裂隙岩质高边坡开挖加固施工稳定性有限元分析

以重庆市金佛山水利工程取水口裂隙岩质高边坡为例,从边坡形态规模、变形破坏机理及安全性的角度,结合开挖加固过程中的位移、潜在滑动面、剪应变等的变化,研究了裂隙岩质高边坡在分级开挖、边开挖边加固施工过程中的岩体变形及其稳定性。结果表明,边坡在分级开挖、加固施工过程中的整体安全性及边坡位移满足《水利水电工程边坡施工技术规范》要求;加固完成后边坡的可能破坏形式为深层滑动,滑弧上部为拉裂段、中部为直线段,坡脚为圆弧段;第一级开挖后边坡顶部位移发生突变,但在接下来的施工过程中变形逐渐趋于稳定;加固后边坡安全系数明显提高,边坡整体是稳定的。     

澜沧江上游某水电站边坡特殊倾倒模式破坏机理研究

对澜沧江上游某水电站下坝址两岸高边坡坡表地质调查,发现边坡存在一种倾倒—滑移—倾倒的特殊组合倾倒模式。结合离散元数值模拟分析,发现其变形破坏过程为下部岩体在自重及上覆岩体的压力作用下向临空面倾倒折断、中部岩体在平行于坡面的不连续结构面拉裂贯通后向下产生滑移并为上部岩体腾出空间、上部岩体在自重作用下发生倾倒弯曲破坏,整个变形破坏为先下部后上部的顺序,各部分变形产生的位移从下至上逐渐减小,该结论为类似工程的开挖提供了理论依据。     

岩质边坡混凝土置换洞变形特点及加固效果分析

为研究岩质边坡的混凝土置换加固效果、置换洞混凝土的变形及应力分布规律,采用有限元软件ANSYS建立了边坡及置换洞数值计算模型,根据有限元强度折减法,利用软件的Solid65单元及其相应的屈服准则,模拟置换洞混凝土的本构关系,并采用ANSYS软件相关功能对置换洞开挖及混凝土回填的施工过程进行模拟,计算得边坡加固前后的稳定安全系数,分析了边坡在临界稳定状态下置换洞混凝土的变形和应力分布规律及混凝土拉裂和压碎破坏的部位和方向,并将Solid65单元与D-P屈服准则的计算结果进行了比较。结果表明,在临界稳定状态时边坡出现了明显的大变形趋势,置换洞在临近稳定状态下的破坏形式主要为拉裂破坏,局部区域为压碎破坏,与D-P屈服准则相比,Solid65单元更能反映混凝土的实际破坏状态。     

某水库厂房边坡蠕滑体稳定性分析

针对某水库厂房边坡在降雨、开挖、管理房施工等因素综合作用下出现持续变形并形成蠕滑体的问题，结合边坡工程地质情况，阐述了其变形破坏特征、变形原因及破坏模式；采用变形、应力、渗压等原位监测手段，详细分析了边坡在开挖前后、支护治理过程中的变形，指导了边坡的开挖及支护；最后通过FLAC^3D数值模拟，分析了边坡的稳定性现状与变形规律，结果与现场实际情况相吻合。支护措施完成后，边坡的稳定性得到显著提高，可为类似工程边坡的监测、稳定性分析及支护设计提供参考。     

金佛山水库左岸岩质高边坡稳定性分析

以重庆市南川金佛山水库左岸岩质高边坡为例,采用极限平衡法、赤平极射投影图解法及工程地质分析法综合分析了原始边坡稳定性状况、设计开挖加固方案对边坡稳定性影响及地震作用下潜在滑坡破坏机制。结果表明,原始潜在滑坡上部为滑移—压致拉裂式破坏机制,下部为塑流—拉裂式破坏机制;开挖边坡前缘强风化、强卸荷岩体有利于边坡稳定,采用锚喷混凝土支护的设计加固方案效果显著;按基本烈度Ⅶ度进行工程抗震设防时边坡整体安全,大规模惯性失稳可能性较小。     

某水电站放空洞进水口边坡稳定性数值模拟分析

针对某水电站放空洞进水口高边坡存在倾倒和滑移拉裂或滑移致拉裂块体破坏的可能性问题,采用FLAC有限差分法技术和极限平衡法,分别从边坡的应力、变形、塑性区发展和块体稳定性方面综合评判了高边坡的整体稳定性,结果表明该边坡整体稳定性良好.     

