地震荷载作用下岩质边坡稳定性分析

分析岩质边坡地震反应及动力稳定性,应首先进行边坡地震稳定性的工程地质分析与区域预测分析,在此基础上选择岩质边坡动力稳定性的多种分析方法进行综合分析。结合岩质高边坡工程实例,总结了岩质边坡地震反应及动力稳定性分析的研究成果,给出了一些对工程实际有益的新结论。     

基于地震响应分析的边坡动力稳定性评价

对某一特定的边坡计算模型,采用数值计算方法进行边坡地震响应分析,比较坡体内各点及地面参考点的地震响应,可以获得边坡体的地震加速度峰值放大系数;将加速度放大系数与地面设计加速度的乘积作为该点的水平加速度,采用数值计算方法计算得到边坡的最危险应力状态;拟定系列潜在滑面,分析潜在滑面的安全系数,以评价边坡的地震动力稳定性。     

地震作用下岩质边坡稳定性分析综述

系统论述地震作用下岩质边坡稳定性分析的国内外研究现状，例如拟静力法、Newmark法、数值模拟方法、结合震后调查的综合评价法、理论研究与试验研究方法以及概率分析、可靠性数学分析、工程地质分析等其他研究方法的应用及特点。提出该课题的研究内容、存在的问题及今后的研究方向，旨在为相关的工作提供参考或依据。     

锚固岩质边坡动力响应分析

以含有软弱结构面的顺层岩质边坡为例,基于非连续介质的离散元法DEM分析了锚固岩质边坡在地震荷载作用下的动力响应,并研究了加固边坡的动力响应及其破坏过程,研究表明,顺层块状岩质边坡在地震过程中的位移方向主要为水平方向,沿结构面方向的滑动很小。     

顺层岩质边坡地震动力响应及地震动参数影响研究

 利用FLAC2D建立顺层岩质边坡模型,分析其在地震作用下的动力响应规律,研究地震动参数对其动力响应的影响。结果表明：顺层岩质边坡在地震作用下失稳主要由结构面控制,位移主要发生在潜在滑移面上部岩体中;对地震波存在垂直向和临空面放大作用,其滤波作用没有土质边坡明显,不同岩层会对某一频率的波产生明显的放大效应;当振幅、卓越频率增加时,坡肩下方的加速度放大系数呈递减趋势,且在强度相对较低的岩体内较明显,但随着振幅增加,边坡动力响应增强;各处加速度放大系数受地震动持时影响较小,剪应变增量受其影响较大。当振幅、持时增加时,边坡位移呈增大趋势;当卓越频率增大时,边坡位移减小。同时,证实了地震边坡破坏由上部拉破坏与下部剪切破坏组成,研究结果有助于进一步揭示边坡在地震作用下的失稳机制。     

爆破荷载作用下岩质边坡动力稳定性分析

以西部某石料厂开采形成的岩质边坡为工程背景,应用数值模拟软件MIDAS/GTS对爆破开挖过程中的爆破振动荷载对已有岩质边坡进行数值模拟研究,得出在爆破作用下边坡的应力、位移和速度响应规律的时程曲线等结果。研究结果表明:边坡在爆破振动作用下主要破坏部位为坡体偏上部,且在坡体的表面将形成明显的拉应力区;岩质边坡坡脚处产生变形最大且应力集中,是由于其距离爆破荷载较近;随着高差升高,位移值逐渐增大,说明爆破振动在一定程度上存在高程放大效应;随着与爆源中心的距离逐渐增加,质点振速峰值总体呈现减小的基本规律。将现场实测数据与模拟数值进行对比,模拟结果和实际现场比较一致,进一步验证了数值模拟方法的可行性。     

水平和竖向地震作用下顺层岩质边坡动力可靠性分析

由于传统顺层岩质边坡地震可靠性分析往往是基于拟静力法,忽略了地震的动力特性,而基于数值模拟软件的地震时程分析法虽能考虑地震的动态性,却相对费时费力,该文同时考虑了地震的动力特性和强度参数随机性,提出顺层岩质边坡动力可靠性分析方法。运用Wilson-θ法和Matlab/Simulink工具建立了顺层岩质边坡地震响应简化计算方法。根据响应结果,运用Monte Carlo法计算了边坡的动力可靠度,并提出采用整体最小平均可靠度来评价边坡的地震整体可靠性。在此基础上,进一步分析了水平和竖向地震作用的叠加模式对顺层岩质边坡可靠性的影响。算例分析表明,提出的地震响应简化计算方法具有较高的计算精度和效率。该文可靠度分析方法低估了边坡的地震可靠性。与水平地震作用相比,竖向地震作用对顺层岩质边坡可靠性的影响也很明显。常用的水平和竖向地震作用的峰值叠加模式并不能充分地体现出双向地震的最大作用叠加效果,而采用双向地震的最大作用叠加模式更偏于工程安全。     

