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。     

流固耦合作用下节理岩质边坡失稳过程的RFPA模拟分析

利用基于强度折减法的RFPA-Slope对渗流与应力耦合作用下的软弱互层岩质边坡稳定性进行了数值模拟分析,数值模拟不但直观形象地给出了边坡的渗流场、应力场、破坏区分布,而且得到了边坡滑移破坏面的萌生、扩展、贯通以及坡体整体失稳的渐进破坏过程,同时求得安全系数。并与无地下水的稳定性作了比较,结果表明,地下水渗流的作用使坡体位移增大,边坡安全系数减小,明显加大了滑坡范围。对实例的分析说明,RFPA-Slope能够较为准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及计算相应的稳定安全系数,本文方法对于边坡,特别是对于复杂边坡的稳定性分析具有实用性。     

流固耦合作用下节理岩质边坡失稳过程的RFPA模拟分析

利用基于强度折减法的RFPA-Slope对渗流与应力耦合作用下的软弱互层岩质边坡稳定性进行了数值模拟分析,数值模拟不但直观形象地给出了边坡的渗流场、应力场、破坏区分布,而且得到了边坡滑移破坏面的萌生、扩展、贯通以及坡体整体失稳的渐进破坏过程,同时求得安全系数.并与无地下水的稳定性作了比较,结果表明,地下水渗流的作用使坡体位移增大,边坡安全系数减小,明显加大了滑坡范围.对实例的分析说明,RFPA-Slope能够较为准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及计算相应的稳定安全系数,本文方法对于边坡,特别是对于复杂边坡的稳定性分析具有实用性.     

抗滑桩加固含软弱夹层边坡的静动力极限分析

边坡破裂面的确定和稳定性分析一直是岩土工程稳定分析的热点问题,其中,对数螺旋线旋转破坏机制是公认的均质边坡最不利滑裂面。工程实践中常见含有软弱夹层的边坡,此类坡体很容易发生失稳滑塌进而造成重大危害。目前,对于该类型破坏的稳定性及破坏机制尚缺乏深入研究。文中基于极限分析上限法采用平动破坏机制,对静、动力荷载作用下含软弱层的边坡进行稳定性分析,比较了不同桩体位置、不同桩间距时抗滑桩加固边坡的效果。结果表明,对于静力作用下边坡,文中所采用的破坏机制得到的结果与前人吻合较好,地震荷载作用下边坡,坡顶破裂面向坡外延伸。抗滑桩能显著提高边坡的安全系数,桩体设置在边坡坡体中间偏上时,对安全系数的提高最为有效。随着地震加速度和桩间距的增加边坡安全系数逐渐减小,破裂面沿软弱层延展。     

FLAC~(3D)的露天矿边坡变形破坏数值模拟分析

针对露天矿边坡变形破坏严重影响露天矿安全生产的问题,采用数值模拟的方法,应用FLAC3D软件对宝日希勒露天矿南帮52剖面边坡的应力应变和位移变化进行了数值模拟分析,结果表明:南帮边坡失稳时,边坡变形失稳虽以剪切作用为主,拉伸破坏也相伴发生,坡顶起主要作用.坡体在自身重力与地应力影响下,内部发生以剪切为主的破坏,边坡整体的潜在破坏面形成,边坡坡脚处发生剪切破坏,最终形成"切层—顺层"式滑动.     

公路隧道充填型岩溶管道突水灾变机理及演化过程数值分析

为研究公路隧道充填型岩溶管道突水灾变机理及其演化过程,针对地质缺陷型岩溶突水构造,建立充填型岩溶管道3种力学失稳模型,对所建立的失稳模型进行力学解析推导,得到相应的失稳判据。以富安省和庆和省之间1号公路的DEO CA隧道发生岩溶突水为典型工程背景,对其突水灾变演化过程展开计算分析,采用真实破裂过程分析程序RFPA和快速拉格朗日Flac3D程序分别对岩溶管道突水灾变的微、宏观演化过程实施数值仿真分析。研究结果表明:岩溶管道充填体的安全系数K=0.46,说明充填体将发生滑移失稳并导致岩溶突水,解析计算结果与现场突水实际相吻合。数值计算结果较好地反映了岩溶管道突水的全过程演化机制。     

