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...     

碎裂边坡岩体等效抗剪强度参数的确定

为了更精确地求出岩体的等效抗剪强度参数,本文采用岩体结构面网络模拟方法获得了边坡岩体质量分级的RMR值,通过建立RMR值与Hoek-Brown强度准则的数学关系,可计算出岩体的等效内聚力c和等效内摩擦角,并以该等效参数为基础利用3DEC软件进行数值模拟,结果表明模拟结果与实际情况基本相符,从而验证了该方法进行碎裂边坡岩体抗剪强度参数的确定具有可行性,且能更精确地为工程设计和施工服务。     

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。     

基于PFC对含断续节理岩质边坡静力荷载下破坏形式的研究

在含断续节理岩质边坡的破坏中,阶梯状破坏尤其显著,是一种常见的失稳破坏形式。借助二维颗粒流软件(PFC2D5.0)进行简单地质结构模型下的边坡数值模拟,通过采用PFC软件中的人工合成岩体技术,研究了7种不同组合形式下含断续节理岩质边坡的破坏形式及其内部微观接触力场的演变规律。首先对PFC软件中采用的微观力学性质参数进行了验证模拟,通过对完整岩块进行双轴压缩试验和巴西劈裂试验的模拟,得出其应力-应变曲线和强度包络线,从而计算出完整岩块的内聚力、内摩擦角等宏观力学参数;然后通过对含裂隙的颗粒集合体进行直剪试验的模拟,得出其剪应力-剪切位移曲线以及峰值强度和残余强度与正应力的关系曲线,从而计算出裂隙的内聚力和内摩擦角;最后对含上述微观力学性质参数的边坡进行静力荷载下破坏形式的模拟,得出裂隙萌生前应力集中、裂隙萌生后应力释放,以及可将潜在滑动面上方的坡体位移分成4个区,即坡脚处最大位移区、坡肩处较大位移区、坡体内部较小位移区、坡体后缘最小位移区,并验证了萌生的裂隙一般会近垂直于岩桥向坡体表面扩展,切割潜在滑动面以上坡体。     

基于可靠性的围岩失稳规模预测

块体理论中,当结构面未能完全贯通所研究的岩体时,会形成无限块体。现有研究均将无限块体视作稳定的,认为其破坏的概率为零。假设结构面为薄圆盘状,考虑三组未贯通结构面和临空面切割的空间几何关系,确定岩体中形成棱台状的潜在失稳块体,并建立块体失稳的力学模型,推导出不同运动模式时块体的失稳判别式。结合构建的潜在失稳块体模型,提出了一种基于可靠性的潜在失稳块体失稳规模(即失稳体积范围)的预测方法:该方法利用Unwedge程序确定给定临空面尺寸和结构面间距下的最大三棱锥块体,其即为结构面在临空面上可能形成的最大块体;以此为基准,运用Monte-Carlo法分别求解不同线性比下结构面直径随机分布时生成块体的体积和安全系数;通过数据整合与分析,可获得不同体积的潜在失稳块体的形成概率和失效概率,并选取一目标失效概率为阈值,即可计算得到潜在失稳块体失稳体积的预测范围。以黄岛地下水封洞库为例,利用提出的预测方法,计算得到以目标失效概率为0.001时潜在失稳块体失稳体积的预测范围:巷道顶板为0~10.900m3,巷道左边墙为0~1.681m3,巷道右边墙为0~1.630m3。该预测结果可为地下工程设计与施工提供可靠的依据。     

确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的动态反分析方法

滑动结构面的抗剪强度在岩体滑坡的稳定性计算中是最重要的参数,也是最难以确定的。基于岩体抗剪强度是多种因素影响下的随机变量这一认识前提下,本文以西柏坡“中共中央解放军总部”旧址滑坡为例提出了确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的动态反分析方法,并对该方法获得的抗剪强度的实用性进行了分析。结果表明,反分析方法是获得岩体斜坡滑动面抗剪强度的最经济、合理的途径。     

