层状边坡失稳机制及其力学模型

探讨了层状边坡的失稳机制及其影响因素,利用横观各向同性模型对层状边坡进行描述,重点介绍了模型的实施过程,指出边坡稳定性是由岩体强度和结构面强度共同控制的,与实际相符,并对工程的安全生产具有重要意义.     

某长大缓倾顺层边坡的失稳机理研究

为研究长大缓倾顺层边坡失稳破坏机理,以某滑坡为实例,采用土工离心机,开展了坡脚开挖和降雨入渗对边坡稳定性影响的离心模型试验研究。试验结果表明:在边坡开挖、降雨入渗和泥岩软化三个因素的综合作用下,滑坡的稳定性降低,发生了整体顺层滑移和拉裂式破坏。根据模型侧面网格变形,观察网格错动趋势,推测滑坡有多层滑动的可能。把研究成果与已有结论进行定性对比,验证了离心试验适用于长大缓倾边坡的失稳机理研究,为该类型边坡的研究提供了一种新思路。     

顺层岩质边坡不稳定岩层临界长度分析

顺层状岩质路堑边坡及其支护设计是公路和铁路路基设计难题之一 ,陡倾状顺层边坡不稳定岩体可以清掉 ,但清方量较大的缓倾角和中等倾角顺层状岩质边坡 ,其失稳破坏范围是设计人员最关心的问题。结合重庆至怀化铁路的论证设计 ,建立了顺层边坡岩体失稳破坏长度计算式 ,利用沿线自然顺层状边坡失稳破坏的调查测试资料进行对比分析 ,结果表明效果较好     

中巴喀喇昆仑公路顺层岩质边坡受力分析

为了深入研究中巴喀喇昆仑公路洪扎河以北地段的顺层岩质边坡弯曲失稳机制,采用材料力学压杆稳定及刚性体平衡原理,在D.S.Cavers的基础上考虑地震力作用,分析得到岩质边坡的三种弯曲模型(平面边坡的柔性弯曲、平面边坡的三铰梁模型、曲线边坡的三绞铰模型)的失稳公式,将地震与非地震作用下平面边坡的柔性弯曲进行对比分析。研究结果表明:当内摩擦角φ_j处于0°~15°范围时,若水平地震加速度方向与岩体弯曲方向相反,平面边坡柔性弯曲模型在地震作用下不易发生弯曲变形;若水平地震加速度方向与岩体弯曲方向一致,地震作用下平面边坡柔性弯曲模型的临界状态总长度l总比非地震作用下的l小,平面边坡在此方向的地震作用下更易发生柔性弯曲变形。     

反倾层状碎裂结构岩质边坡破坏机制研究

反倾岩质边坡是我国西南水利水电工程、山区交通工程、矿山工程中一种常见的边坡类型,目前已成为影响此类工程正常运行的安全隐患之一.通过基底摩擦物理模型试验,研究了发育一组与岩层层面正交节理的反倾碎裂结构岩质边坡变形破坏全过程,分析了边坡变形破坏过程中的宏观变形、岩层位移、岩层弯折角等,揭示了反倾层状碎裂结构岩质边坡破坏机制...     

缓倾角层状岩质边坡小危岩体失稳破坏模式与稳定性评价

缓倾角层状岩质边坡是小危岩体出露的主要坡型之一。影响小危岩体失稳破坏的主要因素为边坡地形条件、地层岩性和岩体结构，诱发因素有暴雨、地震和人工开挖等。小危岩体失稳破坏的基本模式可概化为倾倒-崩落、拉裂-崩落和滑落-落3种。当缓倾内层状岩质边坡的岩层较厚，岩性呈软硬互层状产出，或岩层间软弱夹层较厚时，常发生倾倒-崩落式破坏；当缓倾内层状岩质边坡的岩层较薄，且岩性较均一，或层间结构面力学性质较好时，常发生拉裂-崩落式破坏；当缓倾角层状岩质边坡岩层倾向坡外时，在陡倾构造节理和风化卸荷裂隙切割下，常发生滑移-崩落式破坏。针对这3种破坏模式，提出相应的稳定性评价理论和方法。最后，以一修理厂陡崖边坡为例，系统阐述缓倾角层状岩质边坡小危岩体稳定性评价理论和方法。     

层状反倾岩质边坡影响因素及反倾条件分析

借助广西龙滩水电站左岸边坡工程地质剖面模型以及岩体参数对反倾岩质边坡的影响因素进行了多工况分析,提出了边坡反倾优势角的范围。并通过不同模型对应同一点的位移矢量角对层状反倾岩质边坡的反倾条件进行了界定分析。通过与工程实例总结资料对比,其可用性强,并为反倾岩质边坡的快速破坏模式分析提供了科学依据。     

