无人机摄影测量边坡结构面及块体稳定分析

为提高边坡结构面信息获取过程的安全性及测量结果的准确性,采用无人机多角度摄影测量获取结构面信息,得边坡结构面坐标以及出露迹线长.利用动态控制的相容Delaunay三角剖分对模型进行三角网格化,结合块体生成规则对边坡临空面出露块体进行稳定性分析,识别坡面出露关键块体,并利用GeoSMA-3D系统验证方法的可行性及精度.研究结果表明:点云切割最大关键块体为38.5748m³,GeoSMA-3D切割最大关键块体为38.5617m³,位置均在坡体中央位置,拟合效果良好.对于不规则碎裂岩质边坡,三维点云切割可以更好地表征边坡的块体位置,对于指导关键块体治理具有一定优势.     

岩体隧道施工诱发的关键块体三维模型及其验证

在岩体隧道工程岩体结构面的观测基础上,研究了结构面三维模型及网络模拟技术,通过不连续面网络图模拟真实岩体的几何特征,讨论了两种块体搜索方法,即根据确定结构面参数搜索确定块体和根据节理面网络图搜索随机块体的方法.引入概率理论对被节理切割的岩体中关键块进行了分析,采用蒙特卡罗法和面向对象的编程技术,给出了基于统计原理的岩体不连续面三维计算机模拟方法.建立了岩体工程适用的块体搜索和计算模型,实现岩体隧道工程的关键块体计算机搜索、三维显示和旋转等.     

基于块体理论矢量法的岩质边坡稳定性分析

为判别开挖岩质边坡的稳定性,结合重庆市永川区拉法基瑞安参天水泥生产线的边坡开挖工程,运用块体理论矢量运算法,分析结构面间的空间位置关系,判别可动块体、块体滑动方向及关键块体。结果表明,块体理论矢量运算法计算结果准确,可为岩质边坡支护的合理设计提供依据。     

块体稳定性分析系统BSA3D的开发与应用

在岩质高陡边坡中,由规模较大结构面为主控制的可动块体往往形态复杂,受力也很复杂,如何快速建模及进行复杂受力条件下的稳定性分析是块体理论应用的关键.作者依据块体理论,针对性地进行了相关技术的研究分析:考虑到编程的方便,采用块体边界面分类和提供块体顶点信息方式,实现了复杂模型的快速建立;通过考虑各种可能荷载作用及矢量合成分析,可正确进行滑动模式判断.应用软件用于某水电工程进水口正面边坡潜在不稳定块体分析,结果表明:可动块体控制性工况为运行期1/4饱水 地震条件,相应的锚固力为264 617 kN.     

复杂岩体边坡关键块体搜索及开挖支护

采用非接触摄影测量技术采集某高速公路工程边坡岩体的结构面信息,导入自行开发的GeoSMA-3D系统,建立该边坡三维数值模型,从几何学角度搜索出其关键块体.用三维离散元数值计算软件3DEC模拟该边坡工程的开挖过程以及锚索支护后的开挖过程.结果表明,本岩质边坡工程开挖后,引起岩体内部应力重分布,坡体有大范围的剪切塑性区,位移矢量、速度矢量大量集中在开挖面附近的节理上,矢量的方向偏向于临空面,并呈现逐渐增加趋势,整体稳定性较差,若不对边坡采取适当支护措施,必将发生边坡整体失稳破坏;在锚索支护后,边坡的潜在滑移面被控制,边坡整体处于稳定状态.     

岩石块体系统构建方法及可视化程序开发

根据临空面与结构面构建岩石块体系统是一项复杂而基础的研究工作。以平面对多面体的空间切割算法为基础,通过单元离散、单元聚合等方法实现复杂岩石块体系统的构建,并对关键算法进行详细说明,利用MFC和OpenGL,开发了可视化程序。结合一露天矿多阶边坡工程,展示了具体实现过程。首先,利用AutoCAD中的四边形单元构建边坡临空面模型。其次,采用投影法实现岩体模型的网格划分,从而将结构面对复杂岩体的切割转化为对柱状单元体的切割。最后,消隐藏网格,聚合单元,实现复杂块体模型的构建。与传统方法的计算结果进行对比,验证了此方法用于复杂岩体模型构建的有效性和优越性,为实际工程提供可靠依据。     

工程岩体开挖过程全空间块体搜索及其系统研制

在现场结构面非接触摄影技术采集的基础上,探讨岩体扰动区内所有块体的全空间切割与搜索问题,给出了包括三维结构面网络模拟、结构面与边界面的交线分析、封闭块体搜索等切割搜索过程,提出一种新的块体识别新方法.并将该搜索技术接入用自行开发研制的三维数值分析系统GeoSMA-3D,进行岩体开挖过程全空间块体搜索研究.工程算例表明:该系统具有可以动态添加结构面,适合建立开挖过程复杂几何模型等优点,系统通过人机交互界面或文件形式进行数据输入,计算结果图形化显示,并与AutoCAD等通用图形软件接口,可方便实现软件操作使用.     

基于3DEC的边坡块体稳定性分析

为了解决节理化岩质边坡块体稳定性问题,利用3DEC在运动特征和变形分析方面的优势,探讨岩质边坡块体失稳动态过程,分析块体之间的相互关系,确定关键块体,然后利用块体理论评价其稳定性,为治理设计提供依据.实例应用表明:该方法可直观地模拟块体变形和运动特点,找出关键块体及其边界条件,正确地评价块体稳定性,也为边坡块体间稳定性相互影响问题的研究提供了一种新的更有效的方法,为制定合理的边坡支护措施及验证支护效果提供支撑.     

