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。     

雅砻江某水电站坝肩边坡稳定性研究

从工程需要出发,在大量现场调研、平硐资料搜集及室内分析的基础上,运用数值模拟软件(FLAC3D及ANSYS)对雅砻江某水电站左右坝肩边坡在不同条件下(天然、降雨及地震工况)的稳定状况进行计算分析,结果表明,左岸坝肩边坡为斜顺向坡,地形较完整,未见整体变形破坏迹象,仅局部块体发生滑移破坏。岩体受构造影响较弱,裂隙以中、陡倾角为主。右岸坝肩边坡为斜反向坡,地形欠完整。主要表现为块体的滑塌破坏、楔形体破坏两种破坏模式。左、右岸坝肩边坡在自然工况、降雨工况以及地震工况条件下均存在局部失稳的可能性,整体稳定性较好。     

某倾倒式危岩降雨情况下稳定性分析

<正>危岩体是工程建设过程中需要引起特别重视的一类地质灾害,其破坏前具有很强的隐蔽性,破坏时具有突发性。本文讨论的某电站Ⅲ号危岩,其下方紧邻宽度约3m的乡村公路,公路下方建设水电站厂房,如果该危岩体在诱发因子(降雨、地震等)的作用下发生失稳破坏,将会对山上居民的交通、人身财产及电站的建设和正常运营产生重大影响。本文对降雨状况下危岩的稳定性情况进行模拟分析。1.危岩地质条件Ⅲ号危岩体高度30m左右,坡度     

作龙寺矿山岩质边坡崩塌形成机理研究

崩塌是一种普遍直观的地质灾害现象,尤其岩质边坡的崩塌对工程具有较大影响。针对河南焦作龙寺矿山崩塌,研究其破坏特征和影响因素。通过实际调研对破坏体结构及崩塌形成机理进行分析,认为崩塌破坏模式主要为卸荷-拉裂(剪切)-滑移式崩塌、卸荷-拉裂-倾倒式崩塌/错断式崩塌、卸荷-拉裂-坠落式崩塌。卸荷-拉裂(剪切)-滑移式崩塌形成机理为人工开挖导致应力场变化,边坡上部岩体形成危岩体,危岩体一面临空且下部有与临空面倾向一致的软弱结构面时,在降雨、自重影响下可能形成崩塌;卸荷-拉裂-倾倒式崩塌/错断式崩塌形成机理为长柱状的危岩体在静水压力、重力、地震力影响下可能形成崩塌;卸荷-拉裂-坠落式崩塌形成机理为人工开挖上部形成危岩体,在自重及外力影响下主控结构面逐渐扩展,最终导致危岩体失稳坠落形成崩塌。     

索风营水电站Dr2危岩体动力稳定分析

针对索风营水电站的Dr2危岩体在地震作用下的动力稳定问题,以及锚固洞、抗滑桩等加固措施在单独、联合作用时对整体稳定的贡献度问题,通过建立包含危岩体及其加固措施的三维有限元模型,采用振型分解反应谱法计算了危岩体上的滑体在地震作用下的惯性荷载,并将其作为外荷载与静力荷载工况进行组合。基于三维非线性有限元强度折减法,以特征点位移突变、锚固洞(或抗滑桩)截面最大剪力超过其典型截面的斜截面极限抗剪承载力等为失稳判据,以此确定危岩体的动力稳定安全系数。结果表明:天然状态下的危岩体动力稳定安全系数为1.017,不满足规范要求。单独考虑锚固洞或抗滑桩加固时,危岩体的动力稳定安全系数分别为1.10、1.06;洞桩联合加固时危岩体动力稳定安全系数为1.11,洞桩联合加固的效果较好。研究成果对同类复杂岩质高边坡的动力稳定分析具有参考价值。     

