某水库溢洪道边坡变形破坏特征及治理对策研究

通过对边坡变形特征的分析,研究了由粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、炭质页岩互层组成的斜向坡高边坡的变形破坏模式,基于模式分析提出了有针对性的治理措施.在工程地质条件分析的基础上,通过不同部位裂缝、岩体松弛及层间错动现象的分析,认为边坡的变形受层间错动带及陡倾坡外卸荷裂隙控制作用明显,边坡中上部沿层间错动带产生拉应力及剪应力集中,边坡下部软岩产生压缩变形,引起块体向坡外及岩层倾向方向的变形,并通过层面和卸荷裂隙向上传递变形,其变形破坏模式表现为阶梯状蠕滑-拉裂变形.由于边坡下游侧为强风化强卸荷带碎裂结构岩体,存在多条软弱夹层,可产生多处潜在剪出口,因此边坡的治理以削方减载为主,并通过预应力锚索框架控制层间软弱夹层的变形.     

露天矿高陡边坡变形破坏机理及稳定性

针对露天矿普遍存在的一类复杂特殊的高陡边坡稳定性及变形区防治的问题,以抚顺西露天矿南帮变形区高陡边坡为工程背景,采用Morgenstern-Price极限平衡法与有限元数值模拟软件RFPA相结合的方法对高陡边坡的变形破坏机理及稳定性问题进行了系统的研究.研究结果表明:抚顺西露天矿南帮变形区高陡边坡破坏机制为前缘蠕滑、后缘拉裂的"坐落-滑移式"破坏,该区域稳定性差,处于不稳定状态.针对南帮变形区存在的问题提出合理的边坡变形综合防治措施.     

1786年磨西地震触发的摩岗岭滑坡演化过程与成因机理

研究1786年磨西地震触发的摩岗岭滑坡特征及形成演化过程.采用资料收集、地面调查、三维实体模型、高精度遥感影像、理论分析、数值模拟等技术方法,对摩岗岭滑坡的形成进行全过程演化分析.摩岗岭地震滑坡演化过程分为6个阶段:河谷高边坡形成阶段以及斜坡浅表部岩体卸荷拉裂阶段、卸荷拉裂隙扩展阶段、潜在滑动面形成阶段、震动拉裂和高速启动阶段、抛射撞击溃散阶段、滑体堵江及溃决阶段.其成因机理为卸荷震动拉裂-剪断抛射堆积.     

卸荷裂隙对岩体边坡地震动影响的数值模拟研究

本文采用数值模拟的方法,利用UDEC软件,开展了卸荷裂隙对岩体边坡地震动影响的数值模拟研究,研究内容涉及卸荷裂隙密度及卸荷裂隙带深度的影响.根据该数值模拟出的结果可以看出,鞋盒裂隙的密度呈现的越大,其地震动就在该卸荷区域内的动力响应就会更加的强烈,而在坡肩上的加速度放大系数也就很大;卸荷带水平深度越大,卸荷岩体的动力响应的加速度放大系数就越小.上述规律对于岩质卸荷裂隙发育边坡地震稳定性分析具有指导意义.     

干湿循环下花岗岩残积土裂隙演化及边坡稳定性

为研究干湿循环作用下花岗岩残积土边坡的稳定性,开展两种干湿幅度5次循环次数的边坡模型试验.拍摄裂缝图像获得裂隙演化规律,得出裂隙面积与干湿循环次数近似成正比;结合坡内土体直剪试验结果,提出干湿循环下黏聚力和裂隙度的关系式,推导裂隙深度计算公式.以此数值建模分析裂隙影响下的残积土边坡稳定性,结果表明：随着干湿循环次数和幅度的增大,裂隙度增加,裂隙深度增大,渗透性增强,土体强度降低,导致坡体饱和区扩展;滑裂面上滑点位于张裂隙处;3次干湿循环后边坡安全系数降幅最大,之后趋于稳定.研究认为干湿循环作用下裂隙的扩展加快雨水浸润,缩短了边坡失稳时间,为残积土边坡的及时合理处治提供理论指导.     

