互层倾倒边坡岩层折断深度对挠度的影响分析

针对互层反倾岩质边坡倾倒破坏问题,在综合考虑软岩和硬岩力学性质差异的基础上提出了"组合悬臂梁"模型,并对各悬臂梁进行了力学分析。依据最大拉应力破坏准则建立平衡方程,计算出硬岩岩层的折断深度,并利用"分段叠加法"给出了组合岩层坡表处挠度计算公式。根据澜沧江苗尾水电站库区左岸一典型反倾软硬互层岩质边坡岩体参数,研究折断深度对组合岩层挠度的影响,结果表明:硬岩岩层折断深度越大组合岩层坡表处挠度越大;折断深度一定时,随着软岩与硬岩厚度比的增大、弹性模量比减小,组合岩层挠度增大;组合岩层挠度较大区域集中在岩层倾角60°附近,推测组合岩体岩层倾角接近60°时容易发生倾倒变形。     

龙滩水电站蠕变岩体非开挖区边坡稳定性分析与评价

通过对龙滩水电站蠕变岩体非开挖区边坡变形机制和倾倒破坏模式的分析与计算，对蠕变岩体非开挖区边坡自然状态及受施工道路开挖影响条件下的稳定性进行了综合评价，并对边坡在水库蓄水过程中和运行期可能产生的变形破坏方式及稳定性进行了预测。     

反倾层状岩质边坡倾倒破坏的离心模型试验研究

针对反倾层状岩质边坡倾倒破坏机理认识的不足,采用平板玻璃作为相似材料,开展不同边坡坡角及岩层反倾角组合条件下的多组离心模型试验;结合图像量测技术,综合分析坡体在离心加载条件下变形倾倒特征,提出反倾层状岩质边坡典型倾倒破坏模式和倾倒破裂面位置的确定方法。研究表明:坡体倾倒变形主要发生在破裂面以上,坡趾岩层起到抗倾倒作用,变形过程分为位移量稳定增长和位移量加速增长两个阶段;坡体倾倒破坏模式经历坡趾岩层断裂、近坡顶张拉裂缝产生、岩层折断渐进式延伸及裂缝贯通瞬间倾倒4个阶段;边坡坡角及岩层反倾角影响坡体破坏时的临界坡高与破裂面位置,可通过计算位移矢量方向确定破裂面位置。上述研究成果,为反倾层状岩质边坡的破坏理论发展、工程地质灾害评价及防灾减灾提供参考。     

反倾层状岩质边坡倾倒变形影响因素分析

以某水电站反倾层状岩质边坡为实例模型,基于叠合悬臂梁的破坏特点和摩尔-库仑模型,运用UDEC数值分析软件对倾倒变形的相关影响因素进行分析,结果表明:岩层倾角、水平地应力、风化程度、地下水及地震作用是边坡倾倒变形的主要影响因素,边坡坡角和岩层厚度是倾倒变形的次要影响因素;边坡坡角为70°左右、岩层倾角为65°左右是层状岩质边坡倾倒破坏的优势角,即在这两种情况下,边坡将出现较大变形。     

地震作用下岩质边坡变形破坏效应研究

文中以汶川地震灾区公路沿线的裕丰岩边坡为例,采用有限元模拟软件对该高边坡进行模拟分析,研究地震作用下岩质边坡的变形破坏过程。分析了坡体关键位置位移和应力变化,通过分析得出:在边坡水平方向上随着坡深的增大应力会增大,在坡表达到最小。边坡垂直方向上应力会随着高程的增加而减小,在坡顶达到最小,坡脚处最大的发展规律。而且在边坡拐点、转折端会产生应力集中,这些地方是边坡失稳的起始位置。坡体内最大的水平和垂直位移发生在边坡的中上部和坡体表面。上述规律对于防治地震作用下边坡的变形破坏效应具有指导作用。     

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。     

云南苗尾水电站倾倒变形体边坡稳定性分析

倾倒变形破坏是高山峡谷地区反倾薄层状斜坡的典型失稳形式之一。为了分析云南苗尾水电站库区倾倒变形体边坡(QD8)稳定性,对其岩体结构进行调查,并分析了两种破坏形式。采用极限平衡法,计算倾倒变形体边坡在天然、地震、蓄水和暴雨4种工况下的稳定性。结果表明:边坡最小安全系数为1.18,整体稳定性较好;运用离散元法,得到边坡的应力和位移分布,最大位移为0.14 m,存在局部坍塌现象,因此倾倒变形体边坡(QD8)稳定性较好。研究成果可为倾倒变形体边坡稳定性分析提供借鉴。     

