湖南顺层岩质斜坡倾倒-拉裂变形影响因子分析

为了研究湖南省顺层岩质斜坡倾倒-拉裂变形的形成和演化规律,以工程地质学、岩体力学为指导,运用地质调查、文献查询、数值模拟等技术方法,进行倾倒-拉裂变形影响因子研究。该类变形多发育在临空条件好、坡度30°以上、坡高100 m以上、岩层倾角一般在60°以上的由软质岩体或软硬相间状岩体组成的高陡层状岩质斜坡中。最后获得了顺层岩质斜坡易于发生倾倒-拉裂变形的条件组合关系,基于ArcGIS空间分析平台,划分了湖南省顺层倾倒-拉裂变形易发区。相关研究方法和成果有助于系统评价顺层岩边坡稳定性。     

软硬相间顺层斜坡滑移-弯曲破坏机制分析

以白龙江苗家坝水电站库区巨型滑移-弯曲破坏模式的何家滑坡为例,在野外调研的基础上,利用理论公式、数值计算等手段,从地形、地应力、岩性组成和临空条件等方面分析了软硬相间层状斜坡产生滑移-弯曲模式变形破坏的成因机制.结果表明,研究区高、陡的地形条件、最大主应力平行斜坡走向的地应力条件,以及深部厚层软弱岩带的存在,是厚层状坚硬凝灰岩夹板岩斜坡孕育、发生滑移-弯曲模式变形破坏的主控因素.     

溃曲软硬相间顺层斜坡滑移-弯曲破坏机制分析

以白龙江苗家坝水电站库区巨型滑移-弯曲破坏模式的何家滑坡为例,在野外调研的基础上,利用理论公式、数值计算等手段,从地形、地应力、岩性组成和临空条件等方面分析了软硬相间层状斜坡产生滑移-弯曲模式变形破坏的成因机制。结果表明,研究区高、陡的地形条件、最大主应力平行斜坡走向的地应力条件,以及深部厚层软弱岩带的存在,是厚层状坚硬凝灰岩夹板岩斜坡孕育、发生滑移一弯曲模式变形破坏的主控因素。     

反倾层状岩质边坡变形破坏的颗粒流模拟研究

基于颗粒流程序对反倾层状岩质边坡变形破坏过程进行模拟,并考虑岩体结构面参数(岩层倾角、层厚及层理剪切强度)对其变形破坏机制的影响。数值模拟结果表明:边坡岩层的主要变形破坏方式为弯曲变形、折断破坏,变形首先发生在坡顶,而破坏是从坡脚开始,边坡的变形破坏过程具有明显的悬臂梁特征;岩层倾角对反倾岩质边坡整体性失稳破坏方式有较大影响,随着岩层倾角的增大,边坡后期整体性破坏方式由滑移型逐渐过渡为倾倒型破坏,坡体内部岩体出现变形及破裂损伤的深度也逐渐增加;随着岩层厚度增加,坡脚岩体抗折断能力增强,破坏方式由折断破坏向剪切破坏发展,边坡后期的整体性破坏方式也由滑移型向倾倒型过渡;岩层层面剪切强度是影响边坡变形的重要因素,层面剪切强度越小,边坡发生弯曲变形的程度越大。     

茨哈峡水电站4#倾倒体变形程度分级研究

针对茨哈峡水电站坝址区出现的倾倒变形破坏现象,本文通过阐述研究区左岸4#倾倒变形破坏的地质环境和特征,分析倾倒的成因以及形成机制。结合现场勘查研究区岩层倾角变化幅度、层内最大拉张量、岩体卸荷变形、岩体风化程度、岩体波速特征等指标,通过计算岩体完整性系数Kv对倾倒变形进行分类。结果表明:岩体倾倒变形现象主要出现在茨哈峡水电站坝址区左岸岸坡,砂岩板岩以及互层状岩层存在和中陡倾薄层反向斜坡是其发育的根本原因,卸荷和风化作用加速了岩体的倾倒过程,岩层厚度也对倾倒过程有影响。倾倒变形破坏类型包括卸荷拉裂破坏、弯曲倾倒破坏和崩塌破坏。将岩体倾倒程度划分为强烈倾倒区、中等倾倒区、弱倾倒区及微倾倒区,岩体倾倒程度等级划分能够为后期边坡治理开挖,水工建筑物的施工布置提供理论依据。     