基于PhotoInfor的边坡开挖效应模型试验

为了研究开挖效应对残积土坡坡体内部变形特征及边坡失稳机理的影响,以福宁(福鼎—宁德)高速公路某高路堑边坡为原型,依据相似理论设计地质力学模型所需相似材料及其合理配比,结合自制监测系统和数字照相量测技术,开展基于PhotoInfor的多级边坡开挖效应模型试验研究,分析多级开挖过程中模型边坡坡体位移及应力的变化规律。研究结果表明:开挖过程中边坡坡体变形是由缓慢至加速滑动的渐进过程,坡体中部和坡脚开挖时,坡体内部位移增长速率最快;坡体上部位移大于下部土体位移,且从坡体内部向临空面方向位移逐渐增大;边坡在开挖过程中坡体内部土体应力分布不均,坡脚处应力集中度高,边坡前端推力随着开挖过程逐渐增大;开挖卸载效应打破了边坡原有应力平衡,坡体后缘出现张拉裂隙,裂隙在整个开挖过程中不断发育、扩展和连通,形成贯通裂缝及滑动带,滑动带的形成过程与应力集中→释放→转移→重新调整造成的局部应变集中现象一致;开挖效应具有一定时效性,应力与位移变化并不同步,应变集中具有一定的滞后性,对此类边坡的早期监测,应以水平位移增长速率为控制指标,后期监测应兼顾水平位移和应力水平增长速率,两者缺一不可。该研究成果可为中国东南沿海地区多级边坡开挖的预警监测和支护加固提供重要依据。     

顺坡陡-中倾角裂隙组合结构边坡稳定性分析

顺坡向倾外裂隙易与开挖坡面组合形成不利块体,严重威胁边坡稳定。以雅砻江中游某电站石料场顺坡向(后缘)陡倾裂隙-(中下部)中倾外裂隙组合结构边坡为例,通过勘探查明边坡长大结构面的延伸及组合,陡-中倾坡外裂隙的存在使可能的失稳模式为沿后缘陡裂张开的底面单面滑动。为评价边坡稳定性,针对Ⅱ区边坡进行了定性和定量分析,通过判断底滑面中岩桥的抗剪强度较大,定性分析认为边坡处于稳定状态;采用极限平衡法求出不同工况下开挖边坡安全系数,结果表明:开挖至高程2 165 m时,在天然、暴雨及地震工况下,边坡整体均处于稳定状态,开挖至高程2 110 m时,天然、暴雨工况下稳定,但安全浴度不足,而地震工况下处于临界稳定状态,同时分析了底滑面裂隙连通率对边坡稳定性的影响;采用三维离散元程序分别计算天然工况下边坡开挖至高程2 165 m和2 110 m时的力学响应特征。结果表明:边坡开挖至高程2 165 m时,沿顺坡裂隙发生侧向位移,开挖至2 210 m,位移增大,位移变形受后缘陡倾裂隙与坡体中下部顺坡向节理控制。研究成果可为边坡后续支护设计提供建议。     

倾斜煤层露天矿顶帮稳定性分析及空间形态优化

针对倾斜煤层露天矿顶帮稳定性及空间形态问题,应用二维刚体极限平衡与三维FLAC3D数值模拟计算分析相结合的方法,对平庄西露天矿倾斜煤层顶帮边坡进行稳定性分析及空间形态优化.研究结果表明:平庄西露天矿滑坡模式为局部切层-顺层组合滑动且发生在A弱层的底界面;整体最终边坡角为25°,452水平标高以下局部边坡角可达到62°;倾斜煤层露天矿顶帮边坡随边坡倾角的增大,稳定性系数Fs呈线性减小规律;通过刚体极限平衡与三维数值模拟相结合的方法,能够准确分析潜在滑坡模式,提高倾斜煤层露天矿顶帮边坡倾角,确保边坡稳定安全,增大煤炭资源回采量.     

基于足尺模型试验的边坡裂隙发展演化规律

以安徽沿江地区裂土为研究对象,开展降雨-蒸发作用下裂土边坡足尺模型试验,测量土体表层含水率、基质吸力及裂隙深度,采用图像矢量化技术提取边坡不同部位裂隙几何参数,研究平面及深度方向裂隙发展演化特征,划分裂隙类型,揭示边坡裂隙发展演化机理。研究结果表明:裂隙的发展演化受其所处位置和降雨-蒸发次数控制。坡顶中后缘部位受边坡临空面影响较小,裂隙均为干缩裂隙,属I型张开断裂;坡肩及坡顶前缘受临空面影响较大,裂隙为干缩-剪切复合裂隙,属I-Ⅱ复合型断裂;平面上,干缩裂隙的裂隙率与含水率呈高度线性负相关,干缩-剪切复合裂隙率与含水率线性关系较差;随降雨-蒸发次数增加,裂隙的平均宽度逐次增加,裂隙总长度表现为前期波动变化,后期趋于稳定,其中坡肩附近复合裂隙的裂隙率和平均宽度最大,其裂隙总长度小于坡顶干缩裂隙总长度;干缩裂隙在平面上呈网状结构,干缩-剪切复合裂隙平面上出现显著定向特征;深度方向上,裂隙导致相应深度基质吸力在降雨时剧烈下降、在干燥时剧烈上升;干缩裂隙竖直发展,干缩-剪切复合裂隙出现转向现象;总体上,坡肩处裂隙最发育,坡顶次之,坡脚最弱,坡体的破坏始于坡肩处的干缩-剪切复合裂隙。     