白鹤滩水电站典型顺层岩质高边坡稳定性评价

为分析白鹤滩水电站顺层岩质高边坡的稳定性,采用地质力学模型试验与FLAC~(3D)数值计算两种方法对边坡稳定性进行评价。试验得到了边坡的变形特征及变位值,整体稳定安全系数K_(SC)=1.450~1.575,控制性结构面为层间层内错动带C_(3-1)。试验结果表明,边坡的破坏模式为顺层的滑移—拉裂破坏,安全稳定性较好,置换洞加固措施有效。研究成果可为类似边坡稳定性评价提供参考。     

溪古水电站消力池边坡降雨条件下渗流场三维有限元分析

针对因公路改线在坝顶高程附近开挖溪古水电站消力池高边坡时雨季曾出现局部塌滑破坏、边坡顶部变形较大并出现明显的坡面拉裂缝等问题,基于饱和—非饱和渗流理论,建立了该边坡渗流分析三维有限元模型,模拟了坡面张拉裂缝等入渗通道和内部主要结构面,根据坝址气象资料拟定了典型降雨过程线,研究了该边坡在降雨条件下的渗流场及其变化规律,并计算分析了工程治理措施对边坡渗流场的影响。结果表明,同时封闭后缘透水带和坡面张拉裂缝等入渗通道可显著减小坡体暂态饱和区,且暂态饱和区向坡内延伸的垂直深度最大可减小约15 m,有利于提高边坡稳定性。     

夹岩水利枢纽工程左岸边坡施工期变形分析

夹岩水利枢纽工程左岸泄洪洞洞室群布置区域为顺层边坡,其间发育有RJ₁～RJ₅软弱夹层和F₅、f₁₅、f₁₇等断层,在施工后边坡存在滑动破坏的风险。基于左岸边坡地质资料对施工期监测数据进行分析,并对边坡开挖和支护全过程进行数值模拟计算,阐明了边坡变形规律和控制因素,监测数据和数值模拟结果均表明施工期及开挖完成后边坡整体稳定,其开挖和支护设计是合理的。     

澜沧江上游典型倾倒—滑动组合型滑坡特征及形成机理的数值模拟

鉴于目前倾倒-滑动组合型滑坡的变形特征及形成机理研究尚少,以云南省澜沧江上游两处典型的大型倾倒-滑动组合型滑坡(争岗滑坡、根达坎滑坡)为例,通过现场工程地质调查,分析了该类滑坡发生倾倒变形破坏的基本特征,并利用离散元模型对其形成机理进行数值模拟。结果表明,该类倾倒变形主要发育在临空条件较好、软硬岩体相间、较广范围硬岩、岩体倾角大于75°的边坡中;岩体依次经历弯曲、倾倒、折断、坠覆,从而形成倾倒体;硬岩内受剪切作用发育多条顺坡向软弱层带;折断面相继贯通,且超过其抗剪强度,坡体沿倾倒折断面及软弱层带发生滑动破坏,进而形成滑坡。     

某料场逆层岩质边坡开挖过程数值分析

为研究逆层岩质边坡在开挖过程中的各种响应与稳定性,建立某料场逆层边坡开挖有限元模型,分析该料场边坡在开挖施工过程中的位移、稳定安全系数和滑裂面变化趋势。计算结果表明,开挖对边坡上部岩体变形影响很小,对中部和下部岩体变形影响大;开挖过程中边坡稳定安全系数逐渐减小,开挖后边坡稳定性较好;随着开挖深度的增加,滑裂面上缘起点逐渐远离开挖面,而剪出口始终位于坡脚,以此确定了不同开挖深度的重点监测区域;可采用剪应变来描述料场开挖造成的岩体损伤,并将边坡损伤等级划分为3级。研究成果可为该料场后期施工过程中的稳定性监测和加固措施采用提供参考,也可为类似工程提供借鉴。     

基于FLAC3D的泸定泄洪洞出口边坡稳定分析

采用FLAC3D对泸定水电站#3泄洪洞出口高边坡进行了开挖稳定性分析。结果表明,边坡在无支护工况下分步开挖时,前二级开挖边坡的应力和变形均较小,但开挖至最后一级时变形较大,需对边坡进行及时支护以约束其不利变形。采取加固措施后,边坡处于整体稳定状态,能满足工程要求。     

软土边坡开挖变形特征与临界破坏范围数值模拟

由于软弱夹层边坡塑性剪切变形是软化参量,在分析边坡临界破坏范围时受到不稳定安全因子影响,无法充分考虑应变软化过程,导致临界破坏范围分析结果不精准。为了解决这个问题,采用了数值模拟方法。通过多点观测方式对巷道断面地质剖面进行观测,统计边坡注浆前后拱顶累计沉降值,分析边坡开挖变形特征。在FLAC3D软件支持下构建应变软化临界破坏数值模型,通过建立Mohr-Coulomb （摩尔-库仑）屈服判据与软化参量之间的关系,反映塑性剪切变形参量的软化特性。计算斜坡安全系数与斜坡滑面间距,以极限均衡理论为基础,结合Geo-slope法获取边坡极限失稳安全系数,以安全系数作为评价指标,对边坡的极限稳定状况进行了研究,并得出了临界失稳范围。以山西省一地质工程为研究对象,由算例分析结果可知,该方法剪应变增量较高,与临界破坏范围三维分析方法一致,且塑性安全系数达到最大值8.0,与实际值一致。     