层状岩质边坡倾倒变形破坏特征研究

文章在层状岩质边坡倾倒变形破坏地质现象调查分析和模拟试验的基础上,借用物理学概念定义了边坡倾倒变形角位移ω,并运用数理统计等方法对倾倒变形边坡岩体结构、倾倒岩体折断面形态和岩层倾角变化进行系统研究。研究表明层状边坡弯曲—倾倒—折断破坏后岩体具有不同的结构特征,并以此对边坡倾倒变形强烈程度进行分类;岩体折断面的形态可概括为直线、折线和近弧线等3种类型,以折线最为常见;倾倒变形岩体层面倾角与坡高呈"负指数"关系,建立了以倾倒岩体角位移ω为核心的山区岩质边坡倾倒变形强烈程度分级体系。     

摩岗岭滑坡成因机理

摩岗岭滑坡位于泸定县境内的大渡河右岸一级支流磨西河口,为18世纪四川西部强震诱发的巨型地震高位滑坡.研究揭示,该滑坡发育于高烈度区的康定杂岩中,河谷走向与区域最大主应力方向垂直,河谷下切过程中斜坡经历了强烈的浅表生卸荷回弹,形成高陡斜坡后,谷坡在河谷应力场(重力场)的长期作用下坡体浅表层沿与缓倾坡外的结构面、走向北北西的陡倾结构面(与坡面走向一致)分别发生滑移和拉裂,当河谷切穿得妥断裂后,断裂带塑性变形,牵动上部坡体表层发生压缩-剪胀错动变形;周期性强震的反复作用,滑移和拉裂成脉动式和累进性式发展,最终使上述两组结构面接近贯通状态,上下游北东和北向侧裂面的切割,为坡体大规模失稳奠定了基本条件.1786年强烈的地震、高位地形放大效应、背坡效应等因素叠加最终触发摩岗岭滑坡的发生.     

青干河软硬相间顺向岸坡演化过程研究

青干河岸坡类型多为顺向、斜顺向岩质岸坡,岸坡演化方式主要以滑坡形式进行.岸坡演化过程主要由岸坡结构及软硬相间岩组特征决定.本文通过对岸坡现状及特征的调查研究,认为岸坡演化过程可分为4个阶段:稳定岩质斜坡阶段—不稳定岩质斜坡阶段—斜坡变形失稳阶段—老滑坡残体消亡阶段;岸坡现状为其演化过程中某一阶段的具体特征体现,岸坡演化过程多按4个阶段周期性进行.利用该规律对青干河岸坡进行了演化阶段分区,对指导该区域地质灾害防治具有重要意义.     

顺层边坡溃曲变形形成条件及其与层面倾角的关系

溃曲变形是顺层边坡中的一种重要破坏形式,其形成机制较为复杂,隐蔽性较高.为研究顺层溃曲滑坡的发育规律及岩层屈曲影响因子,运用数理统计的分析方法,总结50个溃曲边坡实例,提取出坡长因子、坡高因子、岩层倾角因子、单层厚度因子以及岩性因子,对影响因子进行特征曲线、层面倾角贡献率分析.结果表明:①溃曲滑坡多发育于软硬互层及含软弱夹层的顺层边坡中,滑坡规模较大,巨型滑坡居多,占溃曲滑坡数量的51.6％,发生屈曲变形的主要为硬质岩层,砂岩占比最多,为45.2％,滑动面为柔性岩层,泥岩占比最多,为48.3％;②边坡屈曲变形的岩层倾角多为20°～50°,此倾角区间溃曲滑坡数量占74％,单层厚度为薄层的占62.5％;③岩层倾角在20°～30°、40°～60°时,发生溃曲变形的贡献率程度最高,占溃曲滑坡坡高的81.3％,占溃曲滑坡坡长的82.6％,占溃曲滑坡体积的75.7％,占溃曲滑坡数量的68％,是溃曲滑坡发育的主要倾角区间.所得分析结论可为溃曲滑坡的形成判据及危险度评价提供一定参考依据.     

