公路边坡与坡顶输电铁塔相互作用与成灾机制的反演分析

基于公路边坡与坡顶输电铁塔相互作用导致边坡变形与铁塔失效的典型案例,对边坡破坏特征、变形演化过程、位移监测成果和灾变触发机制展开调查分析,采用边坡稳定度反分析理论和有限元强度折减法对边坡失稳演化过程和关键岩土力学参数进行反演,并据此对铁塔建造、路堑开挖与边坡加固、降雨诱发地下水位上升和台风暴雨触发整体变形的完整过程开展系统的模拟与分析,从而揭示了公路边坡与坡顶输电铁塔相互作用过程、降雨诱发边坡多级牵引渐进失稳机制与塔基不均匀沉降导致铁塔倾斜超限的成灾机制,为临近重要构筑物边坡的变形控制与灾害防治提供了依据。     

倾角变化条件下反倾层状斜坡倾倒变形演化研究

倾倒变形是反倾层状岩质边坡的一种典型破坏模式,为了研究不同岩层倾角对反倾层状岩质边坡倾倒变形的影响,以澜沧江上游古水水电站坝前倾倒变形体为原型,从岩层倾角变化的角度出发,利用大型土工离心机试验分析了反倾层状岩质边坡的失稳破坏过程、变形演化特征与最终失稳模式等。结果表明：(1)反倾层状斜坡的变形演化过程基本概括为岩层压密-坡脚压裂阶段、弯折面形成-部分失稳阶段和弯折面贯通-彻底失稳3个阶段,岩层倾角的改变并不会影响斜坡阶段性演化过程;(2)岩层倾角越大的斜坡,斜坡形成弯折面所需时间越短,失稳破坏发生后坡体贯通性倾倒破坏深度更大,对应的变形范围越大,折断岩层的破坏程度越剧烈;(3)岩层倾角变化会导致斜坡的倾倒变形过程与最终失稳模式存在一定差异。倾角较小的55°和70°模型斜坡前部岩层在重力作用下发生明显弯曲倾倒变形,最终以“倾倒-弯曲-滑移”的失稳模式发生破坏;倾角最大的85°斜坡岩层发生的弯曲变形较小,最终以“倾倒-折断-崩塌”的模式发生破坏。研究结果对大型工程项目的顺利开展具有一定指导意义。     

深层裂隙发育型膨胀土边坡变形演化特征研究

深层原生裂隙在膨胀土地层中普遍存在，沿裂隙面的深层滑动是膨胀土边坡失稳的重要模式。为掌握深层裂隙性失稳模式下膨胀土高边坡的变形演化特征，开展了高边坡开挖卸荷的现场原型试验。由试验测得了从稳定发展至破坏过程中边坡的水平位移，获得了滑裂面几何形态，进而推导了深层裂隙性失稳模式的力学机制；采用位移速率幂指数作为边坡变形演化趋势的量化参数，分析了开挖速率及降雨对边坡变形状态的影响；按变形发展快慢趋势，将边坡变形划分为缓慢稳定、缓慢失稳、短时失稳和快速失稳4种状态类别，并提出定量判别阈值；根据不同变形状态下边坡的位移速率及其幂指数的分布规律，提出了适用于膨胀土深层裂隙性滑坡的预警方法。所得成果为膨胀土边坡变形控制和滑坡预警提供了理论和试验依据。     

降雨诱发堤防边坡失稳数值模拟研究

以河道堤防工程边坡为例，利用有限差分数值模拟软件FLAC,分析该边坡在降雨作用下的变形破坏过程，并研究其失稳机制。结果表明：(1)该边坡失稳是由于降雨导致岩层分界面上产生超孔隙水压，孔压值为4.0×10⁵Pa,并且滑面土体抗剪强度降低，从而发生失稳；(2)该边坡破坏首先从坡脚开始，属于牵引式滑坡，计算得到该边坡安全系数为0.89,处于不稳定状态。研究结果对降雨诱发边坡失稳机理研究具有一定的参考意义。     

基于离散元法的某滑坡变形演化机理浅析

因采矿而诱发的滑坡,是矿山地质灾害的主要形式之一,也是开采沉陷学和滑坡学研究的新课题。以贵州大方县云龙山变形体中选取的滑坡作为研究对象,在掌握滑坡基本地质条件的基础上,建立该边坡的离散元数值计算模型,对采空区诱发滑坡演化模式进行模拟分析。分析表明,该边坡的变形演化过程可分为:地下采矿-坡体应力调整-洞顶塌陷-坡体差异沉降错动形成塌落体-结构面剪断贯通-坡体失稳等6个阶段。研究结果对采动滑坡的变形演化分析提供了一定的参考依据。     

