陡倾角卸荷裂隙对岩质边坡应力场的敏感性分析

本文将横观各向同性材料的本构模型和屈服准则应用于含成组断续裂隙岩体的非线性有限元计算,结合白鹤滩拱坝勘Ⅰ线左岸天然岩质边坡的应力稳定研究,就陡倾角卸荷裂隙的分布深度、连通率和法向变形模量对边坡应力场的影响进行了敏感性分析,在计算成果的基础上,对边坡在天然状态下的稳定性作了初步评价。     

基于断裂力学的反倾岩质边坡倾倒破坏分析

结合反倾岩质边坡常用的悬臂梁弯曲极限平衡模型,考虑非贯通横向节理的工况,建立了含一组非贯通横向节理的反倾岩质边坡力学模型。分别基于材料力学和断裂力学的破坏准则,推导了等效层间力表达式,建立了相应的稳定性分析方法,并结合工程实例对其进行了验证。最后采用单因素法进行参数分析,探讨了横向节理连通率、岩层厚度和切坡角度对边坡稳定性的影响。结果表明:边坡的稳定性随横向节理连通率和切坡角度的增加而降低,岩层厚度的增加能提高边坡稳定性;岩层厚度和横向节理连通率越大,边坡的滑动比例系数越大。     

基于楔形体稳定方法的岩质边坡稳定分析

介绍了新疆某输水泵站工程的基本情况.根据泵站开挖出现的3个边坡裂隙发育情况,采用赤平投影法搜索出岩质边坡不稳定块体,考虑岩质边坡节理裂隙构造,采用楔形体稳定计算软件,计算了岩质边坡楔形体及上覆破碎岩体的稳定性,得出了楔形体及破碎岩体的稳定安全系数.通过计算分析,泵站周边坡在各个工况下整体稳定性较好,块体稳定及变形破坏问...     

水力作用下缓倾顺层岩质边坡滑移破坏机制分析

顺层岩质边坡的稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对边坡岩体的水压力。通过对缓倾顺层岩质边坡中的地下水力作用进行分析,在建立出流缝未被堵塞和出流缝被堵塞2种情况下的边坡水力学分析模型的基础上,推导出了边坡稳定系数和张裂隙临界充水高度的表达式,从而建立了边坡滑移破坏判据,认为当张裂隙充水高度或临界降雨强度达到临界值后,边坡在水力作用下将发生滑移破坏。选取实际边坡进行计算和分析,验证了公式的合理性,结果表明顺层边坡滑移破坏的实现取决于外界水力作用的触发,边坡稳定性系数的降低主要与张裂缝中的静水压力和滑动面上的静水压力有关,而动水压力的影响很小。其成果对设计和施工有重要的指导意义。     

裂隙水压力作用下砂泥岩互层库岸边坡稳定性分析

我国山区有很多砂泥岩软硬互层的顺层岩质边坡,传统的顺层岩质边坡失稳分析方法中的水压力分布形式存在一些缺陷,文中通过对岩体裂隙结构的分析,提出了新的水压力分布形式,不同裂隙结构时,应采用不同的水压力分布形式分析,并将其运用到砂泥岩互层的岩质边坡中。当坡体无张拉裂隙时,对于潜滑裂隙下端具有较大的泄水速度,即在裂隙中保持有稳定的水位的情形,以及当坡体无张拉裂隙且潜滑裂隙下端无泄水口时,两种水压力分布情况下所计算得到的最大水压力值相同,因此所计算得到的坡体安全系数相同。     

顺层岩质边坡稳定性极限平衡分析方法比较研究

顺层岩质边坡是影响工程岩体稳定性、导致地质灾害发生的典型边坡岩体结构类型。顺层岩质边坡的稳定性是边坡研究的重要内容。不平衡推力法、Sarma法和直线型分析法是应用广泛的边坡稳定性分析方法,在介绍这3种方法的基础上,以宜巴高速舒家槽大桥桥基顺层岩质边坡为研究对象,分析边坡岩体结构特征和破坏情况,运用这3种方法分析边坡的稳定性,并与边坡岩体结构特征和破坏情况进行比较分析。研究结果表明:Sarma法稳定性分析结果与边坡实际破坏情况非常吻合,更适合于节理裂隙发育的顺层岩质边坡的稳定性分析;不平衡推力法计算结果偏大;直线型分析法结果偏小,较保守。     

