考虑侧壁阻力的顺层边坡失稳机制及稳定性评价∗

侧壁阻力作用下,顺层边坡主滑方向将偏离岩层倾向,其变形及失稳机制具有典型特征。以四川盆地马边河流域某顺层边坡为例,基于其工程地质条件,总结顺层边坡不同变形区域的特征,结合失稳边界条件研究了考虑侧壁阻力的顺层边坡失稳演化机制;最后,对比主滑方向偏离岩层倾向与否的受力差异,分析考虑侧壁阻力的顺层边坡三维稳定性,并研究了各影响因素的作用效应。结果表明：（1）考虑侧壁阻力的顺层边坡变形可划为失稳滑走区、滑坡区和稳定区,滑坡区包含滑动区和蠕滑变形区,滑动区岩体滑动后解体风化为碎、块石土,蠕滑变形区受侧壁阻力影响岩体仅变形拉裂;（2）顺层边坡经岩体劣化和前缘临空后,总体呈下部滑动、中部蠕滑拉裂的顺层临空-后退式破坏;滑动区边界受前缘及侧壁临空控制,长度与侧壁冲沟下切段长度相近;蠕滑变形区部分侧壁由节理面转化为挤压带,侧壁阻力增大,稳定性高于临界失稳状态;受侧壁阻力及滑体厚度控制,蠕滑变形区与稳定区界限处因滑体厚度削薄而拉裂;（3）建立了考虑侧壁阻力的顺层边坡稳定性系数计算式,以及岩层倾角δ、滑面倾角α、主滑方向偏离岩层倾向夹角β 三角度间的换算关系式,侧壁摩擦系数和β 越大,侧壁阻力越利于顺层边坡稳定。     

白音华一号露天矿地鼓区边坡稳定性研究与治理

为揭示地鼓产生的原因及其对边坡变形破坏机理与稳定性的影响,结合白音华一号露天煤矿东帮工程实例,在分析边坡工程地质特征的基础上,应用极限平衡理论并通过反分析法确定了2~#煤顶板弱层抗剪强度,评价了地鼓区边坡稳定;应用FLAC3D数值模拟软件对优化后的边坡进行了数值模拟研究。结果表明:2~#煤顶板弱层及地鼓是控制边坡稳定的决定性因素;地鼓区滑坡模式为剪切圆弧-弱层-地鼓裂缝相结合的组合滑动;选定安全储备系数为1.1,5~6剖面现状边坡满足安全储备要求;1~4剖面现状边坡不满足安全储备要求;1~4剖面原设计边坡均不满足安全储备要求;经削坡优化治理不稳定边坡,优化后1剖面整体边坡角为22°,2~4剖面为24°。该研究可为白音华一号露天矿东帮边坡治理提供指导,为类似条件下露天矿安全生产提供借鉴。     

堤坝滑坡区土性试验和灾害治理

对某泵站进水渠堤坝滑坡区内外的土体进行了静力触探试验和十字板强度试验,比较了滑坡区软土的天然强度和滑坡后强度,确定了滑动面深度。对施工期的边坡稳定进行了圆弧滑动和非圆弧滑动计算,结果表明边坡稳定受含有机质夹层的非圆弧滑动的控制,当使用快剪强度指标、井点降水失效时,边坡处于失稳的临界状态。最后,对堤坝滑坡提出并实施了真空预压治理方案,方案实施后进行了效果检测,确定软土强度已超过稳定要求值,加固效果明显。     

应用高精度磁法测定灵武某煤田自燃区范围

煤层自燃后产生"热剩磁",基于这一理论,运用地面高精度磁测在灵武某煤田对煤田自燃区的边界范围进行圈定.由钻孔验证的结果来看,地面高精度磁测在圈定煤田自燃区边界范围时效果良好.     

水位下降对某悬索桥桥基边坡稳定性影响分析

悬索桥桥基边坡由锚碇和桥墩构成复杂的的结构体系,其变形特点与天然边坡有很大区别。为深入研究水位下降对桥基边坡稳定性的影响,以某拟建悬索桥桥基边坡为例,采用有限元强度折减法计算了锚碇与桥墩耦合作用下水位下降不同高度边坡的位移、塑性点和安全系数变化规律。结果表明:随着河道水位逐渐下降,边坡发生主要水平位移的部位也随之下移,锚碇附近岩体位移受降水前期影响大;坡体内部塑性点主要分布在锚碇附近,分布范围随水位降低先增加后减少并最终趋于稳定;边坡安全系数随水位的下降先减小后增加,水位下降40 m后安全系数稳定在1.28;通过分析桥基边坡潜在滑裂面,确定了锚碇受拉是桥基边坡稳定性大小的控制性因素。计算成果可为大桥修建过程中边坡的稳定性评估提供参考。     

