直方向上都随边坡高度的增加呈非线性增长趋势;PGA放大系数的大小和分布受地震动参数影响显著,其中地震动频率对PGA放大系数影响最大,震动强度次之,持时影响最小。     

基于离散元法的反倾边坡动力破坏模式及分区研究

在地震作用下,一旦诱发反倾路堑边坡的失稳破坏,将对高速公路的安全运行带来不可估量的损失。为研究反倾边坡的动力响应特征,利用UDEC离散元软件模拟了Scavia反倾边坡模型在双向地震作用下的位移过程,分析了块体的运动模式。结果表明：在双向地震作用下,反倾边坡各岩块从稳定状态到滑出坡体的运动状态是相互转换的,靠近坡体后缘岩块运动状态的相互转换更为剧烈;根据块体的运动状态,可以分为3个区域,其中位于坡体前端的岩块主要经历“滑动—倾倒—滑动-倾倒”的状态变化,坡体中部则在滑动-倾倒与滑动状态之间相互转换,且转换速度慢,而坡体后缘岩块运动模式为“滑动—倾倒—滑动-倾倒—滑动”状态,其中滑动-倾倒状态到滑动状态相互转换,且转换速度快。     

动力作用下锚杆格构支护土质边坡动态响应分析

地震边坡稳定性是岩土工程和地震工程中研究的重点问题之一。针对锚杆格构支护的均质土坡在地震荷载作用下的动力响应,通过振动台模型试验,分析了不同坡高地震加速度和速度响应规律、边坡位移特征及支护结构破坏特征,揭示了均质土坡及其支护结构在地震作用下的变形破坏机理。结果表明:随着振动次数的增加,边坡模型自振频率逐渐降低;低频动荷载作用下坡体上部加速度响应最大,但随着振动频率的增加,放大作用降低,即边坡对低频振动波有放大作用,而对高频振动波却有滤波作用;振动频率较小时,坡体整体速度较大,但不同高度差异较小,破坏并不明显;振动频率接近模型边坡自振频率时,坡体上部速度最大,下部速度最小,且变化明显,破坏性最大;动荷载作用过程中,滑坡体的变形模式表现为旋转位移和水平位移,滑体和基体间相对位移上部较大;支护结构破坏时,上层锚杆和中层锚杆被拔出,上部格构发生严重隆起;虽然边坡做往复运动,但最终仍有一定相对位移;在设计支护结构时,要适当加长上部锚杆的长度,并且对中、上部格构进行补强。     

开挖与卸载交替作用对上陡下缓型高陡层状岩质边坡变形失稳影响试验研究

以云南磷化集团有限公司所属尖山磷矿上陡下缓型高陡层状岩质边坡为工程背景,依据相似理论开展模型试验研究,分析开挖与卸载交替作用对这类型岩质边坡变形失稳的影响。结果表明:上陡下缓型高陡层状岩质边坡随开挖深度的逐渐增加,其对应的位移变形量也逐步变大,边坡整体上表现为上部向下运动,下部受压向临空面方向隆起的变形规律;同时当开挖至一定的深度后,坡面与坡中均会发育较多的走向裂缝,且随着开挖深度的不断增加,其不断向坡体深部延伸发展。在整个开挖过程中,坡体中会发育形成"平面与圆弧面复合型的潜在最危险滑移面,且表现为滑移-弯曲-剪切的变形失稳破坏特征。对边坡开展的浅部卸载作用效果不理想,虽其位移变形量有所减小,但没有改变坡体整体的变形失稳趋势,对边坡施加的深部卸载作用效果非常明显,使坡面及坡顶产生的裂缝几乎完全消除。研究结果可为中国西部大开发过程中面临的上陡下缓型高陡层状岩质边坡的预警预报与治理设计提供参考。     

路基土钉支护加固的数值分析

建立路基土钉支护加固的数值分析计算模型,对边坡土体的变形及土钉的受力进行分析,数值结果表明:随着边坡开挖深度增加面板位移加大,土钉轴力增加.基于此数值分析建议在工程实际中土钉不等长布置会得到更好的支护效果与经济性.     