浅析水电站在人工扰动条件下的典型边坡问题与防护措施

从施工、蓄水和泄流过程凝炼典型边坡问题,基于实体工程对典型边坡问题的特征与成因,以及防护与调控策略进行阐述.分析表明:当前国内边坡问题凸显,施工期弱地质基体在开挖-支护过程作用下诱发的边坡问题、蓄水期库区边坡谷幅变形及滑坡致涌浪越坝问题、泄流期雾化雨、强冲刷作用下的边坡问题等,均需深入分析边坡稳定性和失稳机理.在边坡治...     

云南苗尾水电站倾倒变形体边坡稳定性分析

倾倒变形破坏是高山峡谷地区反倾薄层状斜坡的典型失稳形式之一。为了分析云南苗尾水电站库区倾倒变形体边坡(QD8)稳定性,对其岩体结构进行调查,并分析了两种破坏形式。采用极限平衡法,计算倾倒变形体边坡在天然、地震、蓄水和暴雨4种工况下的稳定性。结果表明:边坡最小安全系数为1.18,整体稳定性较好;运用离散元法,得到边坡的应力和位移分布,最大位移为0.14 m,存在局部坍塌现象,因此倾倒变形体边坡(QD8)稳定性较好。研究成果可为倾倒变形体边坡稳定性分析提供借鉴。     

降雨条件下多级残积土坡渗流稳定性研究

以顺邵山区高速公路边坡为例,开展降雨入渗影响下边坡中的非饱和渗流、变形特性数值分析,基于不同降雨工况下边坡安全系数和位移的关系,进一步探讨多级残积土边坡失稳预警方法。结果表明:降雨入渗过程中边坡安全系数均下降,下降幅度与雨强呈正相关。短时大雨下,边坡浅层土体负孔压增加显著,坡体水平位移对降雨入渗响应时间长,采用ＢｉＤｏｓｅＲｅｓｐ函数可较好的描述累计水平位移与安全系数的双Ｓ型递减关系,可将累计水平位移作为边坡失稳的预警因子;长时小雨下,坡体沉降对降雨入渗敏感,竖向沉降与安全系数关系同样可用ＢｉＤｏｓｅＲｅｓｐ函数描述,降雨初期可将累计水平位移作为预警控制指标,后期因雨水持续入渗至坡体深部,失稳预警指标应侧重累计沉降位移、并兼顾累计水平位移的发展。     

致灾因素耦合作用下堆积体斜坡失稳概率研究

藏东南地区气候环境复杂,地质条件恶劣,广为分布的堆积体斜坡易在多种极端条件诱发下失稳,具有较大的潜在风险。为研究复杂环境条件对滑坡的诱发作用,提出一种能够考虑多种诱发因素耦合作用的滑坡危险性评价方法。以地震和降雨为例,分别考虑了诱发因素自身的随机性与诱发作用的不确定性,通过分析不同危险性量级诱发事件的发生概率与回归周期,结合蒙特卡罗模拟计算对应诱发作用下的斜坡失稳概率,揭示不同程度的危险性序列。在此基础上利用全概率公式进行多致灾因素的耦合计算,系统评价堆积体斜坡的危险性与潜在风险。并以川藏交通廊道沿线某典型堆积体斜坡为算例,其结果表明:耦合计算结果为中等危险等级,总的规律表现为诱发事件组合越极端,其综合危险性反而越低。     

强震作用下中倾外层状岩质边坡动力失稳机理研究

中倾外层状岩质边坡在静力条件下的稳定性一般较好,但是在对"5·12"汶川地震中失稳边坡调查的过程中,却发现了大量的中倾外层状岩质边坡动力失稳案例。为了得出该类型斜坡动力变形失稳机理,采用三维离散元数值模拟技术,对该类型边坡在地震作用下失稳机理进行数值模拟。结果表明:在地震荷载作用下,坡表各监测点PGA放大系数随高程增加呈现非线性增大且均大于1。在边坡水平剖面上PGA放大系数先增大,在距坡表50 m后逐渐降低;而竖直剖面上PGA放大系数在1/2高度下整体变化不大,超过该高度其急剧增大。地震作用下整个边坡的失稳机理为:边坡顶部优势层面逐渐张开,缓倾坡外的结构面发生剪切变形;随着变形的发展,坡体上部拉张裂缝向深处扩展,坡内锁固段岩层被破坏,控制性结构面贯通;滑坡沿贯通滑面快速滑下,摧毁坡脚铁路线并堵塞河道,整个边坡发生拉裂-滑移-剪断型失稳破坏。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。     