极端降雨对边坡土体强度的影响及其稳定性分析

降雨是影响边坡稳定性的重要因素。在分析重庆市1951—2015年降雨特征的基础上,以重庆市某高速公路高填方路基边坡为研究对象,分析了极端降雨对边坡土体基质吸力、强度和边坡稳定性的影响。结果表明:在降雨的初期,极端降雨对边坡土体基质吸力的影响较大,随着入渗时间的持续,基质吸力呈现出降-升-降特征;当土体入渗稳定时,基质吸力趋于稳定;降雨入渗对边坡土体内聚力有小幅增大作用,对内摩擦角则具有减弱作用,其平均值可降为初始内摩擦角的0.68倍;降雨入渗降低了边坡的稳定系数,但降雨入渗稳定后,边坡的稳定系数趋于稳定。     

舟曲某千枚岩与砾石土质高边坡现场剪切试验及稳定性分析研究

拟建边坡工程地层主要为表层第四系坡积物、志留系千枚岩相变质岩。为了研究该边坡岩层的力学特性,选取2个典型地段采用平推法进行现场大型剪切试验。结果表明:现场剪切试验成果客观地反映了试验对象的基本性状和实际情况;强风化千枚岩的剪切特性和剪胀剪缩特性与其风化程度和岩体的完整性有关,当岩体完整、风化程度低时,岩石力学性质明显,其剪切破坏为脆性破坏,并表现为持续剪胀;当风化严重、岩体破碎时,表现出某些土的力学性质,呈塑性破坏,且表现为先剪缩后剪胀;砾石土抗剪强度与含砾石量有关,含砾石量越大,抗剪强度越高,其在低法向应力下表现为剪胀,在高法向应力下表现为先剪缩后剪胀。通过使用不同方法获得的抗剪强度参数对边坡进行稳定性分析,得出了现场大型直剪试验的成果更有利于边坡稳定性分析和加固工程设计的结论。     

舟曲某千枚岩与砾石土质高边坡现场剪切试验及稳定性分析研究北大核心CSCD

拟建边坡工程地层主要为表层第四系坡积物、志留系千枚岩相变质岩。为了研究该边坡岩层的力学特性,选取2个典型地段采用平推法进行现场大型剪切试验。结果表明:现场剪切试验成果客观地反映了试验对象的基本性状和实际情况;强风化千枚岩的剪切特性和剪胀剪缩特性与其风化程度和岩体的完整性有关,当岩体完整、风化程度低时,岩石力学性质明显,其剪切破坏为脆性破坏,并表现为持续剪胀;当风化严重、岩体破碎时,表现出某些土的力学性质,呈塑性破坏,且表现为先剪缩后剪胀;砾石土抗剪强度与含砾石量有关,含砾石量越大,抗剪强度越高,其在低法向应力下表现为剪胀,在高法向应力下表现为先剪缩后剪胀。通过使用不同方法获得的抗剪强度参数对边坡进行稳定性分析,得出了现场大型直剪试验的成果更有利于边坡稳定性分析和加固工程设计的结论。     

用高精度磁测圈定煤田自燃区的应用效果

煤田自燃在中国北方非常普遍,每年都给中国的煤炭资源以及生态环境造成重大损失。为控制和监测煤田自燃,须对其自燃边界进行圈定。煤层自燃后产生“热剩磁”,基于这一理论,运用高精度磁测圈定了西北某煤田自燃区的边界范围,并建立了“倾斜磁化有限延伸的板状体”模型进行正演。由钻孔验证的结果来看,高精度磁测圈定煤田自燃区边界范围的应用效果良好。     

冻土隧道动态信息反馈施工控制技术

为形成多年冻土区隧道动态信息反馈施工控制技术,主要研究了隧道施工冻融圈响应规律与控制要点。结果表明:喷射混凝土前,由洞内至围岩围岩内部,其温度逐渐下降。同一深度处围岩温度又会随时间缓慢增长;喷射混凝土后,尽管围岩越深部其温度逐渐降低,但浇筑混凝土产生的水化热对整个围岩温度场影响显著,总体来看,距离洞壁深度与水化热效果影响成反比,当深度超过2m,围岩受水化热作用轻微。喷射混凝土越晚,同一深度处围岩温度越高,冻融圈深度越大。     

