倾倒变形体边坡变形监测与预警实例分析

倾倒变形破坏是岩质边坡破坏的主要模式之一。由于倾倒变形体的破坏机制与滑坡、危岩体等地质体的破坏机制不同,其后缘边界在特定条件下,呈"叠瓦"式不断向后拓展,是一个不断变化发展的界面,现有的计算方法很难完全模拟其变形破坏发展过程。因此对倾倒变形体边坡在施工期过程监测非常重要,通过监测实时掌握边坡变形的发展趋势及范围,为设计动态调整边坡施工方案及指导安全施工提供监测数据支撑,并对边坡安全状况及时预测、预报和预警,避免施工安全事故的发生。     

澜沧江上游亚贡深部倾倒变形体发育特征及形成机制

西南深切河谷陡立层状的岩质边坡中常常发育大规模的倾倒变形体,并且发育深度较大,最深可达２００ｍ～３００ｍ。以澜沧江上游亚贡深部倾倒体为例,通过现场调查与平硐勘测,结合倾倒变形的工程地质研究方法,深化分析了深部倾倒变形体岩体产状变化,岩体完整程度及结构面发育特征。研究表明:该边坡内发育多处倾倒折断带,高高程岩体变形剧烈,靠近河床部位倾倒现象不明显;倾倒体的发育深度由高高程向低高程逐级降低;研究边坡的倾倒强度可分为强倾倒体与弱倾倒体;同时得出了其形成机制与卸荷回弹－弯曲变形－折断破坏的演变过程。     

基于离散元技术的软硬互层斜坡动力响应及失稳机理研究

为研究不同岩层倾角陡倾顺层软硬互层斜坡在地震作用下的动力响应及失稳机理,以汶川地震中干磨坊滑坡和水磨沟滑坡为原型,结合三维离散元技术开展两种软硬互层斜坡对比分析。动力响应分析结果表明:在相同地震荷载作用下,陡倾软硬互层60°斜坡模型的PGA(峰值地面加速度)放大系数随着高程的增加表现出非线性增长,在坡顶动力响应最为强烈;陡倾软硬互层80°斜坡模型PGA放大系数随着高程的增加表现出先增大后减小再增大的节律性变化,在坡高1/3处和坡肩部位动力响应最为强烈。失稳机理分析结果显示,在地震荷载作用下:陡倾软硬互层60°斜坡模型发生滑移-弯曲式溃滑,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①裂缝扩展-层间错动阶段、②坡脚岩体弯曲隆起阶段、③上部岩体横向滑移阶段、④弯曲剪断-整体失稳阶段;陡倾软硬互层80°斜坡模型发生滑移-下部弯曲-上部倾倒式破坏,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①微裂隙扩展阶段、②层间错动-局部裂隙贯通阶段、③下部岩体弯曲阶段、④上部岩体倾倒破坏阶段。     

班多水电站左岸Ⅰ号倾倒体破坏机制分析

分析黄河班多水电站左岸Ⅰ号倾倒体发育的地质环境和倾倒变形体的主要特征:岩层倾角自岸坡水平向里由缓变陡;倾倒、弯曲、拉裂变形显著;弹性波速较低等。根据这些特征,运用地质-力学分析法阐述倾倒体的变形机制;用离散元方法对地质原型进行模拟。分析表明倾倒体的失稳破坏方式主要以沿潜在折断面的剪切蠕滑为主,并伴以沿板理面发生错动、倾倒,最终将以滑坡形式结束整个变形过程。     

溪洛渡库区星光三组岸坡倾倒变形成因机制分析

溪洛渡库区星光三组岸坡发生了严重的倾倒变形破坏,由原本的顺层斜坡变为反倾边坡,像星光三组这类特殊的倾倒变形体由于其成因机制与常规的倾倒变形体不同而受到了许多学者的关注。详细描述了星光三组变形体的工程地质条件、变形破坏特征,并基于数值模拟对该倾倒变形体的成因机制进行了分析。结果表明:星光三组岸坡岩层呈现软硬互层的薄层结构,该结构为倾倒变形的形成提供了物质基础;构造作用与金沙江的快速下切分别为变形体的形成提供了高水平地应力与地形条件;溪洛渡库区星光三组岸直倾倒变形演化过程可划分为卸荷变形、时效变形、灾变失稳3个阶段。     

