块体单元法在龙滩边坡开挖与加固分析中应用

龙滩工程右岸坝肩边坡高近300 m,且地质条件复杂.针对边坡中特定岩石块体的稳定性分析表明,在开挖过程中,边坡局部部位,特别是小块体和中块体所在部位,稳定安全系数不足.利用弹粘塑性块体单元法,对龙滩右岸坝肩边坡的开挖和加固进行了分析,所建立的块体单元计算模型对边坡复杂的开挖过程和加固措施进行了有效的模拟.计算结果显示各开挖步位移变化趋势和典型结构面屈服区分布合理;支护措施控制边坡变形效果明显,同时,相对于无支护情况下,各特定块体在各计算工况下稳定安全系数均有所提高.研究表明弹粘塑性块体单元法应用于岩石工程具有有效、适用和方便的优点.     

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.     

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.     

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。     

基于深部位移的边坡滑动特征分析

在进行边坡稳定性分析时,需利用边坡深部位移来分析边坡的现状和发展趋势.在选择数据过程中,往往选取位移突变的点,即关键点作为分析对象.将滑坡土体分为若干个滑动速度不同的块体,利用深部位移曲线划分块体,并用两个量描述块体的性质:变形位移和滑移位移.研究结果表明,相对于关键点的位移,块体的变形位移能够被用来判断边坡的潜在滑动面的位置,也可以被用来判断边坡的整体发展情况.     

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.     

随机结构面切割岩质边坡空间块体模型及关键块体分析

在现场结构面非接触摄影技术采集的基础上,提出基于虚拟网格的、采用随机结构面切割岩体的方法,建立了岩质边坡空间块体模型.并将该模型接入作者团队自主开发研制的三维数值分析系统GeoSMA-3D,进行岩质边坡关键块体搜索和分析.算例表明:该模型具有可以动态添加结构面、易于建立复杂岩体边坡几何模型等优点,并对辽宁某边坡进行了关键块体分析.     

基于不稳定块体失效概率的开挖面稳定性分析

基于团队开发的空间网络模型,利用一般块体理论进行块体分析,可以得到开挖面上不稳定块体的安全系数、体积及其棱长.利用棱长和迹长推出块体生成概率,并与安全系数一起求出块体失效概率.然后将失效概率大于失效标准的块体定为失效块体,并提出将开挖面上失效块体体积占所有不稳定块体体积的比例作为评价开挖面稳定性的指标,从而提出基于不稳定块体失效概率的开挖面稳定性分析方法.基于一个实际边坡工程,利用上述方法对其进行开挖面稳定性分析.     

缙云抽水蓄能电站节理岩体边坡开挖稳定性综合评价

边坡稳定性一直是工程建设中重点关注的问题,在边坡开挖前需要进行详尽的研究.针对缙云抽水蓄能电站开关站边坡开挖工程,通过现场勘查、室内试验、运动学分析、极限平衡分析和离散元模拟等手段,对边坡的岩体结构特征、岩体质量、边坡变形破坏模式和稳定性进行了详细研究,结果表明:①开关站边坡岩体完整性中等到好,岩体质量中等,满足作为开关站建设要求;②运动学分析显示边坡开挖后可能的破坏模式为平面滑动、楔形体滑动和倾倒变形模式;③极限平衡分析表明开挖后边坡安全系数较高,边坡整体较为稳定的,发生大规模滑动的可能性较低;④离散单元模拟结果显示边坡开挖后在坡顶近地表块体有发生剪切变形的可能性,而台阶开挖处块体可能发生局部拉张破坏,在施工中应及时采取有效的支护和预防措施.本研究成果可以为类似的抽水蓄能电站边坡开挖稳定性评价提供方法参考.     

准东露天煤矿近水平层理边坡滑坡变形机制

针对新疆准东煤田露天矿近水平层状赋存连续的碳质泥岩弱层问题.进行钻孔测斜、岩石与煤的抗压、抗剪等实验,采用数值模拟建立模型、掌握边坡滑坡变形机制.结果表明:该研究可使边坡稳定性分析更结合生产实际,对于指导露天矿开采设计理论和矿山安全生产具有重要的理论和实践意义.     

