堆积层边坡开挖致滑的原位监测试验研究

近年来，随着高速公路、大型水利工程、深基坑工程的兴建，人为开挖边坡引起的工程事故越来越突出，尤其是在以堆积覆盖层为主的西部山区，人类的工程活动已经成为地质灾害的主要诱发因素。为了对切坡开挖诱发下的堆积层边坡的失稳机制有较深入的了解及研究边坡性状随时间变化的一些重要特性，在贵州晴隆选取一个典型的堆积层边坡进行现场开挖试验和原位综合监测。研究结果表明：堆积层边坡在切坡开挖影响下多发为浅层牵引式破坏，滑动变形区为坡面以下0～4m之内，变形量以坡面最大，变形形态为从坡面到坡面以下逐渐减小的松弛变形；此类堆积层边坡切坡开挖的警界临空高度为3m，临空高度超过3m的边坡应采取适当的防范措施；边坡开挖后裸露的堆积层边坡，在强降雨的影响下易发生滑塌事故，应提高警惕。     

类土质高边坡开挖效应的离心模型试验及数值模拟研究

高边坡在开挖过程中具有明显的开挖效应.采用离心模型试验及快速拉格朗日元数值模拟方法对花岗岩全～强风化而成的类土质高边坡的开挖效应进行研究.离心模型试验采用福建省漳(州)龙(岩)高速公路和溪段一边坡原状土样削制而成;数值模拟中采用程序内置的遍布裂缝模型建模.两种研究结果均显示,各级边坡的开挖会对已开挖坡面及未开挖坡面、坡脚产生明显的附加位移和附加不平衡力,有时,这种附加不平衡力会很大,达到原剩余不平衡力的1倍以上,使本已达到平衡的边坡产生新的失稳,这将影响已施工边坡支护工程的稳定性及边坡整体的稳定性.应在边坡工程设计中充分考虑这种边坡开挖效应,使支挡结构的承载能力可以满足多级边坡开挖形成的附加应力要求.     

超高路堑边坡治理工程案例研究I：边坡失稳机制模拟分析

 概要介绍龙岩双永高速公路K227超高路堑边坡的地形地貌、地质条件、变形破坏过程及特征,结合边坡稳定度反分析思路、强度折减法和开挖有限元仿真技术对该边坡变形孕育过程进行模拟分析和定量评估。采用一种基于应力张量差值的增减变化及其变化量的正负分区来确定边坡开挖松弛区的数值方法,解释路堑高边坡开挖卸荷松弛的力学机理;模拟重现了挖方边坡经历稳定性缓慢上升的卸荷回弹阶段、稳定性线性下降的剪切破裂阶段和稳定性急剧下降的失稳破坏阶段的全过程中应力调整、塑性屈服、滑面孕育和变形破坏的演化规律和发展趋势,揭示了边坡由于快速工程开挖扰动,使潜在软弱带充分暴露,并切断坡脚力学支撑,伴随岩土卸荷松弛及强度弱化,产生坡顶岩土张裂变形、深层软弱带剪切蠕动和坡脚沿结构面临空剪出的失稳机制;间歇性降雨入渗的岩土增重及附加水压使滑坡表现出时滑时停的特征;边坡整体处于临界状态,在继续开挖或持续暴雨冲击条件下,可能导致稳定性骤降,从滑动阶段转化为剧滑阶段。最后,对应急抢险对策、治理方案规划及线路调整设想等问题进行讨论与反思,为边坡病害治理提供了理论依据。     

开挖对大觉寺岩坡变形和稳定性的影响分析

对大觉寺边坡的工程地质条件和影响边坡稳定性的因素进行了分析。采用有限元数值模拟的方法对开挖前后边坡的变形和稳定性进行了计算,计算结果表明,该边坡天然状态下稳定性主要受坡面土层控制,开挖后稳定性主要受砂岩控制,边坡稳定性满足安全性要求。     

基于微震监测的顺层岩质边坡开挖稳定性分析

 为评估白鹤滩水电站左岸顺层边坡开挖过程中的稳定性,构建高精度微震监测系统,通过实时监测和分析微震活动特征,圈定左岸边坡主要的损伤区域;借助RFPA有限元数值模拟方法,揭示左岸边坡岩石微破裂萌生、聚集、扩展直至贯通的演化机制,再现典型剖面边坡破坏全过程。研究结果表明：微震活动与开挖扰动密切相关,边坡开挖诱发的微震事件主要分布在大坝拱肩槽附近,沿层内错动带LS331,LS337及断层F17上盘(610～700 m高程)条带状聚集,形成边坡主要的损伤区;边坡开挖卸荷作用下,LS331,LS337及F17等软弱结构面剪应力集中突显,大量破裂单元也沿LS331,LS337及F17持续聚集,导致边坡沿软弱结构面的失稳破坏,计算结果与微震活动空间宏观演化趋势基本一致。研究结果可为边坡后期开挖和支护提供参考,也可供同类顺层岩质边坡稳定研究借鉴。     

