顺层边坡岩体结构稳定性分析

顺层边坡的失稳问题一直是工程地质学和岩石力学领域内极为瞩目和急待解决的问题之一。本文根据顺层边坡的地质背景及力学作用机制,抽象出了顺层边坡溃屈破坏的力学模型。利用板柱弹性稳定性理论,结合结构力学的知识,推导出了相应的计算公式。实例分析表明,利用文中的理论方法,并结合工程现场有效的量测手段,可方便、有效的判定顺层边坡的稳定性。     

基于FLAC3D的某桥头边坡稳定性数值模拟分析

某桥头边坡属顺层岩质坡,在桥墩加载及下游水库蓄水的影响下,边坡初始应力状态将发生改变,极有可能导致边坡失稳。通过对库岸边坡破坏模式的分析,建立了该边坡地质概化模型,确定了岩体及控制性结构面的物理力学参数,并基于FLAC 3D软件对该边坡在不同工况条件下的稳定性状态进行了数值模拟分析。结果表明:目前条件下边坡整体趋于稳定,但桥墩加载会导致边坡稳定性一定程度的降低,水库蓄水会导致边坡稳定性显著降低。最后为进一步探讨边坡加固方案提出了具体的防治措施与建议。     

岩质边坡随机楔体稳定性分析的Monte-Carlo模拟

结构面组合形成的楔体滑动是岩质边坡的一个主要失稳模式.本文依据统计学理论和概率理论,将Monte-Carlo模拟引入到岩质边坡随机楔体的稳定性分析中,通过设定随机过程,计算参数估计量和统计量,研究了节理的随机分布特征,同时建立了随机楔体模型,采用极限平衡理论计算了楔体的破坏概率,并针对实际工程中经常遇到的小楔体失稳概率...     

三峡库区易滑地层硬质岩石破坏模式的能量学分析

在易发生滑坡的地层内,硬质岩常构成滑坡抗滑段,其能量耗散和释放的过程决定了滑坡临界破坏时刻的特征。三峡库区常见顺层岩质滑坡的易滑地层有侏罗系中、下统和三叠系中统,采用能量学方法分析了三峡库区三组易滑地层中四类硬质岩石的变形破坏模式。该方法基于概化的顺层岩质滑坡地质力学模型,提出了岩石弱化(或损伤)—破坏过程的能量学解释,并通过四类硬质岩石的三轴循环加载试验,确定了两类破坏控制模式下岩石能量耗散和释放的规律,并将其应用于千将坪顺层岩质滑坡的启滑初速度预测。结果表明:①三峡库区侏罗系中统上沙溪庙组(J_2s)的长石岩屑砂岩属应变控制型岩石(Ⅰ型),三叠系中统巴东组(T_2b)的灰岩、泥灰岩和侏罗系下-中统聂家山组(J_(1-2)n)的细砂岩属应力控制型岩石(Ⅱ型);②应变控制型岩石(Ⅰ型)随应力值增加其损伤系数增值明显,而应力控制型岩石(Ⅱ型)在破坏前无明显损伤,可储存大量弹性应变能并在破坏时释放;③千将坪滑坡前缘抗滑段岩石属于应力控制型岩石(Ⅱ型),其弹性应变能释放是导致滑坡剧烈启动的原因。易滑地层硬质岩石变形破坏模式的能量耗散分析是顺层岩质滑坡预测预报的关键,对滑坡抗滑段岩石的监测需根据岩石变形破坏模式来确定具体的监测目标。     

