基于容重增加法和超载法在边坡稳定性评价中的应用

容重增加法和超载法的原理是保持粘聚力c及内摩擦角不变,通过逐步增加土体重度的方法使土体达到临界状态。采用超载法进行稳定性计算时,由于允许条块间出现拉应力,导致其计算的稳定系数偏大,由此带来安全隐患,用有限元容重增加法数值模拟的结果验证了这一点,并提出了改进方法。     

温度对混凝土力学性质影响的颗粒流模拟研究

为探索混凝土在热力耦合作用下的宏观力学性质和微裂纹的变化规律,采用PFC软件中的热模块,对5种温度下的混凝土试块进行了数值模拟分析.研究结果表明:(1)温度和峰值强度呈现负相关关系,单轴抗压强度和弹性模量随温度的变化服从幂函数关系,且温度对于强度和变形参数的影响不同,强度相较于变化参数而言,对温度更加敏感.(2)随着温...     

基于颗粒流的顺层岩质边坡稳定性分析

边坡稳定性评价是水电站库区建设及安全运行的一项关键内容。针对颗粒流方法在边坡稳定性分析的定量研究,以青海省某水电站库区边坡为研究对象,构建颗粒流模型,采用强度折减法分析评价边坡稳定性,并模拟得到边坡从变形到失稳破坏的全过程,从变形过程和变形特征方面分析了边坡的失稳破坏机理。结果表明：砂岩层未发生滑动,滑动面为砂岩层和板岩层的交界面,滑面中出现的裂纹主要以拉剪裂纹为主;边坡坡脚对抑制边坡变形起到关键作用,在施工时应尽量避免切脚开挖,研究结果与滑坡变形破坏实际较为相符,可为水电站边坡施工及安全运行提供参考。     

岩质边坡倾倒破坏模式与机理分析

通过对国内外已报道的近80个倾倒边坡实例进行统计,从岩体几何形态、工程地质特征和失稳诱因3个方面分析归纳了边坡倾倒的变形演化规律和破坏特征.以地质力学分析模型建立为出发点,提出了一种更为全面的边坡倾倒分类系统;并结合典型倾倒边坡实例,从工程地质的角度阐述了各失稳模式的演化特性和机理.新的分类系统拓宽了边坡倾倒破坏的研究...     

软硬岩互层边坡的破坏模式及稳定性研究

采用FLAC^3D强度折减法研究软硬岩互层边坡在不同岩层厚度组合h、不同岩层倾角下边坡的破坏模式和稳定性系数k。结果表明h对边坡的破坏模式影响较小,θ对边坡的破坏模式影响明显①水平层状边坡破坏模式为滑移—压致拉裂;随着θ的增大,顺倾向边坡破坏模式为滑移—拉裂、顺层滑移、滑移—溃曲、弯折—溃曲;直立边坡为弯折—崩塌破坏模式;反倾向边坡为滑移—溃曲和弯折—倾倒破坏模式。②缓倾向顺层边坡中,h的变化对边坡k影响很小,k由靠近坡脚处的软岩决定;其余层状边坡中,当软岩厚度不变时,k随着硬岩厚度的增大而增大,当硬岩厚度不变时,k随着软岩厚度的增大而减小。③随着θ的增大,顺倾向边坡中,k曲线呈现出先减后增的形状;反倾向边坡中,k曲线呈现出先增大后减小再增大的形状;软硬岩互层边坡总体稳定性趋势为,近直立层状边坡>陡倾向顺层边坡>反倾层状边坡>近水平层状边坡>缓倾向顺层边坡。     

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。     

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。     

滑坡渐进破坏运动过程的颗粒流仿真模拟

采用颗粒流离散元模拟滑坡的变形破坏全过程,不需要假定滑动面的位置和形状,颗粒根据所受到的接触力调整其位置,最终从抗剪强度最弱面发生剪切破坏。白河滑坡是受强降雨影响诱发的上部顺层、下部微切层的大型古基岩滑坡,滑坡的发生是其独特内外因共同作用的结果。据现场调查资料,总结了滑坡的成因与形成机制。运用基于离散元法的颗粒流（PFC）程序,引入平行粘结模型,通过数值模拟,确定滑带土细观参数与宏观力学性质的关系;据此建立滑坡模型;然后,运用颗粒流离散元法对滑坡运动渐进全过程进行数值模拟,对滑坡不同关键部位进行位移、孔隙率变化及应变监测,阐明其渐进发展过程,明确其时空演化规律。模拟结果表明：上部的土体沿基岩面先出现开裂,导致中部滑体产生剪胀,对下部古滑体产生推挤作用,导致新老崩积堆积区及白河中学食堂地区的失稳,形成整体滑动。通过对白河滑坡发生→发展→破坏的动态演化模拟,可为工程决策提供理论依据。     

