采动作用下含深大岩溶结构面坡体裂隙扩展及变形破坏规律

中国西南高陡岩溶山区崩滑灾害频发,长期地下采矿活动是该区域崩滑灾害的重要诱因之一。采动作用下,坡体后缘深大结构面扩展演化控制着高陡岩溶坡体稳定性和失稳破坏模式。在野外地质调查基础上,结合室内物理模型试验和离散元数值模拟,揭示了地下开采扰动下覆岩裂隙扩展演化规律,阐明了深大结构面对边坡稳定性的控制作用,讨论了坡体变形的破坏模式。结果表明：地下开采扰动对斜坡体稳定性的影响主要表现在地下采动卸荷引起覆岩应力重分布、山体变形诱使裂隙扩展;地下采空后,斜坡体在二维剖面上形成类似“悬臂梁结构”,坡体原有深大结构面控制坡体稳定性;下行开采条件下,采空范围在断层之前,山体高度较小,在自重作用下“悬臂梁结构”岩层向断层及采空区方向协同变形,不会产生大量离层裂隙,煤层顶板仅发生断裂坍塌并充填采空区,采空至断层后,左侧山体已发生塌落,山体应力重分布,覆岩在自重作用下形成大量张拉裂隙,直接顶塌落高度与裂隙带高度也随采空区范围增加而增加。其变形破坏演化过程可概化为：地下开采卸荷–应力重分布→覆岩断裂下沉–裂隙扩展→坡体裂隙贯通–悬臂破坏→坡中变形挤出–岩桥剪断→坡体整体失稳破坏。     

长河坝水电站右坝肩边坡裂缝成因分析

 大渡河长河坝水电站右岸坝肩边坡属于高陡岩质边坡,在开挖过程中先后出现16条贯通性裂缝,对边坡稳定与后续施工安全均存在影响。结合工程地质条件、岩体结构特征与监测成果,确定坡体的主要变形区域和主滑方向,分析坡体变形与裂缝形成的主要成因,以及边坡的潜在失稳模式,提出进一步开挖与支护建议。开挖使J1组结构面临空,导致边坡下部岩体沿J1组结构面产生剪切滑移变形,上部岩体沿J4组结构面产生拉裂,坡顶板裂状岩体倾倒变形;F0断层及其下盘岩体压缩变形,上盘岩体下沉加剧这种变形破裂。边坡变形破坏模式为前缘滑移–中部拉裂–后缘倾倒型破坏。采取强化加固措施后,裂缝变形得到控制,边坡基本达到稳定要求。     

不对称发育深卸荷地质力学模式

揭示不对称发育深卸荷空间分布规律、变形破坏类型及地质力学模式。以白鹤滩水电站深卸荷为典型实例,基于现场调查、精细描述,分析深卸荷空间分布特征、变形破坏特征、变形破坏类型,结合河谷演化历史,揭示深卸荷岩体能量演化过程,从能量存储、释放角度建立不对称发育深卸荷地质力学模式。研究表明：深卸荷分布于距边坡表面水平、垂向深度均为50～150 m空间范围,均处于历次谷底高应力集中影响范围;深卸荷变形破坏类型可划分为3类：继承性拉张型、新生性张剪型与错动扩展型;偏移-下切河谷演化使左岸岩体经历多次循环加卸载过程,能量演化过程具有区别于右岸的三高特点：储存量高,耗散量高,强度劣化程度高,这是深卸荷不对称分布的根本原因;深卸荷地质力学模式可概括为先期沿结构面与岩桥拉裂,以及后期沿缓倾角错动带产生的滑移-拉裂;深卸荷形成过程可概括为3阶段：损伤加剧与强度劣化阶段、局部拉应力形成阶段、错动扩张阶段。     

矿山节理岩质高边坡坡体结构特征分析

针对节理岩质高边坡的坡体结构特征分析,其核心就是研究控制性结构面与坡面的组合关系,确定不稳定块体。以焦作市龙寺矿山某节理岩质高边坡为例,分析了其坡体结构特征,结果显示:边坡整体稳定性较好,局部可能出现块体的滑移破坏和倾倒破坏。边坡坡体结构特征分析结果可为防治工程设计提供参考。     