采动和降雨影响下含深大裂隙岩溶山体破坏机制

为阐明采动和降雨入渗条件下含深大裂隙岩溶山体变形和破坏规律,以贵州省纳雍县普洒滑坡为例,通过块体离散元数值分析,探讨煤层开挖扰动和降雨入渗作用下含深大裂隙岩溶山体失稳破坏机制。结果表明,随着M10和M14煤层开采,山体上覆岩层向采空区方向下移,新生裂隙向坡表发育。工作面上覆岩层裂隙带高度随采空区范围的增大而增加,M10和M14开采结束后,裂隙带分别发育至30倍和40倍采高,坡顶深大岩溶裂隙向坡下扩展。降雨入渗后,上覆岩层裂隙带与深大岩溶裂隙贯通,在孔隙水压力作用下深大岩溶裂隙向坡表扩展形成贯通滑动面,岩溶坡体发生崩滑破坏。研究发现,地下采动是普洒老鹰岩山体变形破坏的控制因素,后续降雨是山体失稳的主要诱发因素。     

基于连续介质的裂隙岩体流固耦合数值分析

基于库区水位涨落或暴雨入渗,经过演变易造成滑坡,研究渗透压作用下裂隙损伤效应对渗透张量的影响,通过理论推导,提出裂隙岩体渗流场与损伤场耦合的分析模型;以湖北潘口水电站进水口边坡为研究对象,建立基于连续介质的裂隙岩体流固耦合渗流数值计算分析方法。研究结果表明:边坡在开挖过程中变形以卸荷回弹变形为主,回弹变形范围随开挖逐级增大,各级边坡开挖对邻级边坡变形的影响最显著,对较远坡段的影响逐步减弱;边坡开挖面基本处于小拉应力状态,边坡浅表层拉应力区分布范围及量值均很小;边坡全部开挖完成后,边坡的塑性区主要沿近坝的开挖马道外缘分布,分布范围小,在表层岩体内;裂隙岩体流固耦合模型的三维数值计算能够较真实地模拟边坡开挖过程位移场、应力场、塑性区、拉应力区的分布规律。     

三峡船闸高边坡及中隔墩变形影响因素分析

通过数值模拟计算,分析了初始地应力、岩体卸荷弱化效应、锚索加固和地下水等因素对三峡永久船闸高边坡变形的影响及中隔墩异常变形机理.研究表明:初始地应力是影响两侧高边坡变形的控制性因素,岩体卸荷弱化效应对边坡变形也有重要影响,锚索对节理裂隙面变形有较大的限制作用,地下水对变形的影响不明显;中隔墩三面临空,卸荷充分,节理裂隙扩展引起的各向异性变形以及初始地应力引起的不对称变形是中隔墩整体向北变形的主要原因,而开挖次序不是其主要原因.     

金属露天矿帮坡角变化对最终境界影响

基于正锥排除法基本原理优化南芬露天矿最终境界,研究上盘帮坡角变化对最终境界开采形态、矿岩量等影响.根据南芬露天矿不同时期采场生产现状,设置相关技术经济参数,对矿山进行初始境界优化;按照0.5°步长逐步提升上盘帮坡角,优化不同上盘帮坡角条件下的最佳境界.研究表明,随着帮坡角变陡,最终境界地表范围逐渐缩小,底部尺寸变大或者向下延伸;不同帮坡角加陡方案得到的最终境界,矿岩量可能增大或者减小,总成本也可能增加,但利润值增大.     

基于爆破损伤的露天矿边坡稳定性的灾变分析

基于爆破震动影响下露天矿岩质边坡滑动趋势面介质的损伤弱化效应,建立了爆破荷载、后缘裂隙静水压力及滑动趋势面扬压力共同作用下的尖点突变模型,并根据导出的临界爆破药量的表达式给出了边坡失稳的判据条件.以鞍千矿业有限公司许东沟采场西帮的一处滑坡为例,利用建立的二维简化模型和导出的失稳判据对边坡在多次爆破作业影响下的稳定性进行了分析,得到了稳定性随爆破次数累积的变化规律.结果表明:边坡失稳的可能性随爆破次数的增加呈现递增的趋势,同时也说明了边坡失稳的发生通常不是仅由一次爆破作业造成的,而是由于多次爆破作用的累积效应所致.通过对比4次爆破作业的临界药量和实际药量,验证了利用导出的失稳判据评价露天矿边坡的稳定情况是合理可行的,对爆破开挖设计中实际药量的选择有一定的指导意义.     