高陡岩质边坡优势结构面组合块体稳定性分析

本文采用dips软件对边坡节理裂隙统计、采用Stereographic projection软件对统计出的节理裂隙进行优势结构面分析、用slopeblock软件对优势结构面组合块体分析,判断边坡块体的潜在滑动类型及几何形状。三种方法直观、方便、快捷、易懂,在岩质高边坡稳定性分析及计算中具有重要意义。     

基于参数敏感性反演分析的岩质高边坡稳定性研究

以岩质高边坡为研究对象,建立能够反应边坡内部块体、结构面之间关系的大型、精细有限元模型。主要从安全系数角度出发,量化分析边坡岩性和结构面力学参数的准确性,根据参数敏感性分析结果进行刚体极限平衡法仿真反演分析,从而得到边坡稳定性有限元分析的定性评价。     

基于重度增加法的岩坡破坏过程流形元分析

考虑岩体边坡滑动大变形破坏特性和现有研究分析手段,提出利用第一作者团队开发研制的Geo SM A-3D,在现场岩体结构信息采集的基础上,建立岩体边坡空间数值模型,实体表征岩体三维模型;利用现代数值流形法(NMM)模拟岩体大变形破坏分析手段,在块体理论的基础上,运用有限元分析中经常用到的重度增加法,不断增加岩体的重度,直到岩体边坡中的"关键块体"产生滑动,使边坡发生大变形破坏;同时以最危险"关键块体"水平位移随重度增加发生突变为破坏依据,对边坡的安全系数进行评定.实例分析某边坡工程的破坏过程,实现了岩体边坡大变形数字表征,为边坡支护提出解决方案,为工程施工和边坡灾害的处置提供参考和借鉴.     

五盂高速公路顺层岩质边坡变形破坏模型试验

为揭示开挖和降雨对顺层岩质边坡稳定性的影响,以山西五盂高速公路顺层岩质边坡为对象,通过大型物理模型试验研究了含软弱结构面顺层岩质边坡在开挖及降雨条件下的变形机理.研究结果表明:降雨条件下,含单层软弱结构面边坡主要表现为沿软弱结构面的多级牵引式滑动破坏;含双层软弱结构面顺层岩质边坡滑动破坏受降雨的诱发作用更为明显,其中软弱结构面作用主要表现为两方面,一方面为雨水对结构面本身的软化使其强度降低从而形成滑带,另一方面为软弱结构面的存在减弱了雨水向下层岩体的入渗,导致其上覆岩体迅速饱和,强度急剧降低,上覆破碎岩体沿滑动面发生大规模的整体破坏.可见强降雨是此类边坡破坏的主要诱发因素也是重要的致灾因素.     

节理岩质边坡稳定性概率分析

为合理评价某节理岩质边坡稳定性,将节理网络有限元(JFEM)与Rosenbluth点估计法相结合建立边坡节理网络概率模型。计算结果表明:天然状态下该边坡整体稳定性较好,但浅表部有部分岩体由于风化以及结构面相互切割的影响,易形成不稳定块体以“滑移-拉裂”的形式失稳。本文的分析方法考虑了结构面非贯通、随机发育的特性以及岩体强度参数(内摩擦角和黏聚力)的变异性,使得评价结果更加合理、可靠。     

多结构面控制边坡锚固动力简化分析

锚固是边坡支护中的一种重要方法,目前的理论模型大都不考虑地震过程中边坡的响应状态,在边坡锚杆的锚固抗震机理方面存在一定欠缺。本文基于边坡及锚杆在地震作用下力的传递过程分析,提出了一种边坡锚杆动力简化分析模型;利用锚杆荷载分布解析解,分析了不同响应地震动、围岩属性等参数对锚杆受力的影响,从理论上进一步阐述了锚杆的抗震锚固机理。得到了如下结论：岩体的弹性模量和泊松比不是锚杆锚固能力的关键性因素,软岩对硬岩同样可以起到锚固支护的效果;锚杆能够提高岩体的整体性和自稳能力,对多结构面控制岩石边坡,应混合使用贯穿长锚杆和单结构面锚杆的优化锚固方式。     

岩质高边坡开挖变形的三维离散单元法分析

对一典型的反倾向层状结构岩质高边坡进行了非连续非线性三维数值模拟.数值模型中考虑了复杂的地质条件,同时模拟了进水口高边坡的控制性结构面和陡倾节理组,实现了边坡、引水隧洞的分步开挖及锚固.运用三维离散单元法(3DEC)进行了混合不连续和蜕化连续2种方式的求解,在比较不同求解方式所得计算位移的基础上,探讨了结构面对计算结果的影响,分析了进水口边坡在开挖、加固作用下的变形状况和稳定性.     

结构面强度参数对层状边坡稳定性影响的三维分析

利用FLAC3D数值计算软件建立层状岩体边坡三维计算模型,分析结构面黏结力和内摩擦角变化时边坡安全系数和滑动面的变化规律。研究结果表明:在不同结构面情况下,随着结构黏结力的增大,边坡整体安全系数不断增大,并且两者符合线性关系,此时,边坡滑动面逐渐从临坡面向坡内移动,滑动模式由浅层滑动转换为深层滑动;随着内摩擦角的增大,边坡的安全系数逐渐增大,并且两者符合线性关系,变化滑动面从深部往浅部移动。