顺层岩质边坡稳定分析中的水力作用研究

地下水作用导致岩质边坡稳定性降低的过程是复杂的。将边坡地下水分为出流处被堵塞和顺利出流两种情况,并针对传统岩层结构面静水压力分布假设的不足,提出了新的静水压力分布假设。基于水压分布假设,得到了岩质边坡静水压力与结构面的长度、岩层倾角及后缘张裂隙充水深度有关。以顺层岩质边坡为例进行分析计算,表明边坡地下水出流处被堵塞情况对边坡稳定最不利,施工中应当加强截排水工作;新假定计算结果与实际情况较吻合,比传统静水压力分布假设更为合理,稳定性计算结果更为保守;动水压力对边坡稳定性的降低作用可忽略不计;边坡后缘张裂隙的充水深度与边坡结构面上的静水压力大小呈正相关,充水深度越大,地下水对边坡的稳定性影响就越突出。     

岩质边坡稳定坡角影响因素及其确定方法

目前研究岩质高边坡稳定性的方法很多,但研究边坡开挖后稳定性及边坡坡角与结构面倾角的关系却较少,且多运用数值分析方法确定岩质高边坡的稳定性,很少用解析解的方法。基于块体的极限平衡理论,岩质高边坡发生整体破坏,其滑移面为顺层直面,推导出岩质高边坡受结构面控制的最小安全系数解析解。分析解析表达式中各个参数对确定影响边坡稳定性的敏感性因素,表明受结构面影响的岩质高边坡安全系数与岩体的黏聚力、内摩擦角成线性正比关系,与岩体重度、边坡高度和边坡坡角成反比,随着结构面倾角的增加而呈先减后增的趋势,据此得出在既定的安全系数下岩质高边坡稳定坡角的解析解,分析得出受结构面控制的岩质边坡稳定坡角与黏聚力、内摩擦角、边坡坡高和安全系数等的关系曲线。通过对已有工程实例的计算分析,比较理论公式和数值模拟计算结果的差异,证明理论公式可以应用于实际工程之中。     

三峡水库消落带岩质边坡稳定可靠度分析

为了建立三峡库区消落带岩质边坡的可靠指标和失稳概率计算方法,基于极限平衡和可靠度分析原理,考虑边坡出流缝被堵塞和未被堵塞两种情况,采用不同的静水压力分布假设,建立了消落带岩质边坡在水压力作用下的力学模型。以暴雨工况下三峡库区重庆巫山箭穿洞岩质边坡为例,进行可靠度计算。计算结果表明:该危岩失稳概率达到26.76%,处于基本稳定状态,与实际情况相符合。采用控制变量法,分析了各敏感性因素对岩质边坡失稳概率的影响规律。研究结果表明:该消落带岩质边坡在滑面倾角增大时,稳定系数降低,失稳概率增大;在凝聚强度、内摩擦角、后缘裂隙倾角增大时,其稳定系数增大,失稳概率降低。研究结果可为三峡库区消落带岩质边坡的稳定性分析提供新的方法和理论依据。     

顺层边坡的稳定性影响因素及失稳判据分析

针对含软弱夹层顺层边坡的破坏特征,利用极限平衡法建立了边坡稳定性的计算模型,分析了在各种因素作用下边坡的稳定性系数变化特征以及边坡失稳的判据。结果表明:1稳定性系数与抗剪强度呈线性正相关关系,凝聚力和内摩擦角对边坡稳定性的影响大小取决于其值的组合形式;2每一个坡角θ,对应存在一个最不利的岩层倾角α,α∈[25°,50°]时边坡稳定性相对较差,并且可以得出,α∈[θ/2+5°,θ/2+10°];3坡角越接近岩层倾角,稳定性系数越大,反之则越小;4稳定性系数K随着剪出高度H的增大而减小,H∈[1,10]时,减小得相对较快,H∈[10,50]时,减小得相对较慢;5水对边坡的稳定性系数影响显著,主要体现在降低了软弱夹层的抗剪强度,静水压力降低了边坡的稳定性。边坡发生失稳时后缘裂隙必须满足一定的裂隙深度,裂隙深度越大所需的充水高度越小,反之则越大。总结得出顺倾向边坡两种破坏判据,一种只是重力作用下的边坡,当HH_(max)时边坡发生滑移失稳;一种是边坡后缘存在一定深度裂隙的边坡,当Z_wZ_(wmax)时发生水力推动型滑移失稳。研究结果可对边坡的防护和治理具有一定的指导意义。     