基于无人机贴近摄影测量的露天采石场高陡岩质边坡岩体结构面信息自动识别

岩体结构面的识别与解译在露天采石场岩质边坡稳定性分析中具有重要意义,对于高陡岩质边坡而言,传统的勘察手段效率低且危险性高,无人机倾斜摄影测量生成的高陡岩质边坡三维实景建模精度低且自动解译困难。提出了一种基于无人机贴近摄影测量的高陡岩质边坡岩体结构面信息的精细化调查方案,并在武汉市东湖高新技术开发区长岭山露天采石场崩塌地质灾害调查中完成了实例应用,该方法使用大疆M300 RTK无人机搭载DJI P1相机完成倾斜摄影测量与贴近摄影测量工作,建立高精度的露天采石场高陡岩质边坡的实景三维模型和高密度三维点云,通过区域生长算法自动解译其岩体结构信息。结果表明：采用本文方法进行岩体结构面调查所提取到的信息准确度高、可视化效果好,且计算效率高,可为类似边坡实际地质灾害调查与防治提供依据。     

基于改进Green-Ampt降雨入渗模型的花岗岩风化带边坡稳定性分析

为研究持续降雨对花岗岩风化带路堑边坡稳定性的影响,选取赣南安远至定南新建高速公路定南段花岗岩风化带路堑边坡建立地质模型,通过室内试验、资料统计分析等手段获取该边坡各层岩土体的物理力学参数,并结合区内实际强降雨工况,采用考虑排水的改进Green-Ampt降雨入渗模型,分别利用极限平衡法和强度折减法数值模拟方法对不同降雨工况下该边坡的稳定性和变形破坏模式进行分析。结果表明:随着降雨的持续,该花岗岩风化带岩土体边坡的稳定性系数逐步降低,工况一条件下降雨20 d或工况二条件下降雨18 h后,边坡的稳定性系数小于1;边坡坡体破坏从坡脚逐步向上延伸,并在坡体表面形成潜在的滑动面,而后台阶处也逐渐破坏;整体而言,该边坡的破坏模式为坡面冲刷和浅层剪切滑移破坏,高应力区集中在边坡坡脚处和各台阶处,短时强降雨情况下该边坡可能会发生整体滑移破坏。     

基于GH-B强度准则的节理岩质边坡稳定性分析

在岩质边坡工程数值模拟计算分析中,其难题之一就是如何较准确地确定岩体强度参数,而边坡岩体抗剪强度是影响计算分析成果的控制因素,也是支护设计成败的关键所在。采用GH-B强度准则对深水河大桥4号桥墩边坡进行了稳定性分析,同时与采用M-C强度准则的模拟结果进行了对比分析。结果表明:GH-B强度准则采用基于应力水平的塑性流动法则,更好地体现了节理岩体的变形和破坏机理,可有效反映岩体的非线性破坏特征,更加接近于工程实际,适于节理岩体的强度计算及稳定性分析。     

基于Monte-Carlo法的瑶寨隧道岩体结构性质评价

本文以瑶寨隧道为研究对象,结合现场地质分析与结构面统计,以Monte-Carlo法为基础,对该隧道各测线不同等级围岩分别进行结构面网络模拟,评价遂道岩体的结构性质,并进行工程岩体分类,估算其力学参数,以为采取合适的围岩支护方式提供依据。     

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。     

卸荷岩体本构关系研究

对地质材料模型、石膏模型、砂浆模型进行了模型试验,通过对模型试验得出的数据进行分析、拟合,得出卸荷岩体的增量本构。并在有限元分析程序ADIDA中接入该本构关系,对清江隔河岩电站厂房高边坡三维模型进行有限元分析,通过与加载模型的计算进行比较分析,说明了该本构的合理性。     

五强溪水电站左岸船闸边坡岩体变形机制分析

五强溪水电站左岸船闸边坡岩体软弱破碎。地质条件复杂。该边坡变形机制一直是个有争议的问题。笔者通过研究,首次提出了弯曲倾倒一上抬反翘的层状结构岩体复合变形模式。大量边坡监测资料分析对这种变形模式做了进一步证明。     

基于CMAQ模型的随机响应曲面不确定性传递分析方法实现与评价

针对蒙特卡洛法在复杂环境模型进行不确定性传递分析时对计算机和时间资源需求巨大的缺点,本文引进快速高效的随机响应曲面法,并将其成功应用于CMAQ区域空气质量模型的不确定性传递分析,建立了基于CMAQ区域空气质量模型的不确定性分析概念框架.采用2阶和3阶随机响应曲面法,研究了排放清单不确定性对臭氧模拟结果的影响,并与1000次蒙特卡洛模拟结果进行对比.结果表明:3种模拟情景下臭氧浓度的均值几乎相同,模拟结果的概率分布曲线也基本一致,而采用随机响应曲面法可以极大节省模拟所需时间,提高计算效率,显示随机响应曲面法具有在复杂大气环境模型中进行不确定性传递分析的潜在价值.     