尖山营不稳定斜坡影响因素与形成演化机理研究

基于地质历史分析法、层序地层学原理、无人机航测、岩体力学等方法,采用宏观与微观相结合、点面结合,以点带面,面中求点、充分利用前人资料、择重进行分析的手段,对研究区的地形地貌特征、影响因素、形成演化机理进行研究。结果表明:①从东侧往西侧来看,总体上具有陡缓相间的三级平台特征;②影响因素可分为地质条件、地层岩性、岩体结构、人类工程活动、降水;③研究区地层软硬相间,发育的地质灾害有崩塌和滑坡两种,对应的形成演化机理也有区别。滑坡:冒落沉陷-变形阶段拉裂变形阶段-蠕滑变形阶段-剪切滑移破坏阶段。崩塌:冒落沉陷变形阶段-拉裂变形阶段-蠕动变形阶段-剪断、倾倒、坐落破坏阶段。本文的研究成果有助于合理开发利用矿产资源,保护矿业权人的合法权益,预测和防治地质灾害的发生,最大限度地减少地质灾害给当地人民群众造成的损失,切实保障箐尾巴组、店子组、小寨组人民群众的生命财产安全,提出科学合理的矿山地质灾害防治措施建议。     

新龙水电站库区倾倒变形体数值模拟分析

新龙水电站是雅砻江上游梯级电站开发甘孜—新龙段4级开发中的第4级电站,是以发电为主的电站。水电站右岸近坝库段大范围发育有倾倒变形体,总体积约1 600万m3。该变形体在水库蓄水后,受地下水位升高、浸泡影响,变形体岩体的抗剪强度指标降低,极易导致变形体边坡失稳,从而对大坝、泄洪(放空)洞、电站引水口等建筑物安全构成威胁。针对该倾倒变形问题,通过对倾倒变形体工程地质特性及失稳模式等分析,建立边坡离散元的数值计算模型,得出岩体倾倒变形特征和变形破坏机理发展过程,从倾倒变形体的变形特征上来看(以地震工况为例),边坡变形体破坏主要位于强倾倒变形体中,弱倾倒变形体破坏不明显。强倾倒变形体主要表现为向临空面方向发生倾倒—弯曲—拉裂—折断的变形破坏模式,先在坡脚及顶部发生剪切破坏,中间形成锁固段,后剪切贯通整体下滑,成果可为倾倒变形体的稳定性评价及工程开挖施工提供借鉴。     

反倾层状岩体倾倒变形发育深度模型的计算分析

为分析反倾岩质边坡弯曲倾倒破坏机理,通过对反倾层状岩体的物理力学解析及悬臂梁极限平衡分析模型的优化,开展反倾层状岩体变形发育深度计算研究。基于流变理论,采用广义开尔文流变模型,以变形发育极限位置处零应变作为发育深度的界定标准,获取了反倾层状倾倒变形体的发育深度。进而,将两种方法推导出来的计算式进行工程实例分析,并与前人的研究成果进行对比分析,探讨其工程实际应用价值。实例计算表明:优化下的悬臂梁模型比广义开尔文流变模型计算的发育深度更接近实际情况;反倾层状边坡倾倒变形破坏发展演化的四个阶段为初始弯曲变形阶段、累计弯曲变形阶段、板裂体折断破裂阶段、破坏阶段。研究成果对反倾层状岩质边坡整体稳定性判别及失稳规模预测具有一定理论意义和参考价值。     

某电厂后边坡岩体倾倒变形特征及失稳破坏模式分析

某电厂后边坡为高陡边坡,且发生倾倒,岩体破碎,边坡失稳将危及电厂安全。针对边坡不同的失稳破坏模式,可以采取相应的防治措施。为对电厂后边坡防治设计提供理论支撑,依据边坡岩体结构、变形破坏型式以及风化、波速等差异,自外向内将边坡岩体分为极强、强、弱3个倾倒变形区。综合分析各变形区边坡的形态、岩性组成等,结果表明:极强倾倒变形区岩体呈散体结构,易发生蠕滑-拉裂式滑坡;强倾倒变形区岩体呈碎裂、镶嵌结构,倾向坡外结构面发育,存在蠕滑-拉裂式滑塌;弱倾倒变形区岩体一般不会出现自身失稳破坏。     