某工业园区岩质古滑坡复活影响因素及开挖优化方案

古滑坡以相对平坦的地形优势成为山区工程建设的利用场地,但场地建设过程中的不合理开挖利用,可能造成古滑坡复活而影响工程建设。以某工业园区建设开挖过程中引起局部复活变形的侏罗系岩质古滑坡为例,在对其自动化实时变形数据分析的基础上,通过关联度计算确定了坡体开挖为复活变形的主要影响因素。通过离散元强度折减法反演了岩土体的强度参数,并以模拟结果分析了斜坡的破坏模式。由此,基于滑坡岩土体性质的空间分布,设计了满足场地建设要求的3种优化开挖方案,并以边坡稳定性系数与最大水平位移为评价指标,获得了保证边坡安全的最优开挖方案。研究结果对古滑坡场地利用及边坡开挖方案优化有一定的参考价值。     

白鹤滩水电站左岸边坡稳定性分析

为研究缓倾角错动带及断层对白鹤滩水电站左岸顺层岩质高边坡稳定性的影响,以勘I5线地质剖面为例建立力学模型,借助综合法试验模拟岩体内主要地质构造及相关工程措施。在此基础上,再利用RFPA3D有限元数值模拟方法,分析岩体内裂隙萌生、发育、扩展直至贯通的损伤演化过程。结果表明,混凝土置换洞阻碍裂缝沿软弱面扩展成效显著,开挖后工程边坡安全系数为1.62;离心加载法得到的边坡潜在滑移面与物理模型试验得到的裂缝扩展模式基本一致,层内错动带LS337、层间错动带C3-1、断层f101、裂缝J110等软弱结构面共同控制岩体的开裂与边坡失稳。研究成果可为本工程边坡开挖与支护以及类似工程提供参考。     

某水电站库区边坡稳定性及变形失稳机制研究

某水电站库区边坡变形体在水库蓄水后出现持续变形,且变形速率较大。为揭示该边坡在复杂孕灾环境下的失稳破坏机制及稳定性特征,结合该边坡监测数据、地质构造及外界环境变化情况,从边坡灾变机制及稳定性特征出发,探讨在复杂地质条件、水位变动等致灾因子作用下边坡的失稳模式、破坏机制、渐进失稳过程及失稳后风险,同时也对边坡失稳后的风险进行初步评估,认为该边坡仍处于加速变形且不收敛状态,风险较大,结果可为该边坡后续风险预警管理、工程加固处理等提供参考。     

基于剪应变增量的岩质边坡开挖卸荷深度判别

鉴于确定卸荷破坏程度和深度是岩质边坡稳定性分析首先要解决的问题,基于卸荷岩体力学基本理论,提出以岩体剪应变增量确定卸荷分区的方法,将开挖后的岩体划分为剪切变形区、开挖扰动区和应力不变区,并以锦屏水电站缆机平台边坡为例,对开挖过程进行数值模拟计算,通过与卸荷量百分比法的对比分析,验证以剪应变增量为标准判别卸荷深度的合理性,同时表明卸荷破坏程度和深度与岩体结构密切相关,存在结构面的岩体比完整岩体卸荷破坏深度更大。     

数值模拟与实际监测相结合的边坡稳定性分析

鉴于单一利用数值模拟分析边坡稳定性的可靠性不高,应结合相应的监测数据来印证,以某边坡在暴雨工况下的变形破坏为例,基于强度折减理论,首先利用具有多样化建模方式及高精度特点的Rhino 5.0建模软件对边坡建立数值模型,然后通过室内试验、参数反演确定模型参数,再通过FLAC3D分别对该边坡在天然工况和暴雨工况下进行数值模拟计算,最后将数值模拟结果与监测数据对比分析。结果表明,该边坡在天然工况下处于稳定状态,暴雨工况下受持续性降雨影响潜在滑动面岩土力学性质急剧减弱将会发生失稳破坏;数值模拟找到的潜在滑动面与实际监测情况吻合,边坡变形发育阶段与雨水集中期基本吻合。     

董箐水电站厂房边坡加固工程施工

董箐水电站厂房边坡地层为T2b1-2厚层、中厚层砂岩夹泥岩,岩层产状N10°～30°E／SEL25°32°。无大的断裂及褶曲构造发育,裂隙中等发育。边坡开挖稳定性差,下伏基岩为顺向坡,开挖坡角大于岩层倾角,在近SN向裂隙切割组合下,产生顺层滑动的可能性大。介绍了厂房边坡加固工程所采取的加固措施的施工工艺及质量控制要求。     

顺向高边坡与偏压隧洞开挖的稳定性分析

针对顺向高边坡、偏压隧洞工程中岩土参数不确定、地质条件特殊及工况复杂等问题,以涔天河水库扩建工程（#1泄洪洞出口顺向高边坡开挖与偏压隧洞掘进、支护）为例,在描述出口边坡地形、地貌及工程地质条件的基础上,建立了相应的三维数值计算模型。即基于弹塑性理论考虑岩土体的时效特性,在FLAC3D平台上进行了二次开发与数值计算。分析结果表明,围岩和管棚的变形量较小,出口段管棚支护方案基本能维持围岩稳定,但顺向边坡的变形量较大,需预防边坡表层发生破坏;紧邻放空洞未出现贯通塑性屈服区,但管棚两侧应力分布不对称、内侧拱脚应力较大,可能会造成局部失稳,进而对原有工程开挖、支护方案进行了合理优化,可为类似边坡、洞室的施工建设提供安全判据和参考。