基于剪切位移的层状岩质边坡稳定性预测预报模型

在阐述了层状岩质边坡的工程特性和控稳因素后，揭示了层状岩质边坡内地下水的分布特征。针对包气带裂隙水对边坡稳定性的重要影响，提出了将其概化为经水力折减后的面力的模拟方法，并将包气带水力折减系数作为反演参数，采用三维非线性有限元法和可变容差优化方法，建立了基于潜在滑裂面剪切位移实测值的边坡稳定性预测预报模型，该模型在江阴大桥等工程实践中取得了满意的效果。     

反倾层状岩质高边坡开挖变形破坏机理研究

在龙滩工程工程地质条件、地应力测试和试验洞变形监测结果综合分析的基础上,建立了地质概化和边坡施工开挖模型。以监测信息为基础,假定初始地应力场近似符合线性分布,采用二维显式有限差分法对龙滩工程左岸进水口边坡1-1剖面进行了自重平衡和开挖施工的模拟。由分析获得了反倾层状岩质高边坡临界节理发展、节理张开度和变形等边坡破坏因素之间的规律。通过对开挖到480 m平台和313 m平台时情况的对比分析,找出了开挖对边坡破坏的影响,即会使临界节理发育和节理张开尺度增大。通过离散元程序(UDEC2D3.1)对边坡开挖的模拟分析,客观评价了边坡的稳定性及其可能的破坏形式。     

金属露天矿山高陡顺倾边坡稳定性分析研究

金属露天矿山高陡顺倾边坡易形成大规模变形体或大型滑坡,防治难度大,是矿山安全高效生产的重大隐患。本文通过系统开展滇西北衙金多金属矿区万硐山矿段露天采场顺层边坡稳定性分析实例,研究了不同计算方法和不同工况下该类边坡滑坡失稳条件,采用数值模拟计算分析相结合的方法得出其滑坡类型及失稳模式,并提出了这类结构的露天矿山边坡风险管控措施建议,为矿山后续开采提供依据,指导矿山实际生产。     

反倾岩质边坡多级破坏边界折断深度计算模型

目前对边坡多级破坏折断深度及演化过程的研究相对较少,针对这类问题,在已有破坏边界模型的基础上采用悬臂梁极限平衡理论,对边坡多级破坏边界折断深度进行理论推导,建立多级破坏边界折断深度的计算模型,并通过大型离心模拟试验及工程实例对模型的可靠性和适用性进行验证。结果表明：离心模拟试验展现的多级破坏边界演化过程与提出的岩质边坡破坏边界一致,经计算二级破坏边界的折断深度为215.35 mm,三级破坏边界的折断深度为87.39 mm,模型计算结果与离心机试验结果相吻合,验证了所建立模型的可靠性;利用计算模型对云南省澜沧江左岸一处反倾岩质边坡多级折断深度进行计算,其二级破坏边界折断深度为8.06 m,三级破坏边界折断深度为2.34 m,经现场测量其二级、三级破坏边界折断深度分别为6～10 m和0.5～2 m,计算结果与边坡实际相符。研究成果对反倾层状岩质边坡稳定性及破坏机制的分析具有理论指导意义。     

基于突变理论的岩质边坡失稳预警模型

以某岩质边坡为例,利用FLAC有限差分软件分析不同折减系数下位移变形特征,然后利用尖点突变理论分析岩质边坡的临界折减系数,从而建立岩质边坡失稳判断新的预警模型。     

顺层岩质路堑边坡稳定性有限元分析

路堑边坡稳定性分析是工程建设中的重要问题。在工程地质勘察的基础上,利用非线性有限元法,结合强度折减理论,采用有限元软件ANSYS对某顺层岩质路堑边坡的开挖变形进行数值模拟,分析了该顺层岩质边坡的变形破坏机制及其演变过程,为边坡的工程治理设计提供了合理的建议。     

基于静力模型试验的华丽高速公路金沙江桥华坪岸顺层边坡安全性评估

 顺层边坡的破坏范围及稳定性一般受工程扰动影响较大。以华丽金沙江桥华坪岸顺层边坡为研究对象,利用现场调查、地质力学方法和数值分析,综合确定华坪岸边坡破坏模式主要为后缘陡倾结构面控制剪入+T2凝灰岩软弱夹层主滑+前缘缓倾结构面剪出破坏控制。基于此,制作考虑后缘陡倾结构面和顺层软弱夹层边坡模型,设计了不同桥基荷载和水平荷载组合工况,分析余推力、位移、应力和应变发现：不同工况临界水平荷载为1.89～3.15 kN,临界水平地震加速度值为0.134 g～0.208 g,除100 a设防自然工况不满足外,其余条件下华坪岸边坡均满足工程区修正后地震设防标准0.105 g(50 a)和0.144 g(100 a)的要求。在模型试验过程中,数据的灵敏度和稳定性排序为表观应力和位移＞内部应力＞应变;传感器的费效比排序为量力环＞百分表＞土压力盒＞应变片。     