澜沧江上游河谷哑贡倾倒变形体形成机制及过程

陡倾层状岩体的深层倾倒变形是我国西南深切河谷常见的一种地质现象。第四纪以来,伴随青藏高原隆升,强烈的河谷下切是导致这一现象的重要原因。以澜沧江上游河谷哑贡倾倒变形体为例,采用底摩擦重力试验和数值计算的方法,对河谷下切过程中该倾倒变形体的形成机制和过程进行了研究。结果表明:该边坡随着河谷下切、岩体卸荷及边坡应力场的重新分布,岩体中形成了较深的应力松弛区,主应力方向调整为重力方向,应力松弛区中陡倾的层状岩体向河谷方向发生倾倒变形。根据物理试验特征及数值分析结果,倾倒变形演化过程可归纳为:卸荷（回弹拉裂阶段）、变形（裂隙发育阶段）及折断（裂隙贯通阶段）。     

黄河某水电站库区Ⅲ#滑坡形成机制研究

倾倒-变形多发生在逆向层状边坡内,但在近几年工程勘查中发现,陡倾顺向边坡也存在该种失稳模式,研究其形成机制对正确评价工程边坡的稳定性有着重要意义。以西北黄河流域某水电站坝前右岸的Ⅲ^#滑坡为例,在地质勘察的基础上,结合数值模拟和定性分析得出滑坡的形成过程分为河谷下切、坡表卸荷,岩层发生倾倒-变形,滑移-拉裂3个阶段,利用UDEC再现了滑坡的形成过程。利用有限元和离散元计算得到的结果互相吻合,证明了结论的合理性。     

茨哈峡水电站Ⅵ号变形体破坏机制及稳定性分析

阐述茨哈峡水电站Ⅵ号变形体发育的地质环境,描述该变形体的主要特征:岩层倾角自岸坡水平向里由缓变陡;倾倒、弯曲、拉裂变形显著;弹性波速较低;变形体坡面岩体破碎并经常发生垮塌破坏现象;坡顶发育大型拉裂槽及多达几十条的反向错坎裂缝。根据这些特征,运用地质力学分析法及有限元概念模型阐明了变形体的形成机制。通过有限元对地质原型的模拟研究,进一步验证了该变形体的各种变形破坏现象。     

陡倾顺层岩质斜坡动力倾倒变形机理研究

通常认为顺层岩质斜坡动力变形破坏以滑移—拉裂、滑移—弯曲模式为主,但是通过现场调研发现,在陡倾顺层斜坡中存在一类特殊的动力变形破坏方式——倾倒变形。为了得出该类型斜坡动力倾倒变形机理,以四川汶川县水磨沟陡倾软硬相间顺层斜坡在"5.12"汶川地震作用下失稳为例,在充分总结滑坡区工程地质条件和分析其动力破坏特征后,利用二维离散元数值模拟方法开展研究。结果表明:在地震荷载作用下,在斜坡表面PGA放大系数随着高程的增加总体表现节律性变化,在坡肩呈现峰值;斜坡失稳机理为坡内软岩和硬岩差异式拉剪破坏导致层面抗剪强度急剧降低,岩土体沿优势层面下滑;由于坡体下部岩层锁固作用,坡体向下滑动受阻,坡脚附近岩土体翘曲隆起,而坡顶震裂松弛岩土体在巨大地震惯性力下沿优势结构面滑动剪出过程中,受坡肩"关键块体"阻挡而向临空面发生倾倒变形,整个斜坡发生滑移—下部弯曲—上部倾倒式失稳破坏。研究成果为类似地区的边坡工程地震失稳分析提供参考和依据。     

某古碎石土滑坡复活机制与稳定性研究

为研究某碎石土滑坡复活机制及主要诱发因素,通过工程地质分析、监测和数值计算,分析了其成因机制与发育规律,利用监测数据分析了滑坡位移与降雨量之间的对应关系,揭示了碎石土滑坡变形机制以及诱发因素,分析了降雨对碎石土滑坡稳定性的影响。得出以下结论:该滑坡是多期复合型滑坡,具有牵引破坏特征,且监测数据结果分析表明,滑坡变形与降雨具有较好的对应性,降雨是滑坡的主要诱发因素。运用研究结果对滑坡进行了稳定性分析,结果表明滑坡稳定性较好。     