基于数值流形法的反倾层状岩质边坡倾倒破坏模拟

倾倒变形破坏是岩质边坡的一种典型破坏失稳形式,为研究重力作用下反倾层状岩质边坡在不同岩层倾角下的破坏特征,使用石根华博士提出的二维数值流形法(NMM),以青藏高原金沙江流域的西藏昌都地区芒康县索多西乡贡扎倾倒滑坡为研究案例,依据实地考察数据建立数值计算模型,模拟反倾岩质边坡的倾倒破坏过程。研究表明:岩层倾角小于45°时,反倾斜坡的变形破坏是从边坡中部倾倒区域开始的,倾倒区的破坏使得上部的稳定区岩石逐级发生破坏成为倾倒区的主体,从而提供了巨大的下滑力推动下部岩体发生滑移,使得整个斜坡发生倾倒破坏;当岩层倾角大于45°时,边坡的变形是由边坡下部逐渐向上部坡顶发展,且边坡上部也会出现明显的弯曲变形,呈“点头哈腰”式变形破坏。     

考虑滑带土蠕变特性的边坡长期稳定性分析

为明确边坡软弱夹层中滑带土的蠕变特性对边坡长期稳定性的影响,选取某典型岩质边坡工程为实例,首先在查找、分析已有滑坡事故发生原因的基础上,通过现场监测和室内环剪试验,研究了不同含水量和法向应力条件下边坡滑带土的蠕变变形曲线特征;然后通过引入有关损伤变量的经验关系式,建立了考虑含水量变化的用于描述边坡滑带土蠕变非线性蠕变本构模型;最后将模型计算结果与实测结果进行对比,验证所建立模型的有效性和正确性,并通过预测一年后边坡软弱夹层变形的发展规律,对该边坡长期稳定性做出评价,探讨了计算模型对于外部环境因素影响的局限性。结果表明:①边坡滑带土的蠕变特性与含水量密切相关,引入的损伤变量经验关系式可以有效地描述这一特性;②基于边坡滑带土蠕变特性的应力-应变计算模型,可以准确、有效地评价边坡软弱夹层的变形情况;③边坡软弱夹层的塑性剪切变形随时间的推移呈不断增加趋势,其累积变形量逐渐贯通于整个软弱面,最终导致滑坡的发生;④计算模型中未考虑自然条件的影响,在强烈自然环境的作用下,应加强边坡变形的实时监控,并与模型计算结果进行对比与分析,针对异常情况,及时采取合理的工程防护措施。该研究结果可为此类边坡的长期安全评价提供理论指导。     

新疆塔县地震触发顺向坡失稳破坏机理研究

在新疆塔什库尔干塔吉克自治县(简称塔县)内,沿塔什库尔干河分布着众多大型岩质滑坡,均为地震触发的沿顺倾结构面失稳滑动的顺向坡,揭示它们的失稳破坏机理,对塔县境内众多顺向坡的稳定性评价具有重要的实际意义。以塔县一典型顺向岩质滑坡为例,在大量现场调查的基础上,获取了岩质滑坡的工程地质条件和基本特征,建立了岩质滑坡三维地质模型,并采用离散元数值软件模拟了岩质滑坡在不同加速度地震力作用下的变形与破坏过程。结果表明:原始滑坡的稳定性主要受地震力和顺向结构面的控制;当地震力较小时,滑坡坡体未发生变形破坏,但其有沿着结构面错动的趋势;随着地震力的增加,坡体沿着结构面错动的趋势愈发明显;当地震力增加到某一临界值时,坡体沿着结构面形成贯通性破坏面,坡体发生失稳破坏。该研究结果可为塔县以及其他地震高烈度区岩质滑坡的稳定性评价提供依据。     

