岩石边坡中滑动面水压分布假设的改进

在使用极限平衡法计算岩体边坡平面滑动时，一直沿用HoekE和Bray Jw提出的假设来计算滑动面上的静水压力，即当滑体有竖直张裂缝时，假定竖直张裂缝底部的压力最大，在张裂缝中向上逐渐变小．但这种情况下的水压变化假设存在一定问题．本针对这个问题提出了一种新的水压变化假设，即在滑面的最低点和张裂缝中水位点的水压为0；无论总水位的1／2处在张裂缝中还是在滑动面上，水压力都在该点达到最大．使用这种新的假设将使充水岩石边坡稳定性分析更具科学性．     

顺层岩质边坡滑剪破坏规律研究

为掌握顺层岩质边坡滑剪破坏特征及规律,首先概化了该类边坡地质力学模型,再引入了严格极限平衡分析方法,最后系统性地开展了滑体厚度、边坡高度、陡倾和缓倾结构面倾角及强度对边坡稳定性规律的影响研究。结果表明：边坡安全系数随滑体厚度增加而先减小后增加,存在一个最小安全系数对应的最危险滑体厚度,该最危险滑体厚度随陡倾结构面倾角增加而减小,且随陡倾结构面强度增加而增加,随缓倾结构面强度增加而减小。研究成果可为类似顺层岩质边坡滑剪破坏评价和治理提供参考。     

含锯齿状结构面的岩质边坡稳定性拟动力分析

为了研究含有锯齿状结构面的岩质边坡稳定性，结合锯齿状结构面的剪切强度经验公式，综合考虑结构面参数、锚固效应、地震作用以及地下水位深度等因素的影响，基于改进的拟动力法推导了加锚结构面边坡抗滑稳定性安全系数计算式，并分析了岩石边坡稳定性的影响因素，结果表明：锯齿状结构面的抗剪强度与起伏角呈线性关系，随着起伏角的增大而增大；随着地震系数、滑动面倾角、水位深度、边坡倾角以及土体重度的增加，边坡稳定性降低，随着内摩擦角的增大而提高；锚固力越大，岩体的抗剪强度增大，边坡抗滑稳定性提高，但是锚固角的增大对边坡的稳定性起着负面效应。     

层状岩质边坡临界高度极限分析上限解

为了确定层状岩体边坡稳定的临界高度,把层状岩体视为横观各向同性材料,采用抗剪强度随所求方向与层面之间的夹角线性变化的关系,导出了利用极限分析上限定理计算层状岩体边坡临界高度的方法。应用本方法对文中边坡进行了计算分析,结果表明,对算例中的竖直边坡,岩层倾角在48°~70°时,边坡将发生顺层面的破坏,否则发生切割层面破坏;另外,三峡库区某边坡的计算结果与工程实际相符。该方法可以用于指导层状岩体边坡开挖。     

岩质边坡滑坡机理与稳定性研究

所研究的边坡为露天岩质边坡，已出现多次滑坡，根据对边坡岩体的物理力学性质测试，现场工程地质调查，现场动力学测试及滑体位移观测，提出了确定边坡潜在滑动面的计算模型，确定出了优势滑动面及破坏模式．通过极限平衡及有限元分析计算，给出了合理边坡角．针对现在的滑体和将来的潜在滑体，提出了相应的处理方案和预防措施。     

基于变形分析的3维边坡滑动面搜索新方法

针对3维强度折减法定量化确定滑动面的不足,提出了一种新的3维边坡滑动面搜索方法。边坡岩土体变形只有超过临界值后,才能产生滑裂破坏。因此可以根据3维强度折减法所得的位移场,采用临界位移等值面（即3维滑体与稳定体的分界面）定义临界滑动面。根据特定剖面边界的剪应变增量极大值点确定滑体剪出口位置,据此求解对应的临界位移值。采用自编的FISH程序将临界位移节点3维坐标和对应的位移值输出,通过离散节点网格化搜索滑动面。对不同实例进行分析,包括匀质边坡、坡顶荷载作用下的边坡、含软弱夹层的边坡以及凸面边坡等。研究表明,即使是匀质边坡,其滑动面形状都不能简单地假设为球面、椭球面或对数螺旋面。算例分析也进一步说明了3维强度折减法的优势,即不需要引入滑动面形状,更能真实地反映3维边坡破坏机制。     

