山崩灾害及其对策研究

山崩是山体的大规模崩塌,其土石方量可达数百万、数千万、甚至数亿立方米,往往淹埋村庄,堵塞河道,破坏交通,造成人们生命财产的巨大损失。山崩是高山地区最严重的自然灾害。本文就我国山崩灾害及其防治对策进行了讨论。     

基于强度原理的顺层岩质边坡动力安全系数判据研究

基于完全动力的有限差分强度折减法,对6种判据求解地震荷载作用下顺层岩质边坡动力安全系数的有效性和适用性进行分析,并与刚体极限平衡法的计算结果进行了对比。研究结果表明:塑性区和岩体层面剪切滑移状态贯通判据是判别顺层岩质边坡处于临界失稳状态的必要非充分条件,以其为判据获得的动力安全系数略小于其它判据对应的动力安全系数,工程意义上偏于保守;由于很难事先预知边坡滑裂面的几何形状和位置,层面上下岩体相对位移突变判据、层面剪切滑移位移突变判据和动力安全系数时程判据的普遍适用性较差。建议联合塑性区和层面剪切滑移状态贯通判据以及滑体特征点位移或位移变化速率突变判据,进行地震等动载作用下顺层岩质边坡动力安全系数的求解;为使所选取的特征点具备普遍适用性,可在坡脚至坡顶之间的坡面上间隔一定距离选取监测点,作为监测边坡位移或位移变化速率的特征点。     

顺倾山体采空侧滑致灾的复合应力场研究

本文分析了地下采空情况后认为，山体采空侧动，软弱夹层为决定性条件；其变动范围、速率、规模与性质，与地下采空有关的复合应力场有关。经对观测资料分析、仿真模型试验与仿真数值模拟的对比研究，揭露了顺倾山体的“复合临空面”条件下，“复合变动”的“复合应力场”。     

瓮马高速公路低缓顺层边坡失稳机理与反思

通过对瓮马高速公路顺层边坡工程地质条件的系统调查与分析,对其变形破坏机制进行深入探讨研究。研究结果表明,顺层边坡破坏为滑移-弯曲-拉裂复合型顺层滑坡,边坡的变形受层间软弱夹层及岩体结构控制作用明显。基于变形机理分析和工程影响的治理措施将重点放在控制顺层滑坡向上继续滑移拉裂和软弱面滑移剪切控制上。     

基于光纤应力传感的斜倾厚层山体滑坡预警研究

以往采用仪表观测法预警对山体滑坡现象时,只针对常态山体预警,忽略斜倾厚层山体预警,且需人为处理观测数据导致观测周期长、实时性差。该文基于光纤应力传感的斜倾厚层山体滑坡预警,分析光纤应力传感器原理后,设计斜倾厚层山体滑坡预警系统。求解斜倾厚层山体中各点安全系数,将安全系数较低点作为光纤应力传感器设置点;采用基于光时域反射计的光纤应力传感器将光纤探测信号通过光纤耦合器发送至可调谐光纤滤波器,可调谐光纤滤波器改变光纤探测信号的光栅波长并发送至光电转换器;光电接收器在光纤探测信号的光栅波长与可调谐滤波器投射波长出现重合情况下获取最大光强信号,并将其转化为电信号发送至A/D转换器中采集信号;采集的数字信号发送至现场可编程门阵列中进行运算与处理,并将结果发送至PC显示端;预警模块根据数字信号处理结果在斜倾厚层山体滑坡前进行有效预警。     

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。     

近断层山体地形三维地震动放大效应谱元法模拟∗

采用勒让德(Legendre)谱元法,结合动力学有限断层破裂理论,对一邻近隐伏发震断层的山体进行三维地震动模拟分析,获得山体表面加速度、速度、位移响应时程和加速度反应谱。结果表明：(1)加速度方面,60°倾角倾滑逆断层作用下,山体背向断层一侧的 PGA 明显大于迎向断层一侧;对 90°直立型断层情况,山体背向断层一侧的水平向 PGA 同样明显大于迎向断层一侧,但对于竖向 PGA 分布,该现象不明显;倾滑断层作用下最大 PGA 一般均出现于山顶附近,60°倾角逆断层情况下山顶 PGA 可达山脚平坦位置的 5 倍左右,而垂直断层情况下则放大 2~3 倍, 同时山体表面多处产生竖向峰值大于水平向峰值的现象;加速度反应谱显示场地山顶处卓越周期明显长于其他位置。(2)速度方面,山体表面各观察点位在时程上表现出单向和双向长周期大脉冲特性,反映出明显的方向性效应。     