挖方边坡变形机制的离心模型试验

依托小磨高速公路的K110+295～K110+410段挖方边坡,基于自重情况下的土坡离心模型,观察边坡的破坏过程,并记录坡表关键点的位移变化情况,探讨挖方边坡的变形机制及破坏机理。结果表明:在自重的作用下,挖方边坡的坡顶首先出现裂缝,随后向坡内扩展,同时坡内产生多条裂缝,最终边坡沿着土体与基岩接触面以近似圆弧滑面剪出,表现为以剪切破坏为主的剪切-拉裂组合破坏模式。边坡的破坏过程根据坡表监测点的位移变化规律可以分为相对匀速变形阶段、加速变形阶段和破坏后阶段。最后采用数值模拟获得的位移场和最大剪应变分布图验证了模型试验的合理性。     

地震荷载作用下二元结构反倾开挖斜坡的变形破坏模型试验

选取彭州市龙门山镇王家坪滑坡所处斜坡作为二元结构反倾开挖损伤斜坡的典型实例,进行了地震荷载作用下变形破坏的室内物理模型试验。结果表明,开挖加剧了斜坡在地震荷载作用下的变形破坏。从破坏形式来看,反倾斜坡的坡变形破坏分为2个部分,一为浅表覆盖层的整体滑动,二为反倾岩层受浅表覆盖层滑动牵引而发生倾倒—崩塌,与野外调查结果吻合。从整个变形破坏过程来看,可以划分为以下阶段:地震初始阶段(浅表覆盖层与基岩接触面逐渐贯通过程)—浅表覆盖层滑动启动阶段—浅表覆盖层全面滑动及基岩牵引—倾倒阶段。试验重现和揭示了斜坡的变形破坏过程和规律。     

施工期乌东德水电站左岸尾水边坡实测变形及支护受力特性

乌东德水电站在施工期间,其左岸尾水边坡曾出现过较大变形,为保证水电站的长期正常运行,分析了该期间乌东德水电站边坡岩体变形、锚杆应力、锚索锚固力、表面变形的变化特性,分析了发生变形的主要部位和深度范围,评价了边坡稳定状况,阐释了监测成果与边坡开挖支护的相关性,揭示了边坡发生较大变形的最主要原因.结果表明,变形主要发生在f...     

浅埋偏压隧道边坡稳定性分析

基于有限元软件建立三维弹塑性模型，依托某隧道边坡工程，探讨了"锚杆+抗滑桩"联合支护参数对边坡稳定安全系数以及最大剪应变的影响，进而得到最佳支护方案。通过现场监测结合数值模拟，对比了有无该支护方案下边坡及隧道的围岩变形特征，利用抗滑桩应力与锚杆轴力的分布特征，再次明确该方案的支护效应。结果表明：最佳支护方案为方案A （抗滑桩14 m、锚杆14 m），支护后的边坡安全系数显著提高，抗滑桩与锚杆相比对边坡的安全系数影响更大；相较于无加固工况，联合支护下边坡的水平位移与竖直位移显著降低，土体变形区范围明显缩小；抗滑桩体主要承受压应力，最大值出现在桩中部，总体呈现"中端大，上下两端小"的分布模式；锚杆轴力随着锚固深度增加呈现线性减少趋势；隧道变形实测数据与数值模拟结果基本吻合，联合支护方案对控制隧道变形有显著效果。     

蓄水初期库岸边坡稳定性研究

以九甸峡库区某库岸边坡为例,采用GPS对该边坡进行高精度、连续性的位移监测,研究水库蓄水初期库岸边坡稳定性的影响因素。结合滑坡具体的工程地质条件和变形特征,采用边坡熵分析不同库水位条件下的库岸边坡的稳定性。结果表明,蓄水初期库岸边坡受库水位及蓄水速率影响较小,整体上较为稳定;滑体中部变形较大,变形速率具有逐渐变小的趋势;变形破坏模式为中部分块、分级牵引后缘的蠕变破坏特征。针对滑体的变形特征,提出合理的治理措施,对类似工程具有借鉴意义。     

基于PFC-Geostudio耦合的边坡降雨变形破坏研究

为研究降雨条件下边坡的变形破坏情况,建立典型边坡模型,通过有限元软件Geostudio进行渗流分析,将不同降雨强度下的边坡土体的含水量情况导入至颗粒流方法中,根据颗粒位置修改其重度、及接触参数,并对渗流区域施加渗流力,当降雨强度大于边坡入渗速度时,增加考虑坡面径流对颗粒的拖曳作用,分析了不同降雨强度下边坡变形情况以及滑坡破坏过程。研究表明,发生降雨时,边坡变形主要为沉降,最大变形产生在坡顶位置;当降雨强度较大时,坡脚颗粒会由于冲刷作用发生滑动,并诱发后部边坡土体发生渐进式牵引式滑坡。