顺层岩质边坡多级滑动模式及成因机理分析

为了研究含软弱夹层顺层岩质边坡在降雨作用下的多级滑动模式,基于极限平衡法,对于受控于软弱层及坡体多条陡直贯通裂隙的顺层岩质边坡,全面考虑了坡面倾角(α),岩层倾角(β),坡脚临空面高度(h)和滑面长度(L)边坡几何参数以及滑体重度(γ),滑带强度(c,φ)物理力学参数,建立力学分析模型,通过公式推导确定了在不考虑地震荷载和水力作用条件下,滑带岩土软化及蠕变过程中不同强度参数下边坡的3种类型:整体稳定型,局部稳定型和整体不稳定型,从机理上分析了强降雨过程中整体稳定型和局部稳定型边坡的多级滑动模式,并推导2类滑坡启动时后缘贯通裂隙的临界充水高度和临界降雨强度.结果表明:整体稳定型边坡破坏模式一般为牵引后退式;对于局部稳定型边坡,当贯通裂隙对应的滑面长度L≤Q(抗滑力与下滑力差极大值点对应滑面长度)时其破坏模式表现为牵引后退式,当QLP(抗滑力与下滑力平衡点对应滑面长度)时其破坏模式表现为推移前进式.     

考虑张裂缝的地震边坡屈服加速度计算方法研究

传统边坡地震稳定性分析方法鲜有考虑土体拉裂破坏引起的张裂缝。基于极限平衡-拟静力法建立了水平地震力和竖向地震力作用下的力与力矩平衡方程,运用变分理论获得其临界破坏面及其对应的正应力分布,考虑土体没有抗拉强度建立考虑张裂缝的地震边坡屈服加速度的闭合解答。张裂缝的出现会显著降低地震边坡的稳定性,对于垂直边坡将达到50%。当边坡坡度较大时,竖向地震力向下作用获得的屈服加速度更小,当边坡坡度较小时,竖向地震力向上作用获得的屈服加速度更小。     

顺倾向层状岩质边坡溃屈破坏分析

为了解顺倾向层状岩质边坡的溃屈破坏特性,根据多层层状岩质边坡的溃屈破坏模式,并考虑静水压力和地震的影响,建立了相应的力学模型.采用特殊函数理论进行分析,得出各层岩体溃屈曲线的理论公式,对此类边坡溃屈破坏的临界坡长和破坏位置进行了求解.分析了岩石弹性模量、层间滑动面强度、岩层厚度、层面倾角等因素对此类边坡溃屈破坏临界坡长的影响.针对工程实例的分析结果与实际情况符合较好,证明了该理论的正确性.     

岩质边坡滑坡机理与稳定性研究

所研究的边坡为露天岩质边坡,已出现多次滑坡,根据对边坡岩体的物理力学性质测试,现场工程地质调查,现场动力学测试及滑体位移观测,提出了确定边坡潜在滑动面的计算模型,确定出了优势滑动面及破坏模式.通过极限平衡及有限元分析计算,给出了合理边坡角.针对现在的滑体和将来的潜在滑体,提出了相应的处理方案和预防措施.     

马河崩塌体边坡稳定程度敏感性分析

针对雅砻江楞古水电站边坡稳定性问题,以马河崩塌体边坡为例,选取岩体重度、粘聚力、内摩擦角、水位、地震系数为影响因子,以边坡的安全系数为指标,基于均匀设计开展数值试验,对试验结果进行灰关联分析,得出各因素与边坡安全系数之间的关联系数和关联度。研究结果表明,各因素对边坡稳定性的影响大小依次为内摩擦角水位地震系数粘聚力重度。     

边坡稳定性预测的Bayes判别分析方法及应用

边坡稳定性的分析是一个复杂的系统工程问题.基于Bayes判别分析(BDA)理论并结合工程实际,选用边坡岩体的重度黏聚力、摩擦角、边坡角、边坡高度及孔隙压力比等6个指标作为边坡稳定性预测的判别因子,建立边坡稳定性预测的Bayes判别分析模型;以32组边坡实测数据作为学习样本进行训练,建立Bayes线性判别函数;以交差确认估计法对判别准则进行评价以检验模型的优良性,以Bayes线性判别函数计算7个待判样品的Bayes判别函数值.研究表明:Bayes判别分类性能良好,与支持向量机方法有较好的一致性,且预测精度高,交差确认估计的误判率较低,为边坡稳定性预测提供了一种新思路.     