桥位区滑坡治理设计研究

京台高速公路南平段位于闽北山区,地形复杂,同时受构造影响,岩体较破碎、风化强烈,风化层普遍较厚。本项目受地形地质影响,路基高边坡达38处,多数高度在40 m以上,边坡最大高度为80 m。其中,K44+660~K44+850段滑坡位于暗头大桥桥位区,有其特殊性,该文对该滑坡的治理设计进行了分析探讨,以期为类似的滑坡治理工程提供借鉴和参考。     

某矿区岩质高边坡的滑塌机理分析与病害治理

降雨与人工开挖是引起边坡塌方的外部因素。以某矿区岩质高边坡塌方为例,对岩质边坡滑塌机理进行研究并设计防护方案。结果表明,边坡开挖后,岩层结构面倾角小于设计开挖的坡面角,致使节理面切割形成的岩体呈临空状态。在雨水及岩体卸荷回弹作用下,沿岩层一定范围内产生了张拉作用,并沿岩层垂向节理和其它随机裂隙面逐渐开裂,向上贯通直至形成滑动崩塌楔体边界导致顺倾滑塌。防护设计采用分区治理的思路。对潜在滑塌区加强防护,其他区域减少防护,在保证边坡安全的前提下节约了工程造价。     

基于射流理论的瓦斯压力与突出参数关系研究

随着深部开采,煤与瓦斯突出作为我国煤矿最严重的自然灾害,其发生频度和强度越来越大。瓦斯压力是煤与瓦斯突出的关键动力源之一,针对其作用机制还不太清楚的实际情况,基于现场观察到的突出射流特征,引入射流理论,建立了煤与瓦斯突出的射流力学模型,推导了瓦斯压力与突出速度和突出流量间的关系表达式,分析了煤体密度对突出的影响。利用自主研制的可实时改变轴压的围压和孔隙压的主动突出式煤与瓦斯突出模拟仪,试验模拟了不同煤层开采深度下,当轴压和围压一定时,随着瓦斯压力的增加,最终发生煤与瓦斯突出的过程,得到了瓦斯压力与煤层深度和突出强度间的关系。研究结果表明:瓦斯压力与含瓦斯煤体突出速度及流量间均呈幂指数增长规律,与煤层开采深度具有线性关系,与突出强度间具有幂指数关系。瓦斯压力随深度增大的幅度为0.01 MPa/m,与前人研究结果一致。所得结论可供对煤与瓦斯突出机理的认识预测和防治参考。     

岩质边坡开挖卸荷岩体参数特征分析∗

岩质边坡的开挖卸荷过程直接决定工程施工的安全性,边坡变形特征分析及有效数值模拟方法的选取至关重要。基于卸荷岩体力学理论与方法,开展红砂岩试件的室内常规三轴与三轴卸荷试验,分析其变形特征、卸荷量与变形模量之间的关系以及强度参数的变化规律,结合有限单元法构建考虑卸荷作用的算例模型,探究考虑边坡开挖卸荷作用所引起的应力释放后的岩体劣化分区问题,以及边坡动态开挖卸荷下的变形分析。研究结果表明：①当卸荷量达70% 和临近破坏时,其变形模量分别降低了10% 和50% 左右;②岩样卸荷力学状态下粘聚力有所降低,内摩擦角有所增高;③依据边坡初始应力场与开挖后应力场的对比分析从而确定强、弱卸荷影响区,算例模型表明考虑卸荷作用后水平位移净增量计算结果为不考虑卸荷作用计算结果的4 倍左右,且其分步开挖支护效果显著,计算结果更加符合工程实际。研究成果可对边坡岩体开挖卸荷数值计算提供一定的指导意义。     

软质岩顺层边坡非典型溃屈型滑坡机制初探

以长沙商贸旅游职业技术学院工程边坡为研究案例,初步探讨了软质岩顺层边坡的非典型溃屈型滑坡机制。该滑坡是一种新型的溃屈破坏型式,将之命名为非典型溃屈型滑坡。非典型溃屈型滑坡的特征是:软质岩顺层边坡,滑动面不临空,坡趾前方一定距离处的坡底岩体弯曲-隆起、被损伤;尚未出现分阶段演化特征或暂时不能确定分阶段演化,可能的演化模式是弯曲-隆起带顶部剪断破坏;当坡底的岩体(板梁)达到屈服或屈曲时,即最先是弯曲-隆起带顶部剪断破坏时,滑坡可能再次失稳滑动。     