基于Ubiquitous-Joint模型的层状岩坡稳定性分析

在应力的作用下,层状岩土体表现出来的力学行为比较复杂,目前广泛使用的各向同性模型不再适用,因此,有必要建立合理描述层状岩质边坡的力学模型。以某公路边坡为工程背景,首先,探讨了层状岩质边坡的失稳机制;然后,利用快速拉格朗日差分法(FLAC3D),建立该边坡的数值分析模型,探讨了强度折减技术在U-biquitous-Joint模型中的实施方法,即对岩体和层理面参数同时进行折减,采用计算不收敛作为边坡临界失稳判据;最后,通过数值计算,分析层状岩质边坡稳定性的影响因素,得到边坡整体安全系数F随节理倾角β先减小后增大,呈现两头高中间低的形态。     

滑移孤石稳定性分析及失稳过程研究——以四川省马边县某孤石为例∗

停留在高陡山坡且部分埋入土体的大体积独立崩积物——孤石,在降雨和地震等不良地质情况下会发生失稳破坏并威胁坡脚居民的生命财产安全,独立滑移破坏为孤石的一种主要破坏形式。为了探究独立滑移孤石的滑移力学原理,分析土体物理力学参数对孤石滑移失稳的影响。基于库伦土压力理论,建立上部楔形体土压力计算模型、下部楔形体模型和左右土体模型,使用Mathematics软件分析模型公式中的抗剪强度、黏聚力和滑裂角等对土压力的影响,并使用Flac3D有限差分法分析滑移孤石的失稳过程。结果显示,上部土体所提供的下滑推力随着抗剪强度和黏聚力值的增大而呈减小趋势,下部土体模型能承受的孤石最大推力约19 kN,当孤石推力大于19 kN时,孤石下部土体将以29.22°的滑裂角滑出;下部土体所提供的抗滑力随着抗剪强度和黏聚力的增大而增大,有限差分法模拟得到了孤石以推动表层土体向临空面滑移的方式失稳。孤石周围土体的抗剪强度和黏聚力对孤石稳定性具有控制作用,降雨使抗剪强度和黏聚力降低是孤石滑移失稳的主要原因。     

穿越逆冲断层的埋地管道非线性反应分析

穿越逆冲断层的埋地管道在地震作用下,容易发生局部屈曲或整体失稳等形式的破坏,研究逆冲断层作用下的埋地管道地震反应规律,对管道抗震设计及施工等具有重要的意义。本文将埋地管线及周围土体从半无限地球介质中取出,分别以空间薄壳单元和实体单元进行离散,采用非线性接触力学方法模拟管、土之间的滑移、分离及闭合现象;采用线性位移加载模拟断层的错动,考虑了系统初始应力状态的影响,对土体未开裂前的管土相互作用系统进行了拟静力数值分析;分析了位错量、土体刚度、埋设深度、径厚比及跨越角度对埋地管道反应的影响,得出了一些有益的结论。     

框架锚杆支护多年冻土边坡的稳定性计算方法

为了给出更符合工程实际的冻土边坡稳定性计算方法,通过考察青藏高原地区多年冻土边坡滑移实例、分析其破坏类型和影响因素,提出了高陡边坡的冻融折线型滑移面,基于热平衡理论和莫尔-库伦强度理论给出了折线型的滑移面确定方法;考虑土体在冻融循环作用下抗剪强度损伤、滑移面上水的渗流作用以及气温变暖三种因素,给出了框架锚杆支护多年冻土区高陡边坡的稳定性计算方法。算例分析表明:利用直线型滑面计算的多年冻土边坡稳定性系数比折线型滑移面更小,容易造成保守设计,使用折线型滑移面更为经济;边坡开挖后10a内,冻融循环作用对稳定性的发展趋势起主导作用,10a后气温变暖发挥主要作用,渗流作用对边坡稳定性的影响较为显著,对稳定性发展趋势没有影响,但三种因素都应当在工程设计中考虑。     