水库蓄水作用下倾倒体边坡变形演化特征分析

苗尾水电站坝址区大范围发育由砂岩板岩互层的弯曲倾倒变形体,在水库蓄水后,地下水位升高,导致岩体和结构面软化,抗剪强度降低,容易引发倾倒体的持续变形甚至失稳破坏,进而可能威胁到大坝安全。针对蓄水作用下右岸坝后倾倒变形体稳定问题,采用UDEC离散元分析方法,分析了地下水位升高过程中该边坡的变形演化特征。结果表明,受坡体水位升高影响,边坡倾倒体变形将持续发展,当坡体水位达到1 390 m时,坝头坡体浅层的变形可达到8~18 mm,对大坝变形及稳定性的影响有限。建议现场加强水库蓄水期间的变形监测和地下水位监测,进一步研究水库蓄水与边坡变形演化的内在机制。     

层状岩质边坡动力变形破坏特征的试验研究

以反倾层状岩质边坡为研究对象,通过振动台试验对地震作用下反倾层状岩质边坡的变形破 坏过程进行了研究,观察记录了在不同频率、振幅、持时地震波作用下模型边坡的宏观变形破坏特征。 在此基础上,对模型边坡的变形破坏模式进行了分析。试验结果表明:地震作用下边坡变形破坏特征与 地震动参数密切相关;结构面对边坡的变形破坏有着控制作用;地震作用下反倾层状岩质边坡的变形破 坏模式可概化为:地震诱发———顶部及浅表部松动变形———坡体裂缝发育、扩展及层间错动加剧———顶 部及浅表部破坏加剧———坡脚拉张裂缝扩展及层间错动加剧,引起边坡大规模崩塌溃坏,散落岩体堆积 坡脚。     

隧道开挖作用下反倾层状岩质边坡变形响应分析

反倾层状岩质边坡通常较为稳定,但在开挖扰动等作用影响下容易产生较大的倾倒变形,影响工程施工与建设安全。在西南地区复杂地质条件下对此类边坡进行隧道开挖作业,易发生边坡失稳问题。为此,选取四川汶马高速某隧道进口边坡为研究对象,结合现场勘察、监测数据及数值模拟等手段对反倾层状岩质边坡在隧道开挖影响下的变形特征进行综合分析。结果表明：边坡受内部结构特征控制,隧道开挖后坡底失去支撑,各部位由下而上向临空面倾倒;倾倒体以水平位移为主,位移量值呈现中部大、四周小的态势,且受降雨量影响较大;数值模拟显示边坡在天然状态下为极限平衡状态,隧道开挖后位移由隧道洞口处向上扩展至坡顶,坡内岩体剪切破坏,在类似边坡进行隧道施工时需加强支护。     

唐古栋滑坡变形破坏机制及岸坡稳定性研究

结合坡体结构分析及有限差分计算,研究了唐古栋滑坡在历史上河谷下切过程中边坡应力、应变发展规律,得出了前缘缓倾坡外结构面发育类高边坡变形破坏机制可归纳为"卸荷拉裂—滑移(压致)拉裂—剪断"3段式机制的结论。基于变形破坏机制研究及数值模拟计算,分析出唐古栋滑坡上游侧变形体在楞古水电站下坝段蓄水、地震工况共同作用下,锁固段岩体内应力集中明显、塑性破坏严重,可能导致边坡整体高速失稳。     

岩溶区软岩基底岩质边坡失稳数值模拟研究

软岩基底岩质边坡主要在重力作用、河流下切及溶蚀作用下形成危岩体,斜坡岩体内裂隙发育,贯通性良好,水的溶蚀作用将降低结构面上的抗剪强度,促进危岩的形成。危岩主要受上硬下软的岩性组合、溶蚀作用及风化作用等因素控制。斜坡受灰岩岩溶发育的影响较大,灰岩的力学强度有所降低,是崩塌的易发岩组。该类边坡易发生倾倒式破坏。危岩演化过程中斜坡明显的变形主要发生在斜坡临空面陡崖的端部和软硬岩层交界面附近,在上部硬质岩体重力作用下,下部砂岩变形继续发展,导致软硬岩交界面处裂隙自下而上大量发展。在暴雨及地震工况下危岩稳定性明显降低。对于该类边坡建议采取清除+支撑+锚固的综合防治措施。     

基于卸荷的如美水电站高陡边坡开挖时步响应

通过选取如美水电站消力池典型剖面建立高陡边坡二维模型,使用FLAC3D软件计算该边坡在开挖过程中在不同开挖时步下各关键点的位移,分析不同开挖时步对左右岸边坡位移的影响。有限元分析和数值模拟结果表明:消力池高陡边坡岩体开挖过程中,考虑了不同开挖时步下岩体的破坏情况,岩体破坏区域随着开挖步骤的推进是一个不断增大的过程,当开挖到一定步骤时,边坡关键点的变形和变形速率明显增大;开挖过程中,坡表碎裂岩体或堆积体较为敏感,开挖前需要进行支护,验证后,方能动工。     