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。     

某露天开采矿场岩质边坡稳定性分析

已知某露天开采矿坑岩质边坡的工程地质条件以及基本特征,在此基础上运用二维离散元数值分析方法模拟该岩质边坡在开挖后坡体内岩体的应力分布及变形特征,从而对岩质边坡的稳定性状况作出评价。数值分析结果表明,边坡在天然状态下是稳定的,开挖后,斜坡体只是局部浅表层的岩体沿着结构面有滑动,并没有发生整体失稳现象。     

软弱夹层参数对岩质边坡稳定性及锚固影响研究

运用FLAC~(3D)有限差分软件建立了含软弱夹层顺倾层状锚固岩体边坡计算模型,并利用改进的cable单元建模获取了锚固界面即砂浆-岩体界面和锚杆-砂浆界面上的剪应力,研究了地震作用下软弱夹层参数(数量、间距、厚度、倾角)对边坡锚固界面剪应力和边坡稳定性的影响.研究表明:随着软弱夹层参数的变化,边坡主破坏面位置不变,主要的破坏模式分为沿着主软弱夹层的整体性倾倒-滑移破坏和层间错动倾倒-滑移破坏.因两锚固界面的极限粘结强度不同,砂浆-岩体界面脱粘程度更大,这与工程实际相符合.锚固界面剪应力峰值和坡面永久位移随软弱夹层数量、厚度的增大而增大,随软弱夹层间距、倾角的增大而减小.该研究对相关工程有重要参考意义.     

基于Midas/GTS的岩土混合边坡稳定性分析

本文运用Midas/GTS软件对贵州省残疾人康复中心基地建筑场地开挖形成的岩土混合边坡稳定性进行分析,模拟岩土体材料由峰值强度减低到残余强度的应变软化的过程,得出最大剪应变已经形成圆弧滑移带,边坡安全系数与极限平衡法的计算结果进行对比、优化。设计土层、强风化层采用坡率法放坡处理、岩层以锚杆加固处理后边坡稳定性大大提高,为岩土混合边坡稳定性计算提供理论参考。     

利用ANSYS-FLAC3D三维仿真建模方法研究金灯寺石窟防渗技术

为解决石窟窟顶渗水、地基稳定性差等一系列地质病害,提出并分析了截水廊道和导流孔的综合防渗治理技术,对石窟群进行防渗治理。采用有限元软件ANSYS与有限差分软件Flac^3D组合建立高仿真三维地质模型,利用FLAC^3D软件的interface和fill命令实现层状仿真边坡钻孔模型。在原岩应力条件下分析不同方案应力、位移、塑形区效果,基于理论分析和数值模拟优选出最佳防渗方案。结果表明,增加导流孔的方式对岩体边坡损伤最小,且满足对大气降水导流和地下水截流的要求,岩体边坡稳定性主要受近山体外侧导流孔影响,岩体内部钻孔数目或深度的增加对岩体稳定性影响不明显,路基下方山体喷锚网支护和低压注浆结合的综合岩体加固治理技术可以提高山体边坡稳定性。研究结果为同类岩质边坡及内部结构的排水、地下水截流导流和岩质边坡加固问题提供了一种有效和经济的方法。     

水平软弱夹层黄土滑坡形成机制及启动角度

人工坡脚开挖引发不少滑坡地质灾害,当含有水平软弱夹层时将会进一步加快坡体失稳.为了研究具有此类地层结构黄土边坡在坡脚开挖后变形破坏形成机制和失稳破坏启动角度,以山西省吕梁市临县"5·3"大型黄土滑坡为研究对象,采用现场调查、理论分析和数值模拟等手段展开研究.研究结果表明,实际滑坡主要由坡脚工程开挖导致关键阻滑块体缺失所...     