基于三维激光扫描的地下洞室危岩体识别与监测技术

采用三维激光扫描技术对白鹤滩左岸地下厂房进行全域扫描建模,定量获取了已掉落块体的空间位置、形状、体积等信息,识别和监控潜在失稳块体,并结合地质力学特性,基于块体空间变形监测结果初步分析了其潜在失稳破坏机理。结果表明三维激光扫描技术可为地下洞室群危岩体的全域无接触识别、监测提供新途径,具有较高的应用价值与广阔前景。     

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。     

锦屏一级水电站码头营地危岩体的稳定性分析

锦屏一级水电站左岸码头营地边坡是由多组不规则的卸荷裂隙围限出的一较大规模的危岩体,由于滑动面并非规则平面,因此破坏面复杂。本文采用点安全系数方法评价块体的稳定性。在地质勘测的基础上建立块体的数值计算模型,计算滑动面的应力值(含正应力和剪应力),由库伦准则定义出沿可能滑移方向的点安全系数。通过点安全系数的分布评价块体的失稳机理,通过点安全系数对破坏面的加权平均值评价块体的整体稳定性。计算结果表明,危岩体点安全系数分布符合宏观变形特征,整体安全系数不满足设计要求,经施加4 800t支护力加固后,整个围岩体的稳定性满足设计要求。     

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。     

龙门黄河大桥左岸危岩体发育特征及其危险性预测

龙门黄河大桥位于晋陕两省交界处的黄河上，左岸桥台上方峭壁发育的大量危岩体对龙门黄河大桥的建设及正常运营构成极大威胁，开展危岩体稳定性评价和危险性预测具有重要的现实意义。基于地面调查和无人机摄影测量获取了危岩体控制性结构面信息、三维形态与几何尺寸，对其发育特征和潜在失稳模式进行分析。通过三维离散元法构建典型危岩体及地表三维数值模型，分析危岩体三维运移路径、冲击能量等，并提出了相应的防治措施。结果表明，危岩体可划分为上、中、下3个危岩带，岩性、地形、结构面是控制危岩体稳定的关键因素；潜在失稳模式可划分为倾倒式、坠落式、滑移式，危岩体失稳后对左岸桥台的冲击能量均超过10⁴ kJ,建议采用主动加固为主、被动防护为辅的综合防治措施。     

基于3DE平台的危岩体结构面识别及块体分析——以房县抽水蓄能电站为例

为解决高陡危岩体稳定性评价难度大的问题，以湖北省十堰市房县抽水蓄能电站下水库危岩体边坡为研究对象，将三维激光扫描技术、倾斜摄影技术及工程地质分析相结合，对危岩体稳定性进行分析评价。结果表明：将危岩体三维激光扫描点云及倾斜摄影模型导入达索3DExperience(3DE)平台，采用自主创建的结构面模板准确识别结构面信息，进而利用结构面空间模型互相切割形成定位三维块体，可确定块体的空间位置及规模，并进行块体形态分析、块体体积测量与计算等应用。该危岩体结构面识别及块体分析方法可为其他工程危岩体分析提供参考。     

溪洛渡水电工程坝区高边坡危岩体分类及稳定性评价

针对溪洛渡水电工程坝区高边坡危岩体分布广泛,对建筑物、大坝以及整个发电系统存在极大的潜在威胁等问题,在现场调查的基础上,将危岩体分为孤立式、悬挂式、贴坡式、软弱基座式和碎裂结构式等5种类型,指出每一种类型分别对应不同的失稳模式。在充分揭示危岩体边界条件、形成机制以及失稳方式的基础上,提出了危岩体稳定性、危险性分级和系统评价方法,为高边坡地质灾害防治提供了依据。     