基于组合赋权的岩质边坡安全稳定性综合评价模型

针对岩质边坡安全稳定性评价的层次性与模糊性等不确定性问题,将岩质边坡安全稳定性评价作为一个模糊系统,充分考虑地质现状、工程现状、环境条件及监测表现4个方面及其影响因素,构建了包括目标层、准则层、指标层多个层次的岩质边坡安全稳定性评价指标体系;将主成分分析法与改进层次分析法相结合,提出了一种能同时顾及主、客观权重的赋权方法,可提高指标权重的合理性与准确性;运用模糊理论构造隶属度函数,进而建立岩质边坡安全稳定性的多层次模糊综合评价模型。实例应用表明,该模型可行,操作简便,结果符合实际,为岩质边坡安全稳定性评价提供了一条新途径。     

考虑参数空间变异的高风化岩质边坡可靠性分析

为探讨高风化岩质边坡参数的内在变异性,结合一阶可靠性理论(FORM)、改进拉丁超重要立方采样法(LHIS)的数值分析方法,对实际工程中的高风化岩质边坡进行概率稳定性分析。充分考虑高风化岩质边坡的岩石参数的空间变异性对边坡稳定性的影响,利用LHIS模拟计算得到安全系数的概率分布,同时利用FORM确定临界失稳破坏面的概率进行初步的敏感性分析,从而确定模型输入参数对边坡稳定性的影响;利用Spencer极限平衡法求出失稳破坏面的F_s来评价功能函数G(X)的值,并计算可靠性指标。结果表明:考虑岩石参数的空间变异性比传统单一变量更能真实反映高风化岩质边坡的特征;利用LHIS能比传统的抽样方法明显减少模拟次数,提高效率;可靠性理论及概率稳定性分析方法比传统的极限平衡法更适用于评价岩土参数空间变异的高风化岩质边坡的安全性。     

基于弹塑性区间有限元的边坡稳定性分析

区间分析法是工程中对不确定问题进行分析的方法之一。现有区间分析法大多采用区间参数摄动法求解,其存在明显的局限性,特别对于弹塑性问题需采用增量法计算时,很难得到有效的解答。在边坡稳定性计算中采用区间变量来描述工程中的不确定性,将区间数学与弹塑性有限元相结合,建立了弹塑性区间有限元,推导了基于弹塑性区间有限元方法的边坡稳定性区间安全系数计算公式,这一方法能有效的避免区间参数摄动法的局限性。通过工程实例,验证了该方法的可行性和有效性。在此基础上探讨了岩土体参数对区间安全系数的影响。结果表明,内摩擦角对边坡安全系数的影响明显,重度、黏聚力影响较大,弹性模量和泊松比影响小。     

地震作用下岩质斜坡破坏机制研究

以地震作用下的非贯通节理岩质斜坡为研究对象,利用大型有限元软件ANSYS建立数值模型。数值模拟结果表明:地震作用下非贯通节理岩质斜坡的稳定系数受结构面的长度、密度、贯通率、展布方向等因素影响;节理面的位移放大效应和变形积累效应明显;岩桥的破坏在地震初期比较剧烈,之后在地震作用下继续发生破坏,在经过地震波波幅较大的波段后,斜坡的变形破坏才稳定下来;地震作用下,岩桥内部应力波动剧烈,拉剪共同作用导致了岩桥的最终破坏;层间节理位移和层间摩擦应力分布很不均匀,不同位置的节理的动力响应也有较大不同。     

某路堑高边坡稳定性评价及优化设计

镇清高速回龙寨服务区Ｋ９＋７００左侧属于典型破碎顺层软岩路堑高边坡,由于坡体岩质复杂,出现坡顶变形开裂和小型浅层土质滑坡等问题,施工过程中面临整体滑坡风险,由此产生边坡下部开挖及加固问题。以此高边坡工程为研究对象,利用历史和现状地面勘察的方法定性分析了潜在安全问题以及关键技术难题,基于坡体目前临界稳定状态,结合现场地质调查及参数反分析方法综合确定了现有条件下的边坡岩土力学参数,结合实际情况设计３种开挖及加固方案,并基于数值模拟方法综合评价了该边坡的稳定性。主要结论:不施加加固措施直接开挖和按初始加固设计的两种情况均不满足边坡稳定性安全控制标准;通过不同开挖及加固方案的费效性对比,开挖方案２在保证稳定的基础上最经济,为最优开挖加固设计方案。     