韩城电厂滑坡深部监测及变形分析

韩城电厂滑坡于1990年和1995年先后经过了两次治理。为了检验综合治理效果,观测山体变形滑移、厂区变形活动规律,于1996年底建立了滑坡深部变形监测体系,采用激光准直系统、三向测缝计、钻孔测斜仪等多种方法对韩城电场滑坡进行了长期的深部变形监测,获得了滑坡多年的深部位移数据。监测成果表明:滑坡存在指向SW的蠕滑变形,但各监测点位移变化处于较低水平,山体和厂区无明显的异常变形现象。滑坡综合治理效果明显,保证了电厂的安全运营。     

大庸崩滑灾害考

《中国地震目录》(1983年版)第142页载:1786年(乾隆五十一年)湖南大庸茅岩地震山崩,震级4 3/4级、烈度六度。并加脚注:“疑为山崩、滑坡”。我们在广泛收集史料的基础上,进行了野外考察,结果表明,大庸山崩滑坡,并非地震引起的结果,而是由于外动力(降雨)作用的产物。     

玄武岩纤维混凝土抗压试验有限元分析

利用ANSYS有限元软件建立细观层面上带有随机分布的玄武岩纤维,考虑纤维与混凝土界面粘结滑移的混凝土模型对抗压试验进行模拟,以考察玄武岩纤维在混凝土受力发生变形至开裂的过程中所起的作用及纤维的掺量对应力分布情况的影响。结果表明：直到材料发生塑性变形,纤维才开始分担受力,纤维掺量对应力应变关系的影响才开始凸显,混凝土发生开裂时,纤维体现了明显的阻裂效果;随着纤维掺量的增大,纤维对混凝土应力集中的分散效应逐渐增强。     

汶川大地震简支梁桥落梁震害与设计对策

总结了5· 12汶川大地震中简支梁桥落梁震害及主要影响因素,发现除地震山体滑坡等地质灾害外,断层地表破裂、近断层地震动效应、桥台胸墙冲切破坏、防落梁构造措施单一及桥梁体型复杂等因素都是引起简支梁桥落粱震害的重要原因.提出了简支梁桥防落梁设计的基本理念及相关技术方案要点为允许墩梁间发生滑移,以降低桥墩承受的地震惯性力,以...     

基于连续⁃非连续方法的正断层下盘开采断层滑移演化研究∗

在自主开发的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法的基础上,为了模拟时间较长的煤炭开采过程,提出了准静力计算模式;针对煤层离散单元形成的聚集体仍能承受超过自身承载能力的问题,发展了应力跌落方法;以济三煤矿6303工作面的地质条件为背景建立了更准确的力学模型,其中,在断层上盘下端面施加了适当的垂直向上的均布载荷,以克服前人力学模型中由于模型下端面位移被限制断层难以在此位置错动而造成的应力集中问题;通过剔除开采前的断层滑移量,提出了纯粹由采动引起的断层上盘滑移量的计算方法。结果表明:当工作面与断层的距离减少时,煤层下方测点的滑移量呈缓慢增加-缓慢减少-急剧增加的趋势,煤层上方测点的滑移量呈缓慢增加-迅速增加的趋势;同一岩层中测点的滑移量相差不大;高位岩层将先于低位岩层发生明显滑移,断层滑移基本是由上至下发展的,且高位岩层的滑移程度比低位岩层的大;当工作面与断层距离相同时,若开采间隔较小,则煤层上方测点的滑移量较小;当工作面与断层距离小于等于100 m时,采空区上方附近岩层发生明显滑移,应该加强支护。     