深圳市地铁8号线车辆段高边坡稳定性研究

根据深圳地铁8号线车辆段高边坡地质资料,采用赤平投影法和有限单元法对边坡的稳定性及影响因素进行了分析。该场地存在5条小规模的断层,这5条断层对于边坡整体稳定性不起控制作用。但是会在局部造成危岩和落石等坡面病害。该边坡的节理裂隙主要有三组,经过分析该边坡内存在一组缓倾角节理面,为该边坡的不利结构面,其余组节理裂隙对边坡坡体存在切割作用。利用大型有限元模拟软件采用强度折减法对该边坡的应力场及应变场进行了分析。该边坡的安全系数为1．55,此时塑性区贯通。该边坡的滑动面为岩土体分界面。整个边坡的破坏模式是岩土体分界面的顺层滑动或土体的圆弧滑动。     

贵州遵义某软硬互层岩质边坡崩塌破坏机制数值模拟研究

以遵义某软硬互层岩质边坡为例,采用离散元方法,研究了上硬下软类岩质边坡崩塌破坏发展过程。研究结果表明:边坡在暴雨工况下整体发生倾倒式崩塌破坏,在一定范围内,可分为上部的倾倒破坏区,中间的塑流拉裂式变形区和下部的平推式滑动区。暴雨是引发该类崩塌的主要因素,边坡后缘裂隙中的静水压力是崩塌主要的起动力。该类边坡的防治应从降低暴雨引发的裂隙水压力入手,采用排水和锚固的措施来防治崩塌灾害的发生。     

储煤仓高边坡加筋土数值模拟

针对黄土区储煤仓高边坡回填土稳定性较差的情况,利用非限性有限元法建立加筋边坡稳定性计算模型,分析高边坡加筋土土体强度、坡背面板及筋带空间位置与安全系数的关系。结果表明,对高边坡回填土进行加筋带加固显著增大了边坡的承载能力和安全系数;土体强度(土体摩擦角和黏聚力)增加,边坡稳定性明显增大;加筋层数增加边坡的稳定性增大,但存在适当范围;坡背面板的加入增加了边坡的稳定性,但工程造价也随之增加。该研究为高边坡加筋土的有效利用提供了参考。     

顺层边坡的破坏机理及加固措施

顺层高边坡是朱中铁路沿线最主要的边坡类型,本论述选取具有代表性的一处高边坡工点对顺层的破坏机理及防护加固对策等进行了分析.本工点边坡潜在滑动方式主要为岩质边坡受结构面性质控制的顺层滑动,或受层面和裂隙面控制的折线形滑动.本工点的边坡破坏模式属于滑移——拉裂破坏模式.本工点采取放缓边坡坡率、刷方减重,同时结合锚杆框架梁防护工程,加强截排水措施进行综合治理,工程效果较为理想.     

软硬互层边坡降雨失稳过程力学响应研究

为研究缓倾顺层软硬互层岩质边坡在间歇性循环降雨条件下的破坏过程及内部力学响应规律,结合叠加雾化降雨系统,进行了大型室内降雨地质力学物理模拟试验.通过总结强降雨工况下模型边坡内部特殊位置处孔隙水压力的力学响应规律,并依据坡体实际破坏过程监测资料,探究坡体内部力学性质与坡体破坏之间的内在联系.结果表明:间歇性循环降雨是边坡岩体强度及裂隙变化的一个动态损伤过程的诱因,降雨不均匀入渗导致裂隙的不均匀切割效应,致使坡体浅表层不均匀开裂.随着降雨入渗,裂隙不断扩展延伸,岩层面抗剪强度逐渐下降,坡体内部逐渐形成固定的给、排水通道.缓倾顺层软硬互层边坡的破坏模式可概括为3个阶段:前缘切层裂隙贯通-滑移阶段;中-后部岩体拉裂,后部裂隙发育阶段;后缘滑面贯通-失稳阶段.此外,孔隙水压力数值突变时刻较坡体整体失稳时刻提前约6 min,建议可根据孔隙水压力监测数据对软硬互层边坡进行失稳预警.     

弱面控制蠕动边坡变形机制及滑坡控制技术

为寻求含软弱结构面的蠕动边坡稳定性控制因素及边坡失稳判据,为滑坡控制技术研究提供理论依据。对此类蠕动边坡变形力学系统模型进行了分析与讨论,结合各段的受力分析,得出此类边坡变形破坏的模式,为上部追踪节理、裂隙面形成准圆弧面,坡体在自重应力作用下,沿赋存有水平顺坡向或反坡向的缓倾软弱岩层蠕滑形成滑坡。此类滑坡控制应优先采用上部减重、下部压脚与边坡防排水工程相结合的综合治理方案。将此方案应用到安家岭露天矿北帮滑坡实例中,取得了良好的效果。