三峡库区水位变幅对奉节何家坡滑坡稳定性影响分析

为了更好地研究在三峡库区增大库水降幅条件下奉节何家坡滑坡稳定性,预测评判其发展趋势,通过现场地质调查和勘探,分析了何家坡滑坡的变形模式与形成机制,并考虑了库水位骤降作用。利用Geo Studio有限元分析软件对滑坡在增大库水位变幅的极端工况下进行渗流场模拟与稳定性计算。研究表明,何家坡滑坡变形主要集中在坡体前缘与中部,表现为逐级牵引式变形破坏,库水位降幅1.2 m/d条件下整体处于基本稳定状态。随着库水位下降速率增大,滑坡稳定性系数不断降低,属典型的动水压力型滑坡。     

阶地型降雨滑坡的发育特征及成因机制分析——以大仁烟村滑坡为例

为探索降雨因素—河流阶地孕育滑坡的相关性,更深入地认识这类河流岸坡的变形破坏过程,在广泛分析大仁烟村滑坡地质结构的基础上,研究阶地型滑坡的失稳控制边界以及变形失稳机制模型。结合滑坡地质调查,利用有限元数值软件对降雨条件下的斜坡稳定性进行了模拟分析,进一步对降雨条件下斜坡的应力场、应变场和位移场进行了综合分析。研究结果表明:(1)中陡的地形、结构松散且易软化的阶地堆积体物质,以及陡倾的控制性结构面为该滑坡的形成创造了地质条件,而强降雨是主要触发因素;(2)滑坡剪出口位置位于坡脚施工开挖区域,滑坡的滑带位置位于强、弱风化基岩接触部位,岩土体的失稳高度达到200 m;(3)通过降雨条件下的应力、应变、位移场变化,推断其形成机制属于降雨作用下的推移式滑坡,滑体造成坡脚的桥墩瞬间被剪断。这些分析对阶地型降雨滑坡失稳机制的研究及稳定性评价具有一定的意义。     

金沙江乌东德库区必油照滑坡稳定性分析

在详细分析金沙江水电站库岸滑坡地质结构和区域地质环境的基础上,结合地层产状、水文气象等因素,利用Ansys和Flac~(3D)建立必油照滑坡地质模型,利用强度折减法与有限差分程序进行多工况下的全过程动态数值模拟。计算坡体由初始化自重平衡作用到临界滑移失稳状态全过程的位移、速率变化趋势,分析滑坡破坏模式与滑移特征,并由剪切应变增量云图确定滑移面。通过数值模拟,阐释了滑坡破坏演化特征和失稳机理。坡体塑性变形与位移分析结果表明:滑坡在天然状态下基本稳定;在连续高强度降雨状态下欠稳定,局部失稳滑塌的可能性很大,这与现场调查分析的结果一致。利用Flac~(3D)进行滑坡稳定性分析和评价简单、可行,且更加直观、方便,具有传统极限平衡法所无法比拟的优势。     

云盘头滑坡变形破坏机制研究

缓倾顺层岩质边坡由于其岩层倾角较缓,具有不易察觉其失稳且识别难度大的特点。以一个典型的缓倾顺层岩质边坡(贵州云盘头滑坡)为例,基于工程地质勘察,建立边坡地质模型,并结合底摩擦试验、二维离散元和有限元模拟等方法,探讨云盘头滑坡的变形破坏机制。结果表明:云盘头滑坡的变形破坏过程可分为微裂纹发育阶段、裂纹拓展阶段、滑体变形阶段与完全破坏阶段,并在坡脚存在关键块体;滑坡形成的主要原因是,坡体经过开挖导致软弱夹层出露,坡体内部发育垂直于软弱夹层的拉裂纹并将滑体分割成块体,随着坡脚关键块体向临空面滑移,后部次级块体随之移动并产生多米诺骨牌效应导致坡体发生整体滑移,变形模式属于典型的滑移-拉裂式。研究成果为探究缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏有现实意义。