顺层陡倾岩质边坡变形机理探究

顺层岩质边坡是指坡向与岩层倾向一致的边坡,自然界中广泛分布。在顺层陡倾岩质边坡中往往存在滑移-弯曲变形和倾倒变形两种变形破坏模式,它们的典型变形特征与变形演化过程截然不同。总结了顺层陡倾岩质边坡滑移-弯曲变形和倾倒变形的典型特征,开展了不同边坡坡角、岩层倾角组合下边坡的底摩擦模型试验,揭示了顺层陡倾岩质边坡的变形机理和影响因素。结果表明:(1)工程实例统计分析显示,倾倒变形往往发生于岩层倾角为70°～90°、边坡坡角为40°～60°、且边坡坡高大于300 m的顺层陡倾岩质边坡中,而滑移-弯曲变形往往发生于岩层倾角为50°～70°、边坡坡角为15°～60°、且边坡坡高在300 m左右的顺层陡倾岩质边坡中;(2)顺层陡倾岩质边坡倾倒变形的典型变形特征表现为中上部岩体呈现滑移-倾倒变形,中下部岩体呈现弯曲-倾倒变形,整个变形演化过程可以概括为卸荷回弹、滑移-倾倒和蠕变-滑移3个阶段;(3)数值模拟结果显示,岩层陡倾角是顺层陡倾岩质边坡发生滑移-弯曲-倾倒变形的必要条件,当边坡坡角大于60°且岩层倾角与边坡坡角之差小于15°时,顺层陡倾岩质边坡往往发生滑移-弯曲变形,而当边坡坡角大于60°且岩层倾角与边坡坡角之差大于15°时,则其发生滑移-弯曲-倾倒变形。     

考虑滑面贯通和退化的岩质边坡动力稳定性分析

本文在岩质边坡离散元模型中的岩石块体中设置虚拟节理,将滑动面切割为许多线段相连的直线段,使得模拟滑动面贯通破坏过程成为可能,进而改进了UDEC软件中的Mohr-Coulomb结构面接触模型,使其能够反映结构面在循环荷载下的退化效应。通过算例分析结果表明:考虑滑动面贯通过程的岩质边坡安全系数小于不考虑贯通过程的安全系数,且随着虚拟节理间距的减小,安全系数逐渐增大,最后趋于定值;考虑滑动面退化过程的岩质边坡的安全系数小于不考虑滑动面退化的安全系数,且随着滑动面抗损伤能力的下降,安全系数变小。     

考虑软弱夹层中岩土体应变软化特性的矿山边坡变形体渐进破坏分析

为明确软弱夹层中岩土体应变软化特性对矿山边坡变形体稳定性的影响,基于线性应变软化M-C模型,提出了容重增加法分析矿山边坡变形体渐进破坏的方法。以四川某石灰石矿区高边坡平台变形体稳定性分析为研究对象,选取两个典型的工程地质剖面建立矿山边坡稳定性FLAC数值计算模型,分析了软弱夹层含水量对矿山边坡变形体稳定性的影响规律,并与极限平衡法进行对比,验证容重增加法计算边坡安全系数的有效性和优越性,最后以剪应变增量为变化指标,描述了矿山边坡变形体渐进破坏的全过程。结果表明:①软弱夹层含水量增加,会增大边坡失稳的风险,同时其应变软化特性对边坡安全系数的影响更显著;②容重增加法初始状态下的边坡安全系数与极限平衡法峰值状态下的边坡安全系数计算值相当,极限平衡法采用残余强度指标计算得到的边坡稳定性结果偏于保守,建议采用容重增加法稳定状态下边坡稳定性的计算结果评价边坡变形体的稳定性;③随着计算时步的不断增加,基于线性应变软化M-C模型的容重增加法,可以全面、直观地描述矿山边坡变形体渐进破坏的全过程,可为矿山边坡安全评估提供依据。     

基于GIS的岩质顺层边坡坡体组合类型空间分布

GIS技术在地质灾害领域得到了越来越广泛的应用。采用节理玫瑰花图和赤平投影法,通过对三峡库区某区域岩质顺层边坡的大量节理裂隙的统计和主要结构面组合切割关系的分析,选取12个坡体组合计算点及其坡体组合类型,并利用ArcGIS软件依据岩层倾向一致性原则进行识别与处理,从而确定了每个坡体组合计算点所能影响的区域范围,最终得到研究区域范围内岩质顺层边坡坡体组合类型的空间分布,可为岩质边坡稳定性评价提供依据。     