陡倾外软硬互层斜坡动力失稳机理研究

陡倾外软硬互层斜坡在静力条件下的稳定性一般较好,但是在"5.12"汶川地震中该种形式的斜坡却发生了大量的失稳现象。以四川安县干磨坊陡倾外软硬互层斜坡在地震作用下失稳案例为基础,利用二维离散元数值模拟方法开展研究。研究表明:动力响应加速度放大系数PGA在坡体下部岩体弯曲处和坡顶增大最为明显,而在同一高程范围内随坡表水平距离的增加,PGA则呈现出先增大后减小的趋势;且该类斜坡的破坏过程可以分为三个阶段:①强大的地震力使坡体内软弱层面逐渐的张开,坡体下部岩土体向临空面轻微隆起。②斜坡下部锁固段岩层发生弯曲折断,上部局部贯通层面同下部岩层折断面构成斜坡潜在的滑动面。③坡坡下部岩层完全折断,潜在滑移面完全贯通,发生溃滑。     

基于流变模型的反倾层状岩体倾倒变形发育深度的力学分析

为了研究反倾层状岩体倾倒变形的发育深度,结合倾倒变形发展演化过程的时效性特点,将岩层抽象为在自重及层间应力作用下的弯曲悬臂梁,选取Kelvin流变模型,以变形发育极限位置处拉应变为零作为发育深度的判据,计算得出了层状岩体倾倒变形的发育深度;并利用发育深度恒为正的特点得到了倾倒变形发生的判据条件。计算结果表明,层状岩体倾倒变形发育深度受岩性条件及坡体结构的影响;而倾倒变形发生与否则主要受到岩层倾角、边坡坡角及层间内摩擦角的影响。结论可以为倾倒变形边坡变形规模判断及稳定性分析提供依据。     

不同形式节理的岩质边坡失稳演化离散元分析

为研究不同形式的节理边坡的破坏机理,将考虑胶结尺寸的微观接触模型植入离散元软件,基于重力增加法实现边坡失稳演化过程的模拟,从边坡形态、胶结破坏分布、滑体运动等方面进行分析.模拟结果表明,顺层岩质边坡为共面节理发生贯通破坏形成滑动面,反倾岩质边坡为非共面节理发生贯通破坏形成滑裂面;两种岩质边坡坡脚均为薄弱区,顺层岩质边坡坡面中部区域和反倾岩质边坡坡肩区域为危险区域;离散元模拟岩质边坡可用安全系数评价边坡稳定性,较极平衡法能更真实地反映岩体间的相互作用和边坡破坏的渐进过程.     

顺层变质岩坡稳定性评价与生态治理方案

为了探究鄂西北变质岩区不稳定斜坡滑崩地质灾害的成因机制和生态治理模式,本文以三用塘顺层变质岩不稳定斜坡为研究对象,在查明灾害体地质与变形特征的基础上,分析了其可能的破坏模式与主要影响因素,深入探究了顺层变质岩坡渐进式变形破坏的成因机理。采用极限平衡等方法对不稳定斜坡进行了稳定性分析评价,结果表明,该斜坡体处于不稳定状态。基于地质灾害生态治理理念,提出了削方整形、护脚墙、格构锚固、截排水沟、生态绿化与监测等综合防治措施。通过工程实施及效果监测表明：该治理方案不仅有效地消除了三用塘滑崩地质灾害安全问题,而且取得了良好的环境绿化与美化效果。其综合防治措施,特别是将地质灾害防治与生态绿化融为一体的生态治理模式可为同类顺层变质岩不稳定斜坡的加固与坡面防护提供借鉴。     

吉牛水电站顺层岩质边坡变形体成因机制及防治效果分析

顺层岩质边坡往往在坡脚进行工程开挖后诱发滑坡等地质灾害,一般采用锚索、抗滑桩等进行防治,但其治理效果如何通常难以检验。本文以吉牛水电站开挖后的顺层岩质边坡为例,结合变形体的地质条件、变形破坏特征、监测数据等资料,采用离散元数值模拟计算方法,分析不同工况条件下的滑坡变形响应过程、基本破坏规律,确定其主要诱发因素及形成机制,并结合防治方案进一步检验治理后的防治效果。研究结果表明,该滑坡为一处主要由前缘开挖诱发的滑移-拉裂式滑坡,并根据其破坏模式和地形地质条件采用深层锚索、中层锚筋束、浅层锚杆、表层喷护等深浅层结合手段进行综合加固。数值模拟结果与实际监测数据均显示变形趋势得到有效控制,工程防治效果良好,对类似的其他工程具有一定指导意义。     

千枚岩倾倒体陡坡桩基非线性有限元分析

千枚岩倾倒体陡坡地质状态稳定性差、地质灾害严重发育,是危害最大的地质类型之一。采用桩基工程不仅能加强千枚岩倾倒体陡坡的稳定性又能提高地基承载能力,是处理这种地质状态有效的基础方法。结合某渡槽基础加固方案,利用ADINA软件建立考虑千枚岩倾倒体陡坡地质与桩基受力耦合的复杂性桩-千枚岩三维有限元模型,进行10个模型4种工况的对比分析。分析研究表明,倾倒体滑移对桩基变形,特别是水平变形影响很大。该研究成果可为工程提供参考。     