边坡变形及其失稳影响因素分析

边坡变形破坏的发生是一个长期的变化过程,其发育过程分为蠕动变形阶段、滑动破坏阶段和渐趋稳定三个阶段。影响边坡稳定的因素包括内部因素,如组成边坡的岩土体类型及性质、边坡地质构造、边坡形态、地下水等;以及外部因素,如振动作用、气候条件、风化作用、坡体植被、人类工程活动等。研究边坡变形破坏的发育过程,分析其失稳的主要影响因素,对正确评价边坡的稳定性、采取相应有效的边坡加固治理措施具有重要的实际意义。     

某岩石边坡的稳定性和治理措施实例分析

以苏州市青山酒店岩质边坡为研究对象,利用岩体力学、工程地质学等方法对青山酒店周围岩质边坡进行稳定性分析、研究。对边坡岩石结构面进行分级,通过赤平极射投影图法将坡体中结构面在平面中显示,分析各结构面的组合情况与坡面之间的关系,得出各分区之间的稳定性和破坏机理。采用极限平衡法,计算边坡稳定性系数,依据边坡破坏模式分析和稳定性评价结果,对该边坡防治做出了建议。     

基于坡体结构的岩质边坡稳定性分析

充分利用地质资料建立正确的岩质边坡稳定性分析计算模型,对于获得正确的分析结果至关重要.根据地质资料建立坡体结构,由此建立分析计算模型.考虑到岩质边坡所经历的浅表生改造和受到自然营力作用而具有的特殊工程地质性质,坡体结构和现有岩体结构的概念存在较大差别,用这些差别来充实现有坡体结构的概念,由此建立的计算分析模型才能获得较为正确的稳定性分析结果.首先对比坡体结构和岩体结构的不同之处,重点论述建立坡体结构应考虑的问题(即边坡所在岩体的浅表生改造特征)、自然营力对坡体浅层的作用程度和影响范围、坡体地质力学模型涉及的范围等;结合地勘资料建立坡体结构,在此坡体结构上既要能体现边坡所在岩体的地质结构特征,又要能反映其特殊工程地质性,例如组成坡体的岩性、节理裂隙特征、地下水和地表水的作用、结构面形状及其充填物、浅表生改造形迹、风化与卸荷性等;再由坡体结构建立用于稳定性分析的计算模型,确定模型范围、计算参数、主控结构面位置、可能的失稳破坏模式等,在此基础上选用合适的分析理论进行坡体的二维或三维稳定性分析就能得出较为合理的结果.     

类土质边坡开挖的卸荷作用及卸荷带宽度的确定

分析了类土质边坡开挖过程中卸荷裂隙的产生机理,认为工程开挖改变了边坡岩土体的应力状态,使边坡岩土体受到一个指向坡外的侧向附加应力,从而导致了原有裂隙的张开和新裂隙的产生。进行了粉质粘土、粉土及粉砂质泥岩开挖卸荷的离心模型实验,实验结果表明,原有裂隙倾角越大、深度越大、离卸荷面的距离越近,卸荷过程中,裂隙的变形量越大,文中给出了上述因素与裂隙变形量的关系曲线;同时,裂隙变形量受结构面与卸荷方向夹角的影响较为明显,实验得出了岩体卸荷受拉破坏时的变形模量与该夹角的函数关系,分析了裂隙变形量受结构面与卸荷方向夹角的影响。提出了在实际工程中确定卸荷带宽度的方法,并以重庆长江库岸为例证明了该方法的可行性。     

中国红层边坡岩体结构类型的研究

在详细考虑了红层边坡岩体的特征之后,选择了4个对岩体结构和边坡稳定性影响最大的因素,作为红层边坡岩体结构类型划分的依据:红层岩层面、层间软弱夹层的特征及其与边坡面相互交切的关系;岩体中的构造结构面的发育情况和组合特征及其与边坡面的交切关系;红层边坡岩体岩性的组合特征;上覆堆积土的红层边坡岩体的二元结构。按红层边坡岩体结构状态,把红层边坡岩体结构划分为4种,然后又按红层边坡岩体的岩性组合特征、岩层产状与坡面产状的关系、结构面的发育情况及其与坡面的关系、以及上覆堆积土的边坡岩体的坡顶线形状和岩土组合特征细分为13个类型和亚类。该分类详细,分类表中附有各类边坡岩体结构的工程地质评价、易发生的病害类型和工程建议,便于实际应用和推广。     