水平厚层状岩质边坡地震动力破坏过程颗粒流模拟

 基于二维颗粒流软件(PFC2D)的人工合成岩体技术,研究岩桥长度和节理间距不同组合形式下的含水平断续节理厚层状岩质边坡在地震作用下的破坏模式、动力响应规律以及岩桥段应力演化特征。研究结果显示：地震动作用下,含水平断续节理厚层状岩质边坡主要发生溃散型破坏、拉裂–滑移–块体倾倒混合破坏和拉裂–水平滑移混合破坏;水平断续节理是控制边坡动力稳定性的关键因素。节理间距对边坡破坏模式起控制性作用：当节理间距较小时,易发生溃散型破坏;当节理间距较大时,易发生拉裂–滑移–块体倾倒破坏和拉裂–水平滑移混合破坏。岩桥长度和节理间距共同控制着边坡岩体破碎程度,从而控制着边坡失稳破坏时滑动面的个数,当节理间距很小或者节理间距较大、岩桥长度较小时,发生单滑动面破坏;当节理间距和岩桥长度均较大时,发生双滑动面破坏。在地震动力作用下,岩桥段首先发生破坏,随后各节理间也产生破坏并贯通。岩桥长度和节理间距对边坡动力响应均产生一定影响,随着节理间距减小、岩桥长度增大,峰值位移、峰值速度增大,对加速度PGA放大系数的影响区域集中在边坡坡表、坡脚等部位。地震作用下,含水平断续节理厚层状岩质边坡岩桥段应力演化、裂纹萌生与输入的地震波加速度具有良好的一致性。     

考虑结构面震动劣化的岩质边坡动力稳定分析

 通过试验获取结构面震动劣化效应的数学表达式,并将之运用于岩质边坡的动力稳定性分析中。采用3DEC作为计算引擎,在每一动力计算时步内根据动力响应值实时刷新结构面的强度参数,同时由网格净节点力的矢量计算获取该时刻作用于边坡岩体上的地震惯性力。根据极限平衡理论计算该瞬时岩质边坡的稳定性系数,通过动态计算获取整个地震历时过程的稳定性系数时程曲线,以最小平均安全系数作为最终动力稳定性评价指标,从而提出一种考虑结构面震动劣化的岩质边坡动力稳定性计算方法。将该方法运用于汶川地震区岩质边坡实例研究中,稳定性分析结果与实际地质调查情况相符,验证该方法的可行性和工程实用性。     

岩质边坡动力稳定性分析的几个要点

 重点讨论动荷载作用下岩质边坡稳定性的3个基本问题：(1) 动荷载作用下裂隙岩体的力学特性;(2) 边坡动力响应及安全评价;(3) 边坡加固措施(主要指锚索)在动力荷载作用下的安全性问题。在总结多年来的工作经验与研究积累的基础上,探讨边坡动力稳定性评价方法,特别是对于在地震、爆破动荷载作用下,岩质高边坡稳定性的安全评价;总结提出岩体在动荷载作用下的强度特性与研究重点;系统分析岩质边坡的动力响应;提出从动安全系数走向、潜在滑动面的动态开裂和滑移及边坡关键点的质点振动速度3个方面来评价边坡动力稳定性的思路与方法;最后就如何评价边坡预应力锚索加固措施在动荷载作用下的安全性提出科学的设计原则与评价指标。     

逆倾岩质边加固技术研究

根据某逆倾岩质边坡的基本特征和工程地质条件,运用Goodman-Bray稳定性分析法初步确定边坡倾倒推力,提出以锚桩为主的综合治理方案,设计了加固参数.采用数值模拟方法验证了加固方案的有效性.     

岩石边坡随机地震响应及动力可靠度分析

地震动是个动态随机过程,而传统岩石边坡地震可靠性分析往往基于拟静力法,忽略了地震的随机性。现有基于数值分析软件的地震响应功率谱法虽可考虑地震随机特征,却相对费时费力。提出一种岩石边坡随机地震响应及动力可靠度分析方法。首先,运用虚拟激励法建立了岩石边坡随机地震响应的快速计算方法。根据响应计算结果,基于首次穿越破坏准则建立了岩石边坡动力可靠度计算方法。算例分析表明,本文随机地震响应快速计算方法简便可行,且具有较高的计算精度。本文动力可靠度计算方法低估了边坡的地震可靠性,能更真实地反映边坡在地震中的实际安全情况。地震作用下边坡可靠性受地震设防烈度、场地类别和地震时间的影响。而对于传统拟静力法,地震力仅根据设防烈度确定。因此,当对于不同的场地类别和地震时间时,本文动力可靠度计算法将更具优越性。     