基于基体裂隙密度的边坡随机块体分布

基体裂隙空间发育的随机性和不均匀性,导致由基体裂隙构成的随机块体其空间分布位置未知,增加了边坡工程中支护的难度。结合西南某大型水电站拱肩槽内侧边坡稳定性研究,借助赤平投影和SASW软件确定槽内边坡随机块体的组合模式和边界条件,利用Suffer软件绘制构成随机块体边界的优势结构面的线密度等值线图,并合理地将其分为高密度区、中密度区和低密度区。在密度分区的基础上确定随机块体的空间分布位置,较好地预测了施工过程中可能出现的块体不稳定区,为工程施工中及时地进行喷锚支护、混凝土衬砌等支护措施提供预报。     

地震作用下岩石边坡稳定性有限元模拟

为研究地震作用下岩石边坡的稳定性问题,根据实验室直剪实验结果确定了完整的岩石样本的抗剪指标参数,并根据岩体裂隙间距对其进行了弱化折减.采用有限元强度折减方法评估了含节理岩石边坡的稳定性,计算了临界滑移面的安全系数.通过Drucker-Prager破坏准则判断岩石边坡有限元模型中每个单元的滑移状态.采用准静态方法模拟岩石边坡地震作用荷载,讨论地震动力放大系数对边坡抗滑稳定性安全系数的影响.基于有限元分析结果,确定不同地震作用组合下岩石边坡在极限状态下的塑性区分布和滑移面的安全系数.     

块体理论在老岭下盘滑区分析中的应用

本文针对老岭边坡出现的滑动,通过现场测定和试验,应用块体理论对滑区进行了分析,从而确定块体的运动方向和稳定系数。同时分析了爆破震动和水对其块体稳定性的影响。     

边坡土体稳定性分析的数值流形方法

为了了解边(壁)土体在未经支护前可能出现的变形趋势,采用数值流形方法,通过构造覆盖函数,将块体单元的形心位移与位移权函数有机结合起来,把每一个分割的块体视同为一个流形单元,通过权重函数来确定每一个块体单元在边坡流失时所起的作用即贡献值,依此来解析土体的应力-应变关系;应用弹塑性理论和参变量变分原理,建立了边坡(壁)土体变化趋势的状态方程,并给出了方程的求解过程.结合具体实例研究了地质体的应力-应变变化趋势.研究结果表明:利用块体单元的形心位移及其位移权函数能较好地反映边坡失稳瞬间所发生的应力释放、应力转移和应力重新分配的特征.     

岩石边坡稳定性分析方法简述

岩石边坡稳定性分析方法近年来发展很快,取得了一系列研究成果,文章分别对其中主要的研究方向和成果作简要介绍并分析各自特点和适用条件,为岩石边坡稳定性分析的工程应用和理论研究提供参考。     

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。     

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.     

节理发育反倾边坡破坏机理分析及模拟

为了解决边坡岩体结构的稳定性评价及其力学变形特性,采用了离散单元理论和利用UDEC(Universal Distinct Element Code)技术,用离散块体模拟节理发育反倾边坡破坏机理和加固变性过程。将此理论和技术应用于贵阳市乌开公路K44+340～K44+450段右侧滑坡工程;研究了塑性变化范围和发展趋势;同时还利用独有的离散滑动的优势分析软弱结构面上的块体滑移和节理张拉破坏的演变过程,该成果对岩体边坡工程具有一定的参考价值和指导意义。     

基于空间块体表征的岩质边坡稳定性综合评价

将关键块体理论与模糊理论相结合,对于岩质边坡的稳定性进行了综合评价.选取抚顺露天矿南帮典型坡段,对岩坡的物理力学参数进行测定,并运用自主研发的关键块体搜索系统——GeoSMA-3D (Geotechnical Structure and Model Analysis-3D)进行关键块体的搜索与表征,根据表征特点进行评价参数的选择,最后运用基于AHP的模糊综合评价技术,引入总体稳定性系数,对边坡稳定性进行了客观定量的评价.最后通过VTK技术实现了边坡稳定性可视化平台的构建,为后续的边坡加固及灾害防治提供了可靠依据.     

程家沟铁矿露天采场下盘边坡岩体稳定性研究

运用赤平极射投影的方法，对程家沟铁矿露天采场下盘边坡岩体进行稳定性分析；推算稳定边坡角为４５°；经块体理论极限平衡分析；该边坡稳定；可作为边坡设计的依据。