基于稳定性评价的坡体结构统一分类研究

回顾和讨论早期边坡结构的概念、分类方法和结构类型.为完善和统一边坡的结构分类体系,进一步阐释了坡体结构的概念,在地层岩性、软弱结构面发育程度及其与坡面的组合、岩体完整性、变形破坏特征等影响因素基础上,提出基于边坡稳定性评价的边坡统一分类体系,共划分出块状结构、似块状结构、非块状结构、碎裂散状结构和变形结构5大类21个子...     

地震作用下陡岩崩塌颗粒离散元数值模拟研究

 基于江坪河水电站陡岩边坡,进行块体倾覆分析确定地震影响下潜在的破坏位置,推导地震波在颗粒介质内中传播时的边界条件设置公式,用二维颗粒离散元模拟分析地震作用下陡岩的崩塌灾害。结果表明：基于颗粒离散元的崩塌灾害分析方法可通过颗粒运动轨迹来判断边坡是否稳定,研究边坡破坏扩展过程,并可通过修改边界颗粒的属性来模拟入射地震波及透射边界,可最大限度模拟荷载–岩性–灾害发展的耦合作用;地震作用下顺坡向陡倾角卸荷裂隙发育是影响陡岩边坡稳定的控制性结构面,表层发生局部崩塌、块体失稳的可能性较大,其破坏机制为高烈度地震作用下从表层局部块体崩落开始,继而沿着节理裂隙快速扩展直至上部岩体产生崩塌,破坏规模则主要取决于顺层向裂隙的发育深度。该方法可为崩塌失稳边坡的稳定性研究及灾害预测提供理论依据。     

软硬互层岩质反倾边坡弯曲倾倒离心模型试验与数值模拟研究

西部山区工程建设揭露了众多大型弯曲倾倒变形体,多具有软硬互层结构,水平深度可达300 m。为进一步探明软硬互层反倾边坡的倾倒变形机制,融合离心模型试验与UDEC模拟,研究了此类边坡的破坏模式与影响因素,并通过点对分析,讨论了变形的力学机制。数值模拟时,在岩层内预置随机裂隙,获得了破裂面的演化规律。结果表明:数值模拟与试验的位移曲线及破裂面形态吻合较好,边坡变形可分为起始蠕变阶段、稳态变形阶段和失稳破坏阶段;坡体前部为压剪复合变形,后部则以拉张为主;边坡主破裂面呈弧形,由坡脚快速贯通至坡顶,整体为拉–剪性破裂面;坡体内发育3条破裂面,可作为分界线将变形体分为极强倾倒区、强倾倒区和弱倾倒区;坡脚岩体变形后期压致拉裂,逐渐折断脱离母岩,最终导致变形岩体沿不同的破裂面形成渐进后退式破坏;边坡在倾角与坡角之和大于等于120°时才较易破坏,坡角主要影响破坏难易,倾角则控制变形规模。     

大岗山右岸边坡卸荷裂隙密集带加固及稳定性评价研究

大岗山水电站坝址区山体雄厚、岸坡陡峻,地形地质条件复杂。右岸工程边坡规模巨大,地质构造发育,卸荷风化强烈,地震烈度高,坡体结构复杂,边坡稳定性问题极为突出。以工程地质条件为基础,深入研究边坡的潜在滑移模式,并结合现场施工条件,提出右岸边坡卸荷裂隙密集带综合加固处理方案。采用多种方法对边坡稳定性进行了计算分析,计算结果表明,加固处理后的右岸边坡满足稳定性控制标准;同时,现场监测资料也表明,目前边坡稳定性状态良好,边坡加固处理方案合理、有效。     

大岗山水电站边坡抗剪岩-洞相互作用研究

大岗山水电站右岸边坡地质条件复杂,地应力较高,发育有辉绿岩脉、中倾坡外的断层、卸荷裂隙密集带等不利组合体,边坡稳定性问题极为突出。将实际微震监测技术与有限差分数值软件FLAC^3D结合,对抗剪洞加固前、后的边坡稳定性以及岩-洞两体的相互作用进行分析。指出边坡开挖过程中岩体空间损伤劣化的微震活动规律和可能发生坡体失稳的潜在滑动面位置。研究发现抗剪洞起到了很好的加固作用,加固后潜在滑体产生的位移几乎不到加固前的一半、坡体的安全系数提高了36.2%及微震监测得到的微震事件降低了约66.4%。     