失稳岩石边坡加固处理实例

 某一工程主体部分属于国家重点工程，在施工过程中岩石边坡出现险情，直接威胁着下部结构物和施工人员的安全。依据周边环境和地质条件，采用工程类比法和经验法对边坡采用预应力锚索、自钻式锚杆、钢筋网和喷射混凝土联合加固的措施；合理的设计参数、正确的支护结构形式和科学的施工步骤，使该加固措施充分发挥了锚固作用；根据锚杆钻孔施工过程中遇到的裂缝位置及边坡极限平衡理论，采用反算法得出岩体力学参数，进而对加固后边坡的安全系数进行计算。结果显示，安全系数得到大幅度的提高，确保了边坡稳定和后续施工的顺利进行。重点介绍本边坡加固工程的设计和施工情况。     

顺层岩质边坡预支护开挖及锚索优化设计研究

针对顺层岩质边坡开挖可能失稳或者不确定其稳定性时,提出预留开挖区内先进行预支护,再进行逐层开挖的方法,在此基础上,进一步研究岩层走向与坡面走向不同夹角下锚索预支护的最佳水平角,建立考虑走向夹角的支护计算模型,推导得到相应的关系式。利用数值计算对比边坡开挖方法对边坡的整体稳定性以及锚索的加固效果,结果表明:此开挖方法结合考虑锚索最佳方向角的支护能够更有效地限制边坡的应力与变形,对提高边坡的稳定性有一定的贡献。方法是可行的,在实际边坡加固设计及工程施工能提供相应的参考。     

偏压隧道洞口边坡地震动力反应及稳定性分析

用动力有限元法研究了偏压隧道洞口横向边坡在水平地震、垂直地震以及水平和垂直地震同时作用下的全时程动力反应规律。在动应力计算结果的基础上,叠加静应力场,分析三种工况下最危险滑动面的动力安全系数时程,并采用平均动力安全系数法和地震永久性变形评价洞口横向边坡的地震动力稳定性,最终建立了偏压隧道洞口横向边坡的地震动力响应分析及稳定性评价模型。     

三峡库区岩质边坡稳定性分析与防治工程设计

基于极限平衡理论,针对三峡库区岩质边坡,分析了边坡的结构构造、破坏模式以及稳定性计算方法,并对该段边坡进行了稳定性计算。研究结果表明,该边坡为顺向坡,坡面与岩层面基本吻合,有可能沿岩层面发生顺层滑移,该高切坡的稳定性较低。通过对边坡采用锚杆加固、挂网喷射混凝土护坡的治理措施,可以增强边坡的整体稳定性。     

岩质高边坡支护结构体系的数值模拟研究

为了研究岩质高边坡支护结构体系的加固效果,结合石家庄至武汉铁路客运专线DK1126-997.09～DK1127-085.27岩质高边坡工程实例,利用ANSYS有限元软件数值模拟对其进行稳定性分析。对各种支护方案在开挖后岩质高边坡应力场、位移场分布以及抗滑桩应力进行比较分析,结果表明:边坡开挖后,框架梁锚杆(索)支护显著地减小了边坡的水平位移,改进了应力场的分布以及减小了抗滑桩的应力峰值,有效地增强了岩质高边坡的稳定性。     

地震作用下坠落式危岩稳定性分析

构建了地震作用下厚层水平岩体中坠落式危岩块体的震动模型,并基于结构动力学和断裂力学,分别建立了危岩块体水平震动和竖向震动时危岩块体的位移、加速度与惯性力和主控结构面联合应力强度因子的计算方法。从能量的角度出发,获得了危岩块震动过程中危岩主控结构面扩展长度的计算方法,提出了危岩主控结构面的扩展判据,进而建立了考虑地震震动效应的危岩稳定系数计算方法。通过算例分析发现,危岩主控结构面对危岩体震动加速度的影响较大,考虑危岩主控结构面后危岩体的加速度峰值增加了55.56%;此外,将地震荷载视为动荷载,考虑了主控结构面在震动过程中的扩展长度的危岩稳定系数计算方法较传统的拟静力法更加安全,该方法可为地震区厚层水平岩体中坠落式危岩的防治工程设计提供理论依据。     

常规装药爆炸荷载作用下核电站安全壳的动力响应分析

根据核电站安全壳的结构形式,采用流固耦合算法,对核电站安全壳在爆炸荷载作用下的动力响应进行了数值模拟,得出了造成安全壳破损的最小安全距离和爆当量。数值模拟结果为核电站的主动拦截防护提供了重要的技术参数。