基于物质点法的土体强度对边坡失稳滑动距离影响研究

滑坡滑动距离是衡量边坡失稳致灾程度的重要指标之一。基于Ｄｒｕｃｋｅｒ-Ｐｒａｇｅｒ弹塑性本构模型，应用物质点法研究了土体强度对失稳边坡滑动距离的影响。首先，通过干燥铝棒坍塌试验和黏土边坡大变形算例验证物质点法程序，分析了离散物质点数量对边坡失稳模拟结果精度的影响。在此基础上，进一步研究不同坡角下黏聚力和内摩擦角对失稳边坡滑动距离的影响规律。结果表明:相邻物质点间距取0．5ｍ进行数值模拟能够保证结果的精度且计算效率高；随着黏聚力、内摩擦角的增大，滑动距离呈逐渐减小的趋势；边坡失稳过程是以坡脚处产生较大塑性应变开始，塑性区域不断扩展至坡顶形成贯穿的滑裂带，进而整体失稳。物质点法能够再现边坡失稳的整个过程，有助于深入理解滑坡的致灾机理进而为边坡加固措施设计提供可靠依据。     

岩体开挖卸荷后边坡失稳判据研究

岩体开挖是一个不断卸荷、变形损伤、质量劣化的动态力学过程.只有考虑岩体开挖卸荷过程才能较真实地模拟实际边坡因开挖而达到的位移场和应力场状态.如何根据有限元计算结果来判别边坡稳定性,是边坡稳定分析的一个关键性问题.强度折减有限元法的失稳判据主要有3种:①以有限元解的收敛性判定失稳状态;②根据计算域内最大节点位移与折减系数之间关系曲线变化特征判定失稳状态;③通过计算域内塑性区是否贯通判定失稳状态.结合岩体开挖卸荷后力学参数变化和3种失稳判据综合判定了实际边坡的稳定性,对一般边坡工程有一定的指导作用.     

软弱基座型滑坡形成机制离散元数值模拟研究

软弱基座型斜坡具有“上硬下软”的双层坡体结构,其变形破坏方式和失稳模式也较为复杂。为了详细分析该类型边坡的变形破坏机制,以具有此类坡体结构特征的一库区古滑坡为例,在现场调查的基础上,采用地质分析法和离散元数值模拟方法研究天然、降雨和地震条件下边坡的变形破坏过程。结果表明:活跃的地质时期、陡峭的地形、复杂的地质构造和双层的坡体结构特征构成了该滑坡形成的必要条件,降雨和地震是诱发滑坡的主要外界因素;滑坡表现为倾倒变形和滑移－压制拉裂的复合型失稳模式;利用离散元数值模拟研究了坡体在天然重力、降雨和地震等不同条件下的变形破坏过程,计算结果显示降雨和地震均会导致滑坡发生,其中地震型滑坡具有持续时间更短、发生规模更大、运动距离更远的特点。     

金沙江白格滑坡失稳机理及影响因素分析

峡谷区高位滑坡发生后堵塞河道，往往造成巨大的损失。2018年10月11日及11月3日，金沙江白格滑坡两次堵塞金沙江，形成的堰塞湖淹没了上游村镇，堰塞坝溃决后洪水冲击下游造成了巨大损失。为研究白格滑坡首次失稳破坏的机理及其关键影响因素，依据现场调查建立了失稳前边坡的二维模型，并结合地质过程进行了数值模拟计算。结果表明：白格滑坡是深切河谷斜坡岩体在长期卸荷和表生时效作用下产生的岩质滑坡；斜坡破坏时主应力在软硬岩接触面附近发生应力集中，致使下部硬岩剪出口位移超过4 m最终失稳破坏；对滑坡区工程地质条件、岩体卸荷及表生改造作用等因素的分析认为，“10·11”白格滑坡是随时间推移、多种因素叠加，量变转化为质变形成的。     

