反倾岩质边坡弯曲倾倒-剪切滑移破坏分析方法研究

目前反倾岩质边坡弯曲倾倒破坏分析方法仍以基于极限平衡理论的悬臂梁模型为主,但大多未考虑坡脚岩层的剪切破坏。为准确评价该类边坡的稳定性,建立考虑坡脚岩层剪切破坏的分析计算方法。首先,根据岩层变形破坏特征,将边坡分为后缘稳定区、中部弯曲倾倒区和前缘剪切区3个区域;其次,建立弯曲倾倒-剪切滑移破坏模式的稳定性分析方法;最后,通过工程实例验证,并进行参数分析。研究结果表明:提出的分析方法与工程实际符合性较好;边坡在倾角较陡、坡角较大时稳定性最差,坡角对边坡稳定性影响大于岩层倾角的影响;岩层厚度及层面内摩擦角增加有利于边坡稳定性,且会扩大坡脚剪切区范围。研究成果对反倾岩质边坡破坏的防治具有实践指导意义。     

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。     

边坡稳定性评价方法研究现状与发展趋势

随着岩土工程技术的进步与相关学科的发展,新的边坡稳定性分析方法不断涌现;另一方面,因对边坡工程地质条件缺乏足够的认识而评价方法选择不当导致工程事故时有发生。因此对边坡稳定性评价方法的原理、假设条件及适用范围进一步疏理很有必要。首先从评价方法的学科领域、基本原理、评价模型的假设条件等角度将其分为工程地质经验评价法、工程力学理论分析法、应用数学理论分析法、试验模拟法和现场监测与预测分析法等五大类。选择代表性的方法介绍每类评价方法的研究现状,指出存在的问题,分析与归纳各类评价方法的优缺点及其适用条件。最后对边坡稳定性研究及其评价方法的发展趋势进行展望。     

等效岩体三维随机节理网络模型构建及其在两河口水电站中的应用

节理的存在对水电高陡岩质边坡的力学性质有重要影响,如何构建反映三维节理分布特征的等效岩体计算模型,是分析与评价岩体力学特性的关键。本文基于损伤力学和统计强度理论,在三维岩石破裂过程分析（RFPA3D）软件的基础上,提出了一种计算等效岩体三维随机节理网络模型的新方法。首先,基于Baecher模型和Monte-Carlo方法,在RFPA3D软件中实现了三维随机离散节理网络（Discrete fracture network,DFN）模型的重构。然后,利用RFPA3D软件内嵌DFN模型,赋予节理和岩石不同的力学参数,构建了工程尺度等效岩体三维随机节理网络模型,实现了三维随机节理岩体破裂过程、变形和强度等力学性质的分析。最后,以两河口水电站左岸边坡坝址区下游节理岩体为研究对象,验证了三维随机DFN模型的准确性,开展了研究区内节理岩体尺寸效应研究,并获得了研究区内岩体的表征单元体（Representative elementary volume,REV）和等效力学参数。该研究成果为等效岩体力学行为分析提供一种新方法。      

边坡可靠性分析的非线性有限元正交设计算法

非线性有限元正交设计算法，是借助于回归分析，用正交多项式拟合各岩石力学特性参数与各单元滑移面及岩体整体滑动安全余量间的函数关系，以评判边坡工程的可靠性。该法较蒙特卡罗法精度高，能满足工程计算的精度要求，且方法简单、计算时间少，不需改变有限元法的有关方程和计算程序，易为人们接受。     

传递系数法在某库岸边坡稳定性研究中的应用

通过对宜宾市金沙江沿岸边坡的工程地质情况进行考察,发现岸坡稳定受金沙江水位升降影响很大。为了研究金沙江下游库岸边坡在各荷载组合工况下的稳定性,以金沙江干流下游左岸两个典型边坡断面为例,采用传递系数法计算了6种不同工况下库岸边坡的稳定系数。结果表明:A-A′断面在6种工况下均处于稳定状态;B-B′断面在工况1~工况4时均处于稳定状态,在工况5时处于基本稳定状态,而在工况6时稳定系数仅有1.008,处于欠稳定状态。计算成果可为后期有关部门设计合理的边坡治理措施提供参考。     

结构性土二元介质模型的有限元模拟

针对土的结构性对边坡稳定性的影响,结构性土二元介质模型将胶结元看成理想弹脆性材料,摩擦元看成硬化型弹塑性材料。基于该模型建立考虑结构性土的强度准则,编制相应有限元程序用于Biot固结的有限元模拟。通过对比初始各向同性和初始应力各向异性结构性土的天然边坡算例计算结果,发现初始应力各向异性天然边坡的安全系数要高于初始均质天然边坡;嵌入初始应力各向异性结构性土的强度准则后可以观察计算过程中边坡破坏区的发展,为采用破坏区贯通作为边坡的破坏标准的天然边坡的稳定性分析提供了一种新的思路且具有良好的工程适用性。     

预应力长锚杆加固理论探讨

通过岩体剪切破坏分析，找出最危险剪切破坏面，再用合理结构的预应力长锚杆或长锚索提供的有效抗剪力，消除岩体最大破坏剪应力，以过到加固边坡不稳定滑动岩体目的。     

岩石节理三维粗糙度各向异性表征新方法

针对传统二维节理面粗糙度表征方法的不足,提出一种新的岩石节理面三维粗糙度描述方法。首先,利用光学扫描系统得到节理表面点云数据并建立三维模型;运用改进的变异函数方法,提出一种新的基于正态分布模型参数的三维粗糙度(VA)方法;最后,运用新方法对花岗岩张拉型节理表面的粗糙特性进行分析。结果表明,提出的新方法能够反映节理面的起伏变化、频率和分形特征,并因此能描述出节理粗糙度的各向异性特性。     

非饱和黏性土直剪强度特性及其修正分析

为研究非饱和黏性土的直剪强度特性,采用非膨胀土及两种不同干密度的弱膨胀土进行了包含低应力状态下8种不同上覆压力的直剪试验。试验结果表明,随着上覆压力的增大,最大剪应力及所对应的剪切位移逐渐增大,试验中低应力状态下测定的土体凝聚力小于高应力状态,且试验中的上覆压力对膨胀性土凝聚力的影响大于非膨胀性黏土;而低应力状态下测定的土体内摩擦角大于高应力状态。对直剪试验中上下盒接触面积减小对抗剪强度参数测定的影响进行了分析,分析表明,接触面积减小对抗剪指标有影响,但极其微小。提出对膨胀土边坡浅层破坏进行稳定性分析时应采用低应力下的抗剪强度参数。