差异风化对软硬互层红层边坡变形控制研究

原本处于稳定的红层近水平软硬互层工程边坡,经过近5 a的差异风化,局部会出现掉块现象,对公路的正常运营和行车安全造成威胁。选择具此特征的仁-赤高速元厚边坡为例,通过现场调查,获得该类边坡现场实际变形特征。在此基础上运用底摩擦试验及3DEC离散元数值模拟方法研究该类边坡变形破坏随差异风化的发展过程。结果表明:(1)元厚边坡的变形破坏模式主要为坠落式破坏和倾倒式破坏。(2)差异风化形成的凹岩腔深度对边坡变形破坏起控制作用,当凹岩腔发育深度为1 m时,边坡局部发生变形破坏;当凹岩腔发育深度达2 m时,危岩体发生坠落式或倾倒式崩塌。(3)综合分析边坡岩体结构特征及变形破坏演化模式,提出"清坡+封闭软层+主动防护网+排水工程"的处治方案。研究成果能为赤水红层地区该类型工程边坡的防治方案确定提供理论参考。     

软弱基座型边坡破坏机制的离散元分析

我国西南地区某省某软弱基座型边坡地质条件、坡体结构复杂,边坡临空面陡峭,为边坡变形破坏提供了有利空间。某边坡曾出现失稳破坏现象,经过对边坡工程地质条件以及边坡岩体结构特征调查分析,认为边坡变形破坏主要由下伏软弱层的塑流挤压变形以及上下层的差异风化引起,并在坡肩产生拉裂缝,边坡整体表现为受下伏软弱层控制的倾倒变形失稳破坏模式。采用三维离散元(3DEC)数值模拟软件,模拟边坡变形破坏机制、特征,模拟过程和结果表明,上部岩体拉裂缝的产生和发展受下部软弱岩体的变形导致上部拉应力集中所致,加之上部岩体自身的裂隙发育,由此可能产生整体失稳破坏。     

地震荷载作用下含节理岩质边坡的破坏机理

以汶川地震为背景,采用UDEC数值模拟,以什邡八角镇实测的"5.12"汶川地震波作为原始波形,对地震荷载作用下,含一条节理面岩质边坡滑移、拉裂破坏的过程进行了研究。结果表明:岩石边坡破坏模式为块体沿节理面的滑移破坏,并伴随着上方岩体拉裂破坏;节理刚度主要影响边坡前期相对位移大小及塑性区的产生,其后期拉裂区的扩展模式基本是一致的;节理面倾角较小时,边坡岩体仅在节理与坡顶、坡面交叉区域产生小范围的拉裂破坏,随着倾角的增大,边坡的相对位移及拉裂塑性区都显著增大。     

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。     

龙滩水电站左岸倒倾蠕变岩体边坡稳定与治理

龙滩水电站左岸地下厂房进水口高边坡是典型的倒倾蠕变岩体边坡。倒倾蠕变岩体的坡体体积约1 288万m3,进水口开挖后,将形成最大组合坡高达420 m的倒倾蠕变岩体边坡,该边坡是否会发生弯曲倾倒变形、稳定性如何,成为龙滩水电站工程必须解决的重大工程技术问题之一。文章通过对倒倾蠕变岩体破坏机理进行比较深入系统的研究,提出了评价倒倾蠕变岩体边坡稳定分析的方法及工程防治措施,形成了一整套针对倒倾变形体结构岩质高边坡的综合分析方法和综合治理体系。     

软弱基座型滑坡形成机制离散元数值模拟研究

软弱基座型斜坡具有“上硬下软”的双层坡体结构,其变形破坏方式和失稳模式也较为复杂。为了详细分析该类型边坡的变形破坏机制,以具有此类坡体结构特征的一库区古滑坡为例,在现场调查的基础上,采用地质分析法和离散元数值模拟方法研究天然、降雨和地震条件下边坡的变形破坏过程。结果表明:活跃的地质时期、陡峭的地形、复杂的地质构造和双层的坡体结构特征构成了该滑坡形成的必要条件,降雨和地震是诱发滑坡的主要外界因素;滑坡表现为倾倒变形和滑移－压制拉裂的复合型失稳模式;利用离散元数值模拟研究了坡体在天然重力、降雨和地震等不同条件下的变形破坏过程,计算结果显示降雨和地震均会导致滑坡发生,其中地震型滑坡具有持续时间更短、发生规模更大、运动距离更远的特点。     

具有复杂变形特征的倾倒变形岩体分带及稳定性

倾倒变形是河谷地区层状岩质边坡一种典型的变形破坏方式。星光三组倾倒变形岩体位于溪洛渡水电站库区,变形体范围内地层从寒武系筇竹寺组至志留系连续分布,碎屑岩与碳酸盐岩表现出复杂的倾倒变形特征。为全面评价变形体的稳定性,借鉴《水力发电工程地质勘察规范》,建立倾倒变形分带标准并确定各带的岩体质量级别;在此基础上,综合各类岩体的岩石室内试验成果和坝基岩体力学参数经验值,采用工程类比方法确定出各变形带不同岩性的物理力学参数;选取岸坡强变形区,运用极限平衡方法进行稳定性计算,其结果与蓄水后岸坡表现出的变形迹象吻合。研究结果对倾倒变形岩体的稳定性评价有一定的借鉴意义。