2022年青海门源地震中香卡特大桥震害机理分析

2022年1月8日青海门源发生了M_s6.9级地震，导致Ⅸ度区的硫磺沟大桥和大梁隧道、祁连山隧道出现严重震害，Ⅵ度区内除了克大高速公路上香卡特大桥发生桥墩挡块开裂、支座移位、横隔板开裂的震害外，其余桥梁几乎没有出现明显震害现象，其中原因值得深入研究。香卡特大桥位于冷龙岭断裂南侧约20 km,是一座16联预应力钢筋混凝土T形特大曲线梁桥。该桥包含简支段、连续段和刚构段，墩梁连接形式多样，且桥墩有墩柱式和壁式2种形式。文中通过有限元分析软件Midas/Civil建立香卡特大桥(右线)模型，利用间隙单元模拟伸缩缝主梁间、挡块与主梁的碰撞效应，通过输入实测和模拟的2组地震动，进行地震反应分析，讨论分析香卡特大桥在此次地震中的震害机理。从得到的结果可以看出：该桥的震害是因为在顺桥向上主梁过大位移导致横隔梁与顺桥向挡块的碰撞，使横隔梁混凝土开裂；在横桥向上，挡块受到主梁碰撞出现破坏的同时致使支座滑动移位，且不同的下部结构形式以及上下部间不同的连接方式使得桥梁在地震作用下表现出了不同的受力特点及震害特征。     

顺层岩坡优势面水力学作用研究

分析了地下水对顺层岩坡优势面水力学作用的机理，指出了水头高度与稳定性系数之间的关系，提出了导致边坡失稳的极限水头值ｈ１．用于岩坡预测预报的预警水头值ｈａ以及水力学稳定性判据ｈｃ，并给出了计算方法。     

求取内嵌FRP加固混凝土梁界面滑移量的一种新方法

FRP筋与混凝土之间界面的粘结性能是FRP筋混凝土结构中最关键的力学特性,要准确预测FRP-混凝土的剥离破坏,必须确定合适的黏结滑移关系。为建立相对准确的界面粘结滑移模型,在提出内嵌CFRP筋加固混凝土梁界面特性研究新的试验方法的基础上,开展了11根混凝土梁的四点弯试验。借助岩石中树脂锚杆与锚固剂界面的剪应力模型,导出了CFRP筋横断面上轴向正应力沿CFRP筋锚固长度分布的解析式,进而得到CFRP筋锚固段的伸长量,结合试验获得的CFRP筋指定截面测定的滑移量、外露CFRP筋的伸长量,最后得到了CFRP筋与混凝土界面的滑移量,绘制了CFRP筋-混凝土界面的粘结-滑移曲线。试验和分析计算表明,新构建的CFRP筋与混凝土界面滑移量的求取方法,混凝土-CFRP筋界面的滑移量及粘结-滑移曲线准确简单,省去了在CFRP筋上密贴应变片的麻烦,排除了应变片对界面受力的干扰,对CFRP筋-混凝土界面的特性研究具有示范指导作用。     

鲁甸地震红石岩崩塌触发机理分析

8·3云南鲁甸地震导致大量山体崩塌,造成重大经济损失和人员伤亡,其中牛栏江右岸火德红乡红石岩特大岩质崩塌规模1200万m~3,形成坝高96m,库容近2.3亿m~3的堰塞湖,成为震后危险最大的灾害点。在野外调查的基础上分析了红石岩崩塌的形成机理与灾害特征,并在此基础上通过有限差分方法 FDM研究了红石岩山体在鲁甸地震的动力响应特征和崩塌的形成机理。结果表明,红石岩崩塌形成的主要内因为地形条件,地震作用是主要诱发因素。红石岩山体在动态的拉应力和剪应力的共同作用下,产生"拉裂-剪切破坏",形成较大的山体崩塌。红石岩在地震荷载的作用下,岩体的崩塌在地震作用4~6s内发生,即为地震动峰值加速度VGA所在的时间段。坡体的响应特征表现出了高程放大效应、坡面应力叠加效应和坡体表面凸起放大效应,且在与坡面倾向同向的水平剪切波作用下,坡体响应最为剧烈。