泸定大渡河特大桥边坡稳定性分析与防护

川藏高速公路泸定大渡河特大桥跨越大渡河深切峡谷,桥位边坡稳定性对于桥梁工程安全起着重要的控制作用。基于边坡岩体结构控制论,在查明泸定大渡河特大桥边坡地质结构的基础上,分析了桥位边坡山体的稳定性和边坡岩土体的稳定性,判定边坡岩土体的失稳破坏模式;针对地震作用下边坡工程的稳定性问题,先采用静力法进行边坡工程潜在失稳岩土体稳定性分析,并依据分析结果对边坡工程进行加固设计,再采用动力时程分析方法对加固后边坡的稳定性进行验证,结果表明地震作用下崩坡积土层将会发生变形与失稳,厚约3～10 m;针对特大跨径桥梁两水准抗震设防要求,提出了与其相适应的桥梁边坡工程防护两水准防震减灾目标,并基于该目标及高边坡工程特点,设计采用开挖预加固、分区加固和坡面碎屑流拦挡与疏排相结合的边坡加固措施,实现了地震作用下边坡整体稳定和局部坡面碎屑流灾害的防治。通过边坡地震动力时程分析表明:地震作用下边坡整体稳定,但未加固区会出现局部土体失稳,与边坡抗震设防目标一致。针对地震作用下边坡局部土体失稳的坡面碎屑流危害,设计采用拦挡与疏排结构保护桥梁构筑物的安全,并通过坡面碎屑流数值模拟分析对其进行了验证。     

岩质边坡稳定性分析的模糊模式识别方法研究及应用

边坡稳定性分析是不确定性问题,伴有随机性的同时兼具模糊性.本文通过运用主成分分析法优选影响岩质边坡稳定性的特性指标,进而构建边坡稳定性模式和待识别边坡的隶属函数,并确定计算贴近度的方法,以此建立了边坡稳定性的模糊识别模型.在通过模型进行实例仿真的过程中,为综合考虑各种因素对边坡稳定性影响程度的大小,用德尔菲(Delph...     

赤平极射投影法在岩质边坡稳定性分析中的应用

赤平极射投影法在岩质边坡稳定性研究中,可以根据边坡的结构面的空间组合关系,做出边坡稳定性状态的初步评价,并进行边坡稳定性的分析计算。本文在万州九龙W2危岩体稳定性分析中,应用赤平极射投影法计算稳定性系数,并通过极限平衡法的计算验证,表明该方法是岩质边坡稳定性研究中的一个重要而有效的方法。     

三峡库区长江水位变化条件下滑坡稳定性二元指标体系研究

安全系数是边坡稳定性评价中的常用方法,在长期的工程实践中积累了丰富的经验,其最大的缺点是不能考虑边坡岩土体中实际存在的不确定性。可靠性理论可有效地考虑边坡系统内实际存在的不确定性和相关性,但是缺乏丰富的工程实践经验,因此,将工程实践经验丰富的安全系数与先进的可靠性理论相结合,建立安全系数与可靠性相耦合的二元评价体系具有重要的理论意义和应用价值。以巴东县东壤口镇宋家屋场滑坡为实例,计算了长江水位从135 m至175 m变化过程中的平均安全系数(最大可能安全系数)和相应的可靠性。将最大可能安全系数与边坡可靠性相乘,对最大可能安全系数进行折减,得到边坡可靠的安全系数。设折减后安全系数的临界值为1．05,由此计算出不同最大可能安全系数的临界变异系数和临界破坏概率。根据不同的最大可能安全系数及它的临界破坏概率,绘制出边坡稳定性分区图。用均值安全系数和可靠性二元指标对宋家屋场滑坡的稳定性进行了评价,结果是可靠的安全系数为1．068,略大于临界值,处于基本稳定状态。文中论述了边坡稳定性二元指标体系的建立方法。     