顺向岩质边坡平面旋转破坏的力学分析

针对顺层岩质边坡的平面旋转破坏模式的特点,利用能量准则和损伤力学的观点建立三维力学模型,给出了在自重、惯性力(如地震)等荷载共同作用下,顺向边坡岩体损伤区和滑移区的力学性状及破坏区域。根据顺层岩质边坡渐进性破坏机理和层面的刚塑性应变软化假定,分析了可能影响滑移区和损伤区位移、应力和长度的各种因素,给出了以长度为控制量的顺向岩质边坡平面旋转破坏范围值。     

基于SMP准则的破裂岩统计损伤软化模型及其应用研究

岩石材料是一种非均质材料,而破裂岩是指岩体内部含有大量的裂隙、空洞、界面等缺陷,在荷载作用下其微元体破坏更具有随机性。在损伤理论的基础上,从微元体的强度随机分布的角度出发,在微元体强度度量方法上考虑损伤阈值的影响,假设破裂岩的微元体强度服从Weibull分布,结合考虑中主应力的SMP准则,建立破裂岩统计损伤软化本构模型,运用多种计算方法对模型参数m和F0进行确定。通过对小官庄铁矿2种破裂岩闪长玢岩以及矽卡岩的验证表明：在不同围压下,全应力-应变试验曲线与预测曲线吻合良好,能够反映损伤阈值的影响,且在较低围压下更为理想。同时,此模型能够反映随着围压的增加岩石的峰值强度增加而延性增大的性质,进一步验证模型的适用性及较强的应用价值。     

基于微震监测的顺层岩质边坡开挖稳定性分析

 为评估白鹤滩水电站左岸顺层边坡开挖过程中的稳定性,构建高精度微震监测系统,通过实时监测和分析微震活动特征,圈定左岸边坡主要的损伤区域;借助RFPA有限元数值模拟方法,揭示左岸边坡岩石微破裂萌生、聚集、扩展直至贯通的演化机制,再现典型剖面边坡破坏全过程。研究结果表明：微震活动与开挖扰动密切相关,边坡开挖诱发的微震事件主要分布在大坝拱肩槽附近,沿层内错动带LS331,LS337及断层F17上盘(610～700 m高程)条带状聚集,形成边坡主要的损伤区;边坡开挖卸荷作用下,LS331,LS337及F17等软弱结构面剪应力集中突显,大量破裂单元也沿LS331,LS337及F17持续聚集,导致边坡沿软弱结构面的失稳破坏,计算结果与微震活动空间宏观演化趋势基本一致。研究结果可为边坡后期开挖和支护提供参考,也可供同类顺层岩质边坡稳定研究借鉴。     

边坡失稳的尖点突变模型研究

通过建立边坡地质力学模型,考虑内外环境因素对边坡稳定性的影响,应用非线性科学建立了完善的边坡失稳突变理论模型,分析了突变模型中控制变量对边坡产生快速和慢速蠕滑失稳的影响。因刚性极限平衡理论在评价边坡稳定性存在不足,应用刚度效应失稳新理论得到了边坡产生蠕滑失稳的判据,其分析结果能很好解释蠕滑型边坡失稳的机理,从而揭示了应用突变模型研究边坡失稳现象的可行性。     

巴东组红层软岩缓倾顺层边坡破坏机制分析

 在对边坡岩体进行一系列工程地质特性试验研究的基础上,以该类边坡最常见的平面滑动模式建立潜在滑动面上不同位置的稳定性系数表达式,结合实例计算分析边坡开挖对其稳定性的影响,并对潜在滑动面软弱夹层的剪切流变过程进行分析。分析结果表明,巴东组红层软岩缓倾顺层边坡的破坏是从坡脚开挖开始到潜在滑动面,由等速蠕变到加速滑动的渐进过程,期间伴随着坡脚岩体的崩解、节理裂隙的扩展延伸和地表水沿裂隙下渗软化潜在滑动面等因素的共同促进作用。在掌握该类边坡破坏机制的基础上,对其加固方式和施工组织提出相关建议,研究成果对同类型边坡的设计和施工具有重要的参考意义。