基于Bishop条分法的多点多向地震动作用下边坡稳定性分析

以人工合成的多点、多向地震加速度时程作为地震动输入,基于Bishop条分法推导了地震边坡稳定安全系数的表达公式。在此基础上,针对某一具体算例,分析了不同地震峰值加速度下的不同坡高边坡稳定安全系数的变化规律,并与单点、单向地震动输入的结果进行了对比。结果表明,对于本文给出的算例,在坡高与地震峰值加速度都相同的条件下,多点、多向地震作用下的边坡安全系数要大于单点、单向作用下的安全系数;当坡高小于30 m、地震峰值加速度小于0.1 g时,多点、多向地震动作用下的边坡安全系数与单点、单向相差不大;当坡高大于30 m、地震峰值加速度大于0.1 g时,多点、多向地震动作用下的边坡安全系数相对单点、单向要小36%以上,此时边坡稳定性评价必须考虑地震动的多点、多向特性。     

煤矿灾害超前注水综合防治技术研究

针对高瓦斯易自燃厚煤层开采时所引发的系列安全问题,以研究煤层超前注水为切入点,以义马耿村矿12200综放工作面为研究背景,展开煤层注水工艺参数及效果的研究。研究发现,采用"多排扇形立体注水"可使煤体含湿率显著增加。对煤体注水前后相关参数的实测数据分析表明,"多排扇形立体注水"的超前压注工艺措施对降低工作面及进回风顺槽粉尘浓度、预防采空区浮煤自燃及抑制工作面瓦斯涌出的作用显著。此研究对高瓦斯易自燃综放面的综合灾害防治具有一定的理论及现实意义。     

面波测试在汶川强震区土体损伤调查中的应用

汶川地震后,确定地震对岩土体扰动的范围和损伤程度,是预测震后次生山地灾害演化趋势,以及制定道路修复加固工程对策的重要依据。面波勘察是通过获取剪切波速变化情况,推断土体扰动范围的快捷手段。本文在位于汶川地震强震区的213国道都汶段内的2个边坡工点和3个路堤工点,布设6个测段进行了高精度面波浅层地震勘查。结果表明:①9度和10度地震烈度区土体扰动的深度无明显差别;②在汶川地震强震区,人工填筑的路堤工程所造成的强扰动区深度不小于5 m,自然土体造成的强扰动区深度为0~5 m;③路堤工程表面填、挖交界处的损伤明显。上述结论可供灾后道路修复工程设计中确定边坡加固深度和路堤翻挖深度时参考。     

降雨作用下考虑膨胀推力的膨胀土边坡稳定性分析

为研究膨胀力作用下膨胀土边坡的稳定性,通过合理假设,在传统剩余滑坡推力法中引入膨胀力项,得出了适用于膨胀土边坡的滑坡稳定性系数计算公式。基于该公式对某膨胀土坡的离心模型降雨试验进行了模拟和计算,通过计算结果和试验结果的对比验证了该法的可行性;同时分析了膨胀力施加与否、不同裂隙分布位置和深度、不同降雨历时和降雨强度下膨胀土边坡的稳定性,得出了安全系数的变化规律。结果表明,降雨条件下考虑膨胀力时膨胀土边坡的安全系数相对于未考虑膨胀力时大幅下降,符合膨胀土边坡降雨破坏的实际情况;裂隙位于坡中时膨胀土边坡较裂隙位于坡顶时更危险;降雨强度和降雨历时也对膨胀土边坡的稳定性造成了影响,但超过一定程度时这种影响会受到限制。该方法为工程中膨胀土边坡稳定性的计算提供了参考。     

真空联合堆载预压加固长江漫滩相软基孔压测试分析

结合长江江苏镇江段某码头堆场地基采用真空联合堆载预压法加固处理工程,通过现场钻孔埋设孔隙水压力计,对长江漫滩相软土地基加固过程中孔隙水压力的发展变化过程进行了测试分析。结果表明:真空预压区,加固30d后地基中孔隙水压力变化基本稳定,且土中超静孔隙水压力的消散受该深度排水板中真空荷载的影响十分显著;排水板中真空荷载随深度衰减,衰减速率与排水板周围土层性质密切相关;通过现场测试得到排水板周围为长江漫滩相淤泥质粉质黏土时,真空荷载沿排水板深度衰减速率约为3kPa/m。