基于栈式自编码器的土质边坡失稳风险评估

运用传统方法开展边坡失稳风险评估时面临着计算量大、处理过程复杂等问题。基于深度学习理论,提出一种快速评估土质边坡失稳风险的方法。考虑影响土质边坡稳定性的9个主要影响因素,利用栈式自编码器进行训练和测试,并采用误差反向传播算法计算误差的传递,在多次训练中优化网络参数,获得最优网络模型。经过测试表明:建立的模型经过训练后能够快速、准确地确定边坡失稳的风险等级。该方法摆脱了传统风险评估方法中复杂、冗长的数据预处理和确定权重的过程,可为边坡及其他工程风险等级的快速评估提供新的思路。     

模糊评判在岩质边坡稳定性评价中的应用

在工程实践中,影响岩质边坡稳定性的因素众多,不同因素的影响程度不相同,具有不确定性,因此选择合适的方法对岩质边坡稳定性进行评价尤为关键。本文采用模糊综合评判方法对岩质边坡进行稳定性评价,首先阐明了如何建立模糊评判体系以及权重和隶属度的确定方法,然后以某岩质边坡为实例,采用模糊评判方法对其稳定性进行了评价,结果表明模糊评判的结果与实际情况较为吻合,说明该方法真实、有效,具有一定的借鉴意义。     

地下水位变化对边坡稳定性影响的模拟分析

降雨引起边坡地下水位变化、降低岩土体抗剪强度进而引起边坡失稳产生滑坡是电网工程灾害中最常见的地质灾害之一。文章在现场详细工程地质勘察的基础上,基于恢复山体极限平衡法和强度折减法,利用数值分析方法对降雨引起地下水位变化条件下某电网工程边坡稳定性进行了分析。模拟结果表明,现今地下水位条件下,该边坡整体处于极限平衡状态;在最高洪水位条件下边坡则处于失稳状态。边坡的最大变形位于边坡中上部,并呈现出由上部逐渐向下部扩展的趋势。边坡潜在破坏模式为边坡后缘张拉破坏和中下部剪切破坏的复合破坏模式。最后基于数值分析结果,对该边坡的工程治理提出了建议。     

基于网络模拟的岩体边坡稳定性概率分析

介绍了基于网络模拟的岩体边坡潜在滑动面随机搜索及其破坏概率计算的基本原理和实现过程。首先通过统计分析得到岩体边坡结构的统计性质参数及分布的密度函数,应用蒙特卡洛方法,采用随机参数模拟生成边坡岩体的结构面网络模型;然后以结构面网络模型为基础,在研究岩体边坡断裂失稳问题中,结合优势面理论,并考虑岩桥破坏机理,建立了新的使用动态规划方法寻求潜在滑动面及破坏概率计算的随机模拟技术,完成了相应计算程序。     

基于拱效应的露天顺向岩质边坡开采影响范围的确定

顺向开采岩质边坡极易产生顺层滑动,对坡上及坡下建(构)筑物通讯或输电设施以及风景名胜等构成威胁,因此开采前须对边坡的开采影响范围作出合理的评估.本文首先从土拱的形成条件出发,分析了露天顺向开采岩质边坡岩拱效应的存在,同时结合岩土性质对土拱和岩拱的特性进行了对比分析,在此基础上建立了岩拱效应分析的基本假设条件及计算模型,并利用结构力学两铰拱理论对岩拱的拱轴线、拱圈应力、弯矩值等进行了计算;然后根据岩拱轴线和拱圈厚度求得拱圈内缘线及外缘线,并利用拱国内缘线、外缘线及开采边界将露天顺向开采边坡划分为4个区;最后结合各区对建(构)筑物影响的强烈程度,求得最大滑塌高度及开采边界距离开采影响范围线的水平距离,从而获得露天顺向岩质边坡的开采影响范围.