阿尔塔什水利枢纽工程高边坡危岩体治理方案

针对阿尔塔什水利工程坝址右岸边坡存在的危岩体方量大、分散度高和边坡高陡的问题,结合地勘资料,从危岩体失稳破坏模式分析入手,以危岩分布特征、失稳模式、失稳后果为准则对右岸危岩体群进行了分区,为后期施工方案的确定提供了依据。在施工过程中,采用索道方式进行材料和设备的运输,克服了施工道路难以布置的难题。同时,采用深孔爆破和浅孔爆破相结合的方式进行危岩体爆破清除,在大量爆破试验的基础上确定了适合的爆破参数,危岩体处理工程提前2.5个月完工,相关实践可为类似工程提供有益的参考。     

乌江渡水电站大黄崖边坡稳定的离散元分析

离散单元法是一种分析离散块体位移和稳定等问题的数值计算方法。本文首先详述了离散单元法的基本原理,然后对乌江渡水电站大黄崖边坡岩体在自然状态和地震荷载作用下的变形和破坏机理进行了计算分析,并与现场岩体观测结果进行了对比,结果表明计算的边坡岩体的变形规律与实测结果基本一致。     

基于FOA法搜索危险滑动面的三维极限平衡分析

针对三维极限平衡法分析边坡稳定时不能搜索最危险滑动面的问题,以索风营水电站Dr2危岩体加固工程为研究对象,采用果蝇优化算法搜索危岩体的滑动面,采用改进的三维极限平衡法对危岩体进行抗震稳定计算,提出基于果蝇优化算法的危岩体危险滑动面搜索方法,并分析了危岩体各种加固措施对稳定的贡献度。结果表明:加固后的危岩体在地震工况下可以维持稳定,其中泥岩灌浆对稳定的贡献最大,顶部锚索贡献最小。该方法弥补了传统极限平衡法无法所搜滑动面的缺陷,提高了边坡失稳的预测精度,可为类似工程提供一定的参考。     

水位升降与水下冲刷作用下边坡破坏试验研究

库岸边坡失稳与破坏往往造成严重的人员伤亡与巨大的经济损失,导致边坡失稳与破坏的因素多种多样。通过开展4种不同含砂量的下蜀黏土均质边坡失稳滑塌破坏室内模型试验,分析了水位升降与水下冲刷侵蚀对边坡失稳滑塌破坏产生的影响,进行了4种不同含砂量的下蜀黏土试样水下崩解试验。结果表明:边坡自身土体成分构成对边坡的稳定性有重要影响。在水位升降与水下冲刷作用下,纯下蜀土均质边坡稳定性最好,边坡土体含砂量越大,边坡抵抗水位升降与水下冲刷的能力越弱,边坡失稳滑塌破坏的时间越短;水位升降与水下冲刷对边坡稳定性的影响随边坡土体含砂量的不同存在很大差异,随着边坡土体含砂量的增大,水下冲刷作用对边坡失稳滑塌破坏的影响越来越小,水位升降作用对边坡失稳滑塌破坏的影响越来越大。不同含砂量试样在水中的崩解情况区别很大,含砂量小的下蜀土试样在水中的崩解较慢,随着土体含砂量的增大,试样崩解速度越来越快。     

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。     

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。     

基于非连续变形分析的水库岩体边坡稳定分析方法

非连续变形分析(DiscontinuousDeformationAnalysis,DDA)是基于运动学理论的块体系统分析方法,它严格遵循经典力学规则,以位移为未知函数,可在没有块体相互嵌入的加载条件下获得块体系统的大变形结果。本文基于这一方法,分析了岩体边坡的变形规律,提出了岩体边坡破坏时极限摩擦角的确定方法。利用安全系数的概念,考虑库水位骤降时的地下水渗透压力的作用,对水库边坡进行稳定分析,得到了多种水位变化条件下,岩体边坡的稳定安全系数。     

水电站高陡边坡地震稳定性分析

文章采用赤平投影分析和块体离散单元法,分析高陡岩质边坡岩体内不同结构面组合类型对边坡稳定性的控制作用,分析表明该边坡在地震作用下的主要破坏模式为坡体上部局部小规模楔形体滑移破坏,主控该边坡稳定性的最危险结构面组合为J2J3结构面组合。