考虑到岩体尺寸效应的深凹岩石边坡角的确定

以喇叭形曲面边坡上环岩体为力学模型 ,分析其临界下滑时的应力状态 ,以库仑准则作为环岩体的破坏准则 ,并考虑到环岩体的尺寸效应 ,推导出了深凹边坡的临界稳定性坡角与岩体的物理参数 ,及边坡水平半径之间的关系式。该式反应了深凹边坡的稳定性坡角可随着开挖深度增加而增大的规律 ,为采用减少深凹露天矿底部废石剥离量的凸曲线形边坡奠定了理论基础 ,也为确定其边坡的合理形状提供了基本方法     

岩质边坡稳定分析三维与二维的比较

提出岩质边坡沿软弱结构面滑移一剪切的三维稳定分析方法。在分析模型中,下滑体沿滑动面下滑,在其他的面上则产生剪切破坏。在结构面上满足莫尔库伦破坏准则,把剪切面上的摩阻力向下滑方向投影,由下滑体的力学平衡条件求解出未知力,通过迭代可以求得稳定系数。同时推导了摩阻力倾向与倾角的计算式,编制了相应的程序,并利用这个程序,研究了边坡长度、岩层与坡面夹角等因素对边坡稳定系数的影响,比较了三雏分析与二维分析的差别。     

Directly searching method for slip plane and its influential factors based on critical state of slope

In order to determine the slip plane of slope directly by the calculation results of strength reduction method, and analyze the influential factors of slope stability, a numerical model was established in plane strain mode by FLAC3D for homogeneous soil slope, whose parameters were reduced until the slope reached the critical state. Then FISH program was used to get the location data of slip plane from displacement contour lines. Furthermore, the method to determine multiple slip planes was also proposed by setting different heights of elastic areas. The influential factors for the stability were analyzed, including cohesion, internal friction angle, and tensile strength. The calculation results show that with the increase of cohesion, failure mode of slope changes from shallow slipping to the deep slipping, while inclination of slip plane becomes slower and slipping volume becomes larger; with the increase of friction angle, failure mode of slope changes from deep slipping to shallow slipping, while slip plane becomes steeper and upper border of slip plane comes closer to the vertex of slope; the safety factor increases little and slip plane goes far away from vertex of slope with the increase of tensile strength. Foundation item: Project(20060533071) supported by the Doctoral Program Foundation of Higher Education of China; Project (20060400264) supported by China Postdoctoral Science Foundation; Project (50774093) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (1343-74236000014) supported by Graduate Student Innovation Foundation of Hunan Province, China     

条形荷载下加筋边坡稳定影响因素敏感性分析

结合12 m高土工格栅加筋边坡算例,通过有限元程序Midas/GTS 4.0,对条形荷载作用下边坡加筋与未加筋时的安全系数、最大水平位移与竖向沉降进行了对比分析.根据正交分析方法对10种影响因素,即粘聚力、内摩擦角、填土重度、坡比、坡顶荷载、荷载距离坡顶处间距、荷载宽度、土工格栅长度、格栅弹性模量、格栅铺设层数对加筋土边坡稳定影响因素的敏感性进行分析,给出了各个因素的敏感性顺序.计算结果表明:土体内摩擦角、粘聚力与荷载宽度对边坡稳定性影响最为显著.     

考虑岩土体变形的边坡临界高度上限解

考虑岩石和土体变形，取对数螺旋面为破坏面，利用塑性力学中的极限分析方法对边坡的临界高度进行了研究,由库仑材料相关联流动法则推得了变形破坏区的速度场．由变形破坏机构得到了边坡临界高度上限解随坡角及岩土内摩擦角的变化规律．并通过比较发现：变形破坏机构对应的上限解略小于刚体平动机构对应的上限解，略大于刚体转动机构得到的上限解．     

Comprehensive analysis of slope stability and determination of stable slopes in the Chador-Malu iron ore mine using numerical and limit equilibrium methods

One of the critical aspects in mine design is slope stability analysis and the determination of stable slopes. In the Chador Malu iron ore mine, one of the most important iron ore mines in central Iran, it was considered vital to perform a comprehensive slope stability analysis. At first, we divided the existing rock hosting pit into six zones and a geotechnical map was prepared. Then,the value of MRMR (Mining Rock Mass Rating) was determined for each zone. Owing to the fact that the Chador-Malu iron ore mine is located in a highly tectonic area and the rock mass completely crushed, the Hock-Brown failure criterion was found suitable to estimate geo-mechanical parameters. After that, the value of cohesion (c) and friction angle (e) were calculated for different geotechnical zones and relative graphs and equations were derived as a function of slope height. The stability analyses using numerical and limit equilibrium methods showed that some instability problems might occur by increasing the slope height.Therefore, stable slopes for each geotechnical zone and prepared sections were calculated and presented as a function of slope height.     

考虑岩土体变形的边坡临界高度上限解崔新壮

考虑岩石和土体变形，取对数螺旋面为破 坏面，利用塑性力学中的极限分析方法对边坡的临界高度进行了研究.由库仑材料相关联流动法则推得了变形破坏区的速度场.由变形破坏机 构得到了边坡临界高度上限解随坡角及岩土内摩擦角的变化规律.并通过比较发现：变形破坏机构对应的上限解略小于刚体平动机构对应的上 限解，略大于刚体转动机构得到的上限解.