开挖边坡变形及稳定性数值分析

采用有限元方法,讨论分析边坡开挖过程中的变形特征,以及边坡的稳定性。研究表明,开挖边坡坡肩转角点先上后下的变形特点,以及揭示了开挖底部的变形规律以及边坡稳定性与开挖深度的变化关系：潜在滑动面呈勺子状或贝壳状。对此类工程的建设具有一定的指导意义。     

构皮滩水电站升船机边坡开挖稳定性分析

以现场地质勘查及室内试验研究成果为基础,采用有限元软件模拟了构皮滩水电站第三级升船机边坡的开挖施工过程,通过对比分析三种不同支护开挖方案条件下边坡的变形形态、最大主应力分布及塑性区分布规律,研究了边坡的开挖稳定性,得到以下结论:锚杆和锚索的支护方案能有效控制局部失稳区域的位移变形形态;锚杆和锚索支护方案能有效控制边坡坡面开挖后的拉应力区;锚杆、锚索支护均能有效控制边坡开挖后的塑性区面积及分布;锚杆和锚索同时施加的支护方案能较好的保障第三级升船机边坡的开挖稳定性。     

锦屏I级水电站左岸坝肩边坡施工期破坏模式及稳定性分析

 由于具有复杂的地质结构,岩石高边坡的变形破坏机制和失稳模式非常复杂。首先采用底摩擦试验研究锦屏I级水电站左岸工程边坡在工程开挖过程中的变形破坏模式。试验结果表明：(1) 变形破坏模式为滑移–拉裂式;(2) 岩体被煌斑岩脉X和f42–9断层共同切割形成不稳定块体,并发生失稳破坏。在此基础上,充分利用FLAC3D软件模拟边坡开挖变形的强大功能,分析边坡在开挖过程中可能的变形失稳模式。数值结果显示,f5,f8,f42–9断层以及裂隙密集带SL44–1和煌斑岩脉X等软弱结构面控制岩体的开裂和边坡的失稳。然后,通过有限元强度折减法计算得到工程边坡在不同工况下的安全系数：天然状态下边坡安全系数为1.277;开挖工况下边坡安全系数为1.152;施加支护措施后边坡安全系数为1.385。     

220 kV盐津变电所开挖边坡变形机制分析

 针对220 kV盐津变电所开挖边坡,通过调查地质条件、分析变形迹象、查明岩土体的应力–应变特性及数值模拟求证等方法,发现影响边坡稳定的不利因素主要是凹状地形地貌、不良地质结构和地下水,指出该边坡整体上为开挖造成的坡体中前部牵引变形破坏,易软化泥岩控制着边坡的整体稳定性。边坡具体变形机制为：(1) 场地开挖形成临空面,坡脚因应力集中在重力作用下发生小规模坍塌;(2) 开挖后阻滑力降低、剪应力增大,发生剪切变形,原已被地下水软化的泥岩因剪切变形的发展导致抗剪强度再次降低,同时受重力牵引,坡体前缘出现裂缝;(3) 受不利动、静水压力作用、坡面临空效应及软化泥岩的控制作用,覆盖层中部拉剪破坏,然后覆盖层中前部随下伏全～强风化泥岩滑动而协同变形。研究变形机制的方法给今后类似研究提供了借鉴意义,并且该实例表明在工程中应重视泥岩的软化特性。     

开挖对边坡变形影响的离心模型试验研究

边坡开挖是工程中经常遇到的问题。采用清华大学土工离心机以及新开发的开挖模拟设备进行了土坡开挖的离心模型试验,测量了开挖过程中边坡位移场的变化。基于位移测量结果提出了一种确定开挖影响范围的方法,分析了开挖后边坡的变形响应。结果表明：开挖后坡体内部根据竖向应变性质的不同可分为开挖松动区、开挖压缩区和无影响区3个区域,不同区域土体的变形特性有所差别。开挖后边坡内部的潜在滑裂面在变形破坏过程中是变化的,从坡体内部向坡面方向移动。开挖条件下边坡表现出明显的渐进破坏过程。