新型柔性铰接框架锚固体系及边坡支护分析

为解决传统框架锚固结构在地震和降雨荷载下可能导致的滑坡和结构失效问题，建立了一种新型柔性铰接框架锚固系统。该系统利用“内刚外柔”的设计理念，通过对传统框架锚固体系的支座连接部位设置铰接的方式，容许边坡有限变形进而通过适度的能量耗散来吸收部分荷载，限制边坡的位移变形，避免支护本身的破坏。采用Flac^3D有限差分软件建立了原边坡、传统框架锚固边坡和柔性铰接框架锚固边坡的计算力学模型，通过对比三者剪应变增量、滑动变形和拉应力进行稳定性评估，并采用强度折减法对3种不同支护进行失稳判断和安全系数求解。结果表明：柔性框架锚固支护对控制边坡滑动十分有效；在改善自身应力状态方面，柔性支护体系对比传统框架锚固体系具有明显优势，提高了边坡整体稳定性和抗震性能。该研究为边坡领域提供了全新的加固设计思路，同时为新支护体系的应用提供了依据。     

某多次开挖边坡治理失效机制分析

朝天中学滑坡位于朝天区朝天中学后山斜坡中下部,为一牵引式开挖型滑坡。2010年-2012年该滑坡由于两次开挖和极端降雨因素的影响,出现了多次失稳变形迹象。正确认识滑坡变形机制及演化过程是预防及治理滑坡地质灾害的重要前提,基于现场详细的调查和滑坡资料,并结合数值模拟方法,对朝天中学滑坡发生多次的变形失稳机制及其演化过程进行了分析,研究成果表明:首次切坡条件下,边坡沿原生结构中最"活跃"的基覆界面发生了牵引式堆积层滑坡失稳;在第二次切坡和部分加固手段实施后,由于坡体临空条件和自身结构的改变,促使坡内应力向深部转移,边坡也因此转为沿强-中风化接触面发生失稳的牵引式滑坡;鉴于前两次边坡失稳对坡体自身完整性的破坏,又逢区域性极端降雨,大量地表水的入渗致使坡体抗滑力和下滑力的此消彼长再次造成了边坡整体严重失稳。     

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。     

岩质边坡倾倒破坏模式与机理分析

通过对国内外已报道的近80个倾倒边坡实例进行统计,从岩体几何形态、工程地质特征和失稳诱因3个方面分析归纳了边坡倾倒的变形演化规律和破坏特征.以地质力学分析模型建立为出发点,提出了一种更为全面的边坡倾倒分类系统;并结合典型倾倒边坡实例,从工程地质的角度阐述了各失稳模式的演化特性和机理.新的分类系统拓宽了边坡倾倒破坏的研究...     

带帽PTC桩复合地基上路堤的稳定性数值分析

以福建省某浅海填方路堤采用带帽ＰＴＣ桩进行软基处理为背景,采用有限元强度折减法,分析路堤或桩的失稳破坏形式、常用等效平面模型存在的问题,并探讨了桩长、单桩桩位及加筋垫层对路堤稳定性的影响。研究表明:由于土拱效应,临界稳定状态时路堤边坡的塑性区在桩帽顶以上分块贯通,路堤边坡失稳破坏类似倾覆破坏;ＰＴＣ桩可能的破坏模式是倾覆破坏或弯曲破坏,而不是传统认为的剪切破坏,且根据受力特点不同,路堤地基中的桩可分为承压桩、弯剪桩、压弯桩、拉弯桩四类;等效的平面模型高估了桩的抗弯能力而低估其竖向承载力;桩位、桩长、垫层对路堤稳定性及其失稳破坏形式均有不同程度的影响。     

李家峡水电站坝前滑坡体的变形特征及处理措施

李家峡水电站坝前的Ⅰ，Ⅱ呈滑坡体一直处于蠕变状态，对电站的安全构成很大威胁，Ⅰ号滑坡的变形特征是，在库水作用的岸边先蠕滑失稳，并进一步向上部扩展，后诱发次，主滑面开裂变形，直至整体失稳；Ⅱ号滑坡是，中下部浅表层坡体首先蠕滑失稳，之后引起中，深部的次滑面开裂、下滑，最后沿主滑面开裂、变形直至整体失稳，经过采取削头压脚、削头减载措施，使安全系数提高到基本稳定状态。