复杂地质结构顺层边坡联合处治技术研究及实际处治应用

在山区基本建设中顺层边坡是常见的岩土工程问题,工程建设挖方改变了原生地质环境,扰动了应力场和原生地貌,对原有稳固岩体结构造成破坏,造成失稳或工程隐患。顺层边坡的稳定性受岩性、岩体结构、结构面位置特征、地下水等诸多因素影响,层间各项属性参数的确定和顺层推力的计算成为顺层边坡设计处治的难点。结合某条高速公路的顺层边坡处治设计及实际施工过程中遇到的问题进行了相应的处治方法研究和设计。结合边坡的处治方法和高速公路的实际地质情况进行了相应的层状岩体及其中的不连续面分析,针对顺层边坡的不稳定性等因素进行了相应的处治,并取得了较好的效果。     

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.     

顺倾软岩边坡稳定性分析与防治

 为了对露天矿顺倾软岩边坡稳定性进行科学的评价,以大唐胜利东二号露天矿为工程背景,基于岩体结构控制论、极限平衡理论,研究边坡煤岩体内赋存的顺倾弱层和大断层对软岩边坡的稳定性影响。通过对监测数据的整理分析,并应用自行研发的极限平衡软件定量分析了采场南帮边坡的滑坡模式、滑坡机制。结果表明,现状边坡由西向东稳定性下降,并且存在顺倾弱层,揭露的弱层若受到断层切割作用时,易发生平面楔形滑动;若未受到断层的切割作用时,易发生以弱层为底界面的切层-顺层滑动。采场南帮边坡潜在滑坡模式是以6煤层底板附近的顺倾弱层为底部界面的平面楔形滑动;F68断层是滑移体的侧边界,断层下盘相对稳定。     

陡倾顺层边坡地下开挖失稳模式分析

为了探究陡倾顺层边坡在地下开挖工况下的失稳模式,进行陡倾顺层边坡的地下开挖相似模型试验,并通过离散元软件(universal distinct element code,UDEC)数值模拟分析与相似模型试验互相验证,以极限平衡法为理论基础提出该失稳模式的稳定性分析方法,并以相似模型试验验证方法的可行性。试验结果表明,陡倾顺层边坡开挖后,其开挖区上方岩体将沿岩层层面发生剪切滑动,并导致边坡坡面产生塌陷,可见其失稳模式为"滑塌"破坏。通过计算边坡模型潜在滑塌岩体的抗滑力和下滑力,定义安全系数为其比值,得其安全系数为0.66。该稳定性分析方法可为边坡安全性评价提供新思路。     

岩质边坡稳定性分析理论探讨

近些年来,岩质边坡的变形失稳问题一直备受岩土工作者的关注。通过对岩质边坡在一定地质环境条件下的本构问题研究,利用变形的有限性分析判断边坡是否稳定。结合多目标权重分析模型综合分析边坡失稳的影响因素,通过正交实验推断出各影响因素对边坡变形速率的作用程度,进而对不同边坡进行稳定性评价。通过定性分析与定量分析的结合,并用岩石破坏准则加以判断,对滑坡的区域危险性进行预测,从而得出岩质边坡失稳的危险等级。     

受控于软弱结构面的矿山软岩边坡稳定性

为了解决沉积岩体露天开采时的边坡稳定问题，根据岩体中软弱结构面的力学特性，分析总结了受软弱结构面控制的矿山软岩边坡稳定性的研究方法。探究了受控于软弱结构面的边坡的滑坡模式、计算方法以及强度指标的选取原则。对伊敏煤电公司露天矿南帮边坡稳定情况进行了实例分析，变形区边坡稳定性主要受四个泥岩弱层控制，采取内排压脚等控制开采的方法是有效的。     

Midas/GTS在边坡稳定性与地基沉降分析中的应用

为了解决边坡稳定性与地基沉降对建筑物的影响,根据工程地质条件、地基处理方案、桩位布置及其他相关资料,基于Midas/GTS软件建立了某人工地基沉降和稳定性分析的二维施工过程模型.模拟并分析了三种不同施工工况条件下地基沉降的差别,同时对土层的位移场、应力场进行了对比分析,从不同角度对地基的稳定性进行了评估.分析表明:处理后的地基沉降量比较均匀,土层水平位移较小;地基的位移和应力以及桩基的位移均符合相关要求,土坡稳定性安全系数高.因此,该人工地基是安全可靠的.进一步的研究表明,为了增强该场地的安全性,可以采取开挖减压沟等工程措施.本文可以为类似地质条件的地基设计和施工过程控制提供理论参考和工程措施.     

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.