奉节县新城区头道河小区4号路D区高边坡有限元分析

坡体破坏过程和影响因素复杂多变,要对坡体稳定进行定量分析,必须拥有区域地质构造、地层的组成和走向等现场勘探资料.本文结合高边坡工程实例,结合地质发育特征确定了可能滑移面,计算了边坡的安全系数,并将有限元计算结果与极限平衡理论进行了对比,确定了最小安全系数以及对应的最小滑移面.本文利用软弱结构面来考虑节理裂隙对坡体稳定的影响是合理的.     

奉节县新城区头道河小区4号路D区高边坡有限元分析

坡体破坏过程和影响因素复杂多变，要对坡体稳定进行定量分析，必须拥有区域地质构造、地层的组成和走向等现场勘探资料。本文结合高坡工程实例，结合地质发育特征确定了可能滑移面，计算了边坡的安全系数，并将有限元计算结果与极限平衡理论进行了对比，确定了最小安全系数以及对应的最小滑移面。本文利用软弱结构面来考虑节理裂隙对坡 体稳定的影响是合理的。     

利用赤平投影分析仙洞源岩质边坡的稳定性

岩质边坡的稳定性除了受边坡岩体风化程度、地下水、坡高、临空卸荷效应等因素影响,主要受结构面的控制。工程上一般采用赤平投影法对岩质边坡进行稳定性分析。论文对仙洞源边坡形成危岩体的影响因素进行分析,利用赤平投影法对其稳定性进行评价,为其边坡稳定性的治理提供了依据。     

金沙江白鹤滩水电站坝区左岸边坡变形特征及机制分析

左岸河谷边坡的稳定问题是白鹤滩水电站重要的工程地质问题之一,在地质历史过程中,随着河谷下切,岸坡不同部位不同高程的岩体均产生不同程度的卸荷变形,研究这些变形特征及变形机制对于从宏观上定性把握左岸边坡的稳定性至关重要。根据勘察成果初步分析,左岸河谷边坡变形受缓倾角错动带以及NW向断层控制明显,具体地,卸荷裂隙的空间分布和发育规模均与其相对这些控制性结构面的位置相关,并且表现出较强的规律性。总结这些规律并采用离散单元数值分析软件UDEC和3DEC模拟河谷下切过程中这些控制性结构面对边坡变形的控制作用,进一步印证地质上的分析成果,同时结合地质勘察与数值计算成果分析左岸边坡的变形机制。     

黄土边坡剥落病害机理分析与处治技术

在黄土分布区公路路基与路堑边坡存在严重坡面剥落现象,不但影响路容的美观,而且会造成坡体失稳进而影响公路的正常运营。不同区域的黄土边坡剥落的类型、规模、特点有着很多的差异性,边坡剥落病害的大小与区域气候环境、坡体物质成分、坡型设计等因素有关。本文通过对黄土边坡剥落类型、特点、影响因素及发育规律分析,探讨了黄土边坡剥落病害机理与防护技术,对类似工程建设与设计具有指导意义。     

长沙冰雪世界高陡边坡工程地质特征及其稳定性评价

长沙冰雪世界的前身是开采50多年的水泥厂废弃矿坑,形似椭圆,深愈100 m,高陡岩质边坡的稳定性评价问题是工程建设的重点.文章通过地质调查、工程物探、钻探、岩矿鉴定、数字摄影编录技术、现场直剪试验及稳定性计算等技术方法,对边坡工程地质特征、岩体结构类型及工程岩体质量进行了研究,对边坡变形破坏模式、破坏类型、控制因素及成因进行了探讨,对高陡边坡的稳定性进行了分析和模拟计算.结果表明:岩层倾角平缓,对边坡稳定影响不大,整体基本稳定.边坡局部岩体质量差,稳定性差,可能出现局部失稳破坏,并提出了针对性措施建议,为工程建设提供了工程地质依据.