共面断续岩桥直剪试验破坏过程研究

岩桥对岩质边坡稳定性起控制性作用,而非贯通性节理岩体是广泛存在于岩质边坡中的一种岩桥载体形式。研究共面断续岩桥连通率对岩石抗剪性能的影响,可为岩质高边坡稳定性评价提供理论依据。以直剪试验的形式,通过石英砂、水泥、石膏和水制备直剪试验试样, 并预留相同长度的3条共面断续节理,对共面断续岩桥进行剪切模拟,分析其破坏模式、破坏过程演化机制和力学参数。结果表明:直剪试样呈现张拉破坏、拉剪破坏和剪切破坏3种破坏模式,以剪切破坏为主,节理所在面为控制性结构面;试样破坏过程依次呈现为裂纹稳定、裂纹破坏和残余变形阶段;随连通率增大,抗剪强度降低,黏聚力减小,内摩擦角小幅变动;共面断续岩桥连通率越大,岩石抗剪性能越差,岩质边坡稳定性越低。     

可靠性理论在强风化岩石边坡稳定性分析中的应用

为了对强风化岩块组成的岩石边坡的稳定性进行评价,通过一次二阶矩法、蒙特卡罗模拟和有限差分数值分析相结合的方法对其进行了可靠性分析和研究。首先,将岩石边坡等效为连续介质体,利用等效连续模型获得强风化岩石边坡的特征参数,之后,将岩石边坡的岩土材料参数定义为二维空间变异参数,并通过一次二阶矩法建立了变异参数的不确定性模型;然后,利用蒙特卡罗模拟了岩土参数的空间变异性;最后,利用有限差分的方法研究了协方差、相关距离对安全系数和可靠性指标的影响。结果表明:岩土工程参数空间变异性对特定岩石边坡的稳定性评价具有很大的影响;强风化岩石边坡的安全性评价不能仅凭单一参数值确定;随着岩石边坡参数协方差的增大,可靠性指标值逐渐减小,安全系数逐渐减小;随着自相关距离的增大,可靠性指标逐渐增大。因此,应在边坡常规分析和设计过程中充分考虑岩土工程参数空间变异性。     

岩质边坡稳定性的有限元分析和数值模拟

基于岩质边坡滑动面和稳定性主要由岩体结构面强度决定的实际,作者首先采用有限元应力分析方法估算了岩体结构面的稳定安全系数,进而利用有限元强度折减法对岩质边坡稳定性进行了数值模拟研究。研究结果表明,采用有限元应力分析方法和强度折减法相结合的方式能快速有效地求解岩质边坡的稳定安全系数,并可为岩质边坡稳定性评价提供一定的指导依据。     

断层力学与几何参数对岩质边坡稳定性的影响

采用FLAC^3D强度折减法并对比slide极限平衡法,分别研究断层破碎带岩土体的泊松比、抗拉强度、内聚力和内摩擦角等力学参数及断层的断距、厚度、倾角、相对临空面的距离等几何参数对岩质边坡破坏模式和稳定性的影响。结果表明:边坡的稳定性随内聚力的增大而增大,且基本不受泊松比和抗拉强度的影响,2种方法得出的内摩擦角对边坡的稳定性影响规律有所不同;断层的几何参数对边坡的破坏模式和稳定性有较大的影响,并且影响程度大于其力学参数的影响。     

库水长期升降作用下库岸边坡稳定性研究

选取三峡库区典型库岸的砂岩进行“浸泡-风干”循环试验,模拟库水升降条件对库区水位变幅区岩石强度的影响。根据岩石试验结果和岩体RMR法推算出经历不同水位条件下岩体参数劣化规律,并通过数值模拟研究变幅区砂岩的劣化对库岸典型滑坡区库岸稳定性的影响,分析库岸边坡在库水长期作用下演化规律。研究表明水位升降过程对变幅区岩体质量的劣化作用较为明显,会导致库岸边坡破坏的时间大为缩短;库岸坍塌破坏过程与此类滑坡稳定性有直接的联系,可能最终会导致此类滑坡复活。研究成果可为库区内此类滑坡长期稳定性分析提供参考。