基岩斜坡变形与破坏的岩体结构模式分析

岩体结构,特别是软弱结构面对基岩斜坡变形与破坏具有显著的控制作用,岩体结构模式分析是建立斜坡地质模型和数学模型的关键和评价斜坡稳定性的基础。岩层层面、断裂构造、节理裂隙、片理与劈理以及侵入体和围岩的接触带等是控制基岩斜坡稳定的软弱结构面,这些成因不同、大小不一的结构面将岩体分割成性质各异、力学强度不均的各种岩体结构体,构成了15种基岩斜坡变形、破坏的岩体结构基本模式。不同结构体的重新组合与排列是斜坡失稳的内在原因。三峡库区11种岩体结构类型的岸坡存在着多种形式的变形与破坏。     

基于离散元的边坡弯曲倾倒渐进破坏特征分析

发生弯曲倾倒的边坡一般存在一组优势的陡倾不连续面,岩层在自重或外力作用下向临空面弯曲变形,表现出明显的柔性特征。基于物理模型试验建立了相应的离散元计算模型,模拟了边坡弯曲倾倒的渐进失稳过程,系统剖析了岩体弯曲倾倒的力学机制和破坏特征。结果显示,塑性区贯通是边坡弯曲倾倒失稳的必要非充分条件,悬臂岩柱在弯折过程中其内部应力表现出明显的不均匀性。进一步探讨了关键力学参数对倾倒破坏面的影响规律,具体表现为破坏面倾角随节理摩擦角的增大而增大,而节理黏聚力和岩体抗拉强度对其影响并不显著。研究成果可为倾倒边坡的分析设计提供科学参考。     

岷江某水库蓄水运行期进水口高边坡变形特征模拟研究

岷江某电站库区前期地质勘查资料表明,枢纽区地下水类型主要有第四系覆盖层孔隙性潜水和基岩裂隙水。水库蓄水后水位抬升127m,对条形山脊两侧边坡地下水渗流场产生较大的影响,不仅改变边坡地下水原有渗流场特征及其补、径、排条件,而且由此产生孔隙水压力,对边坡稳定性产生较大的影响。利用地质原型和开挖边坡地质-力学模型(GMD模型),建立水库蓄水过程中,条形山脊地下水的渗流模型及水岩作用模式。进一步考虑蓄水渗流场的变化,对不同蓄水位高边坡的稳定性进行了数值模拟研究,探讨蓄水过程中,条形山脊高边坡形变场特征及其稳定性状况。三维数值仿真显示,水库溢洪道进水口与EL.885m平台下方L11层位(EL.840~852m)与2#泄洪洞的洞脸边坡左上方(EL.833.59~847.50m),为大变形集中部位。水库进水口一侧边坡在库水位上升过程中,岩体的变形范围将随水位的增高逐渐扩大,量级呈递增趋势。受蓄水位的影响,水库进水口边坡的临江(Y方向)位移往山内方向顺层滑移还是朝山外倾倒拉裂不定,层间剪切错动带成为正负位移的"转换断层"效应。     

千枚岩饱水状态下软化效应试验分析

陕西省汉中地区发育大量软变质岩,在雨水浸润的条件下极易软化造成边坡失稳破坏.以略阳县菜籽坝楔形块体的千枚岩为研究对象,设计了在不同浸水条件下的岩石直剪试验,揭示了千枚岩在水岩作用下的破裂形式及劣化效应.研究结果表明:在浸水条件下,岩石力学参数随浸水时间增加而降低,至14 d时变化微弱,逐渐趋于稳定;浸水初期颗粒间相互摩擦导致产生较多岩粉,浸水中后期颗粒在水岩作用下产生磨圆效应,颗粒间滑动使得岩粉明显减少;水岩作用对千枚岩力学特性的影响依次为:黏聚力>峰值应力>内摩擦角;根据扫描电子显微(scanning electron microscope,SEM)观察,得出岩石浸水软化是由微变形逐渐量化至宏观破坏的过程;千枚岩结构面粗糙度受水岩作用影响严重,是诱发陕南地区软变质岩滑坡灾变的重要因素.