紫坪铺水利枢纽左岸坝顶边坡岩体变形破坏模式与稳定性评价

紫坪铺水利枢纽左岸坝顶边坡岩体变形破坏模式主要有沿层间剪切带的压缩变形，表现为上部岩体拉裂破坏、卸荷拉裂、楔体滑动等形式。边坡岩体稳定性按CSMR体系进行分类，结果表明，岩体属于Ⅳ、Ⅴ类。为不稳定至很不稳定岩体。须加强喷锚、锚索、贴坡混凝土等支护处理措施，才能保证施工安全。     

基于重力增加法的边坡失稳破坏全过程模拟

边坡失稳破坏是渐进积累的过程,采用基于重力增加法的连续-离散耦合分析方法弥补了传统边坡稳定分析方法无法反映边坡岩体启动-滑动-堆积的渐进破坏全过程的缺陷。以红石岩边坡工程为实例,在边坡模型的表层岩体中引入界面单元,建立连续-离散耦合的边坡计算模型,模拟边坡临界破坏状态,得到安全系数和滑裂面,并将计算结果与刚体极限平衡法的分析结果进行对比。通过增加重力加速度,获得边坡失稳破坏的渐进破坏全过程。结果表明:2种方法得到的安全系数一致,最危险滑裂面的位置和形状基本吻合,证明基于重力增加法的连续-离散耦合分析方法用于边坡失稳破坏具有可行性。极限平衡法仅用于分析临界失稳状态,不能预测后续滑块的形成,而连续-离散耦合分析方法能进一步模拟边坡临界失稳状态后的边坡破坏全过程,为边坡治理提供有效参考。     

基于颗粒流的水工混凝土材料宏观力学及细观破坏特征研究

为研究某水库混凝土材料宏、细观力学特征,采用PFC3D颗粒流模拟计算方法,开展了不同掺量的纤维体混凝土模型宏观力学与细观破坏特征分析。研究得到纤维体掺量不影响混凝土模型应力应变走向,且具有四阶段变化特征;当掺量低于1%时,混凝土强度随掺量为递增变化,反之,为递减变化,而峰值应变随掺量变化与强度变化呈相反。混凝土的变形破坏以剪切裂纹为主导,当掺量改变,不影响混凝土张拉裂纹数量,但剪切裂纹在掺量1%模型中为最低。混凝土的裂纹产生具有无序性,但以其中部为裂纹产生根源。混凝土破坏碎片的产生为递进性,即使在峰值应力后阶段,其仍具有承载能力;掺量1%模型破坏碎片尺寸为最小,抵抗裂纹碎片扩展能力最强,能够适配水库各类设施建设。     

红层坝基层间剪切带破坏特征及颗粒流模拟

小南海红层坝基以洪泛平原细粒沉积为主,粉砂岩-黏土岩不等厚互层的岩性组合、构造作用产生岩层屈曲及一定的地下水环境为层间剪切带的形成提供了条件。基于颗粒流理论,采用离散单元法软件PFC2D建立了软弱相间岩层层间剪切带试样的颗粒流模型,对剪切带试样的破坏发展过程进行了数值模拟,分析了剪切带内孔隙比变化、剪切裂隙发展的位置、宽度、角度及间距,模拟结果与A.W.Skempton提出的黏土实验室滑动面发展破坏过程一致。对比了8组不同厚度及延伸长度的剪切带试样的PFC数值模拟试验,结果表明:剪切带厚度及上下所夹硬岩尺寸一定时,试样长度越长,裂隙与层面夹角越小、裂隙间距越大,微裂隙越容易集中在剪切带左右两端;试样长度和上下所夹硬岩厚度相同时,剪切带厚度越大,裂隙间距越大,但裂隙与层面的夹角相近。     