不确定数据条件下的生命周期评价及其应用

针对产品生命周期评价中普遍存在着的不确定性数据问题，提出基于概率统计的方法，进行生命周期评价以及重要环境影响清单参数的识别与灵敏度分析。结合水源中央空调系统，建立了统计平均意义下的污染排放清单，运用MonteCarlo模拟获得了以均值219．746和方差9．4243所表征的空调机系统生命周期环境影响的概率分布。进一步通过K—S检验与灵敏度分析，识别出10个具有重要环境影响贡献的清单参数及其中4个对环境影响分布较敏感的参数。以概率分布代替固定数值可以反映产品环境绩效的统计信息，能够有效地用于不确定数据条件下的产品生命周期评价。     

攀枝花西渣场灌浆胶结炉渣强度的试验研究

针对攀枝花西渣场采用灌浆胶结炉渣加固边坡工程,开展了灌浆胶结炉渣单轴压缩试验和三轴压缩试验,研究了胶结炉渣体的破坏模式、强度特征及其对边坡稳定性的影响.试验结果表明:随着灌浆胶结炉渣中炉渣含量的增加,其内部结构不均匀性更加突出,试验加载过程中压应力区和拉应力区相互交错分布,最终破坏时受劈裂破坏和剪切破坏共同作用,其破坏...     

三峡库区塌岸防护方法适宜性分析

根据组成库岸的岩土类型和组合型式,将三峡库区库岸地质结构概括为岩质、土质、岩土混合三大类及若干亚类,并对各类库岸的破坏方式进行了分析与总结,认为三峡水库蓄水后,库岸的破坏形式主要表现为崩塌与滑坡。根据库岸地质结构类型、破坏方式与规模,对三峡库区库岸防护设计的适宜性进行了详细的研究,认为三峡库区库岸宜采用如下5种方案进行防护:(1)对于易风化岩质岸坡或软硬互层岩质岸坡,宜以喷锚工程为主,结合局部支撑与挖方等进行防护;(2)对于土层比较厚(≥10m),地表有明显的变形破坏迹象的岸坡;或夹软弱层的易滑顺向岩质岸坡,宜以抗滑桩工程为主,结合护坡与地表排水等进行防护;(3)对于下伏完整基岩,且土层较薄(<6m)的土质岸坡或混合型岸坡,宜以挡土墙工程为主,结合地表排水等进行防护;(4)对于土层较厚(≥6m)且坡度较缓(< 20°)的土质岸坡或混合型岸坡,宜以干砌条石护坡工程为主,结合石笼、水下抛石压脚等进行防护;(5)对于坡度较陡(>20°)、厚度较大(≥6m)的土质岸坡、或强风化的花岗岩岸坡,宜以格构锚工程为主,结合地表排水等进行防护。针对这5种防护方案,选择典型库岸段进行库岸防护设计。结果表明,采用这5种方案防护库岸1 km直接工程费用分别为:857.2万元、2246.0万元、931.5万元、625.5万元、2288.8万元。     

岩石边坡生态环境防护工程技术研究与应用研究

对岩石边坡进行绿化防护,可以削弱雨水溅蚀,防治坡面被风化而剥落,缓解生态压力,满足景观需要。提出将生态环境防护工程技术应用到岩石边坡的绿化防护中,面对当前岩石边坡生态环境存在的问题,利用喷射厚层基质绿化植被,对岩石边坡进行生态绿化,分别对选择岩石边坡开挖率和固定网与锚杆与绿化基材,以及植被种子等进行了详细分析,并根据分析结果设计岩石边坡生态环境防护施工流程;对喷混植生技术进行规范化及标准化。