基于赤平投影方法的周宁抽蓄电站边坡块体破坏模式识别

岩质边坡的变形和破坏主要受岩体中发育的结构面控制。采用赤平投影法开展岩质边坡破坏模式分析,可以方便地确定结构面之间的组合关系,实现对典型块体破坏风险模式的识别。以周宁抽蓄电站下库坝址区边坡地质与工程条件为背景,开展基于赤平投影法的边坡随机块体破坏风险模式预测分析。结果表明,边坡具有形成块体破坏的结构面条件,且平面滑移和楔形体失稳是施工期可能面临的主要破坏模式;赤平投影法对边坡破坏模式预测的合理性和适用性通过施工期岩体现实破坏表现得到实践验证。     

基于颗粒流分析的水利枢纽工程中沥青混凝土材料破坏试验研究

使用颗粒流分析软件PFC模拟计算了沥青混凝土材料三轴加载全过程试样应力应变特征.分析了试样三轴峰值应力、变形受围压影响增大效应,变形全过程历经压缩-扩容两阶段,围压增大会导致扩容点滞后,获得了试样破坏全过程裂隙演化特征,残余应力阶段贯通有大裂纹,倾角45°.分析了径高比对试样峰值应力影响,峰值应力与径高比关系呈正相关,...     

西藏某公路岩质边坡变形破坏模拟分析

西藏地区修建道路的地质环境十分复杂,岩质边坡的变形破坏成为影响道路工程最重要的病害之一。通过分析西藏某公路一段岩质边坡的地质环境等因素,采用数值模拟对边坡变形破坏进行模拟,旨在揭示该段边坡常见的病害类型,并提出有针对性的防治建议,以期达到减弱或避免工程病害的目的。     

苗家坝水电站左坝肩永久边坡破坏模式的分析

根据现场勘察和室内分析,苗家坝水电站左坝肩永久边坡岩体中主要结构面有三组,另还有零星随机结构面。根据优势结构面及随机结构面、自然坡面和开挖坡面的产状绘制了赤平投影图。通过对结合结构面的发育情况和其与边坡坡向的组合关系的分析,认为边坡的可能破坏模式主要有两大类,一类为平面滑动破坏模式,另一类为楔形破坏模式。运用赤平投影原理对破坏模式进行了预测。     

坡面侵蚀破坏对黄土边坡稳定性影响分析

分析了斜坡坡面遭受天然降水与人类活动的侵蚀破坏对坡体稳定性的影响,认为坡面裸露的黄土边坡在长期的雨水冲刷与入渗情况下,坡面侵蚀破坏成为滑动面位于土层中的黄土边坡渐进破坏的诱发与促进因素。并对其失稳机理进行了探讨。     

温度对边坡夹层力学性能的影响及破坏机理

为研究温度对边坡夹层力学参数的影响,以膨润土和河砂为相似材料,配制了7种不同配合比的夹层试样,采用改装了加热升温控制系统的应变直剪仪,测试含水率为10%,13%,15%的夹层试样在不同温度时的抗剪强度指标等力学参数,分析其受温度和含水率影响的变化特征及其破坏机理。研究结果表明:在温度相同时,夹层试样的黏聚力和抗剪强度随膨润土含量的减少而减小;膨润土含量较高的夹层试样,其黏聚力和抗剪强度随温度升高呈现出先急剧减小、而后缓慢减小、最后再急剧减小的变化规律,且其关系曲线随含水率的升高而逐渐趋于平缓,最后呈线性下降趋势;温度升高时,夹层试样水合力降低,引起其内部土颗粒之间的微观结构力弱化,导致其黏聚力急剧减小;当温度升高至50 ℃以上时,夹层试样内部土颗粒之间克服微观结构力而产生滑移,导致其黏聚力再次急剧减小,此时夹层试样进入临界破坏状态。因此,黏聚力是影响夹层试样破坏状态的关键因素,可将黏聚力再次急剧减小的起始点视为夹层试样破坏的关键点及其评价指标。     

论层状岩石边坡的倾倒破坏

层状岩石边坡倾倒破坏稳定分析中,应计入上层滞水产生的倾倒力矩,这样才能解释倾倒体的许多不规则现象。对于易发生倾倒的岩体,做有效地排水应是首选的治理措施。