陡崖块状危岩崩塌破坏时间的地震模型试验

危岩失稳崩塌是地震诱发的最严重的地质灾害之一,将造成巨大的灾害且难以预警。通过振动台模拟不同类型的地震荷载作用下块状危岩的失稳破坏,研究陡崖危岩体的破坏性质。利用高速摄影机记录危岩群发生失稳的过程,研究失稳破坏模式,发现危岩群的潜在破坏性。采用控制变量法比对各组试验数据,分析危岩块底边长、高宽比、节理倾角3个因素在不同地震荷载作用下对危岩群失稳破坏时间的影响。针对危岩群崩塌破坏时间的试验研究,以期实现对崩塌灾害进行评估、控制和采取应急措施的目的。     

基于离散元地震作用下块状危岩群体崩塌前兆特征研究

本文利用离散元软件UDEC建立多个块状危岩群体的模型,通过破坏群体最顶角的块体进行竖横向位移检测,重点研究危岩块度、危岩高度、节理倾角、外力振动强度等4个因素对崩塌时间的影响,从而说明各个因素的改变对崩塌的影响情况;对应着个体倾倒角,取横向位移与竖向位移比值,定义为位移角,以位移角变化率为判定是否出现崩塌的依据,同时观察不同情况下崩塌破坏位移角的取值,得到块状危岩崩塌破坏的位移角临界值范围在10°~15°的结论。     

拉剪型危岩发育过程的模型试验

拉张破坏和剪切破坏是拉剪型危岩发育的主要力学机理，基于平面应变假定，文通过室内模型试验对拉剪型危岩发育过程进行了试验研究，得到了该类危岩在荷载作用下的损伤断裂破坏是从陡崖脚部逐渐向陡崖顶部发育，危岩失稳破坏具有突发性，主控结构面在受荷初期表现为拉张破坏，当主控结构面端部扩展至距离危岩体底部一定距离后主控结构面的破坏型式表现为剪切破坏等结论，为深入进行危岩发育机理研究提供了重要的试验依据。     

三峡库区公路缓倾角岩层边坡崩塌机理及警报系统

危岩崩塌是我国山区公路主要病害类型,具有分布广泛、前兆不明、突变失稳、致灾严重等特征,防治难度大.以发生在2007年11月20日湖北巴东高阳寨国道318线K1405并导致1辆客车被掩埋和31人死亡的特大型崩塌灾害为背景,分析了三峡库区公路边坡崩塌灾害安全问题,揭示了缓倾角层状岩体边坡危岩群发性机理.研究发现群发性危岩一般由多层危岩体叠置而成,当顶部危岩体断裂失稳后,通常作为荷载直接施加在下部危岩体上,加速了下部危岩体的破坏过程;国道318线K1405崩塌源存在9个危岩块,按照3层叠置,其破坏过程符合危岩群发性破坏机理,已经崩落的第3层危岩顶部第4层危岩体目前已处于欠稳定状态;初步构建了公路边坡崩塌灾害警报系统,包括4个部分,即监测仪、预警仪、警示牌、无线传输和信号解译.最后分析了在公路建设及养护过程中高度重视地质安全的必要性.     

贵州软硬互层地质条件下典型崩塌稳定性分析

以贵州省赤水市立树天崩塌为例,基于野外地质灾害详细调查,总结崩塌的形成因素及失稳模式,通过FLAC3D软件建立软硬岩互层条件下的三维地质数值模型,以此分析崩塌的稳定性,结果表明:立树天崩塌的形成与斜坡岩性组合、危岩体结构面及气象条件有关,其失稳模式包括差异风化阶段、岩体破坏阶段与岩体失稳崩落阶段;泥岩空腔附近出现拉应力与压应力集中区,使陡崖岩体处于不稳定状态;综合分析得出崩塌更容易发生在上部陡崖,而下部陡崖主要发生局部剪切破坏,这可为该地区类似崩塌的防护治理提供经验.     

节理倾角对类岩石试样力学特性影响试验研究

白鹤滩水电站坝基岩体柱状节理十分发育,岩体中存在许多复杂节理面,各向异性特性十分显著.为了研究柱状节理岩体的各向异性特性,采用模型试验方法,考虑横向贯通节理,制作具有不同柱体倾角(β=0~90°)的正四棱柱形试样,通过单轴压缩试验得到柱状节理岩体在不同节理倾角β下的单轴抗压强度、变形模量和峰值应变,分别分析了不同倾角下应力-应变曲线、峰值强度、变形模量、峰值应变及破坏类型的特性,得到以下结论:倾角β=0~15°以及75~90°范围时,应力-应变曲线存在多峰现象,β=30~60°范围时,应力-应变曲线以单峰为主;单轴抗压强度在β=60°时取得最小值,β=90°时取得最大值,试件强度各向异性比K_c为11.12,属于极高各向异性;变形模量在β=60°时取得最小值,β=90°时取得最大值;峰值应变在β=60°时取得最小值,β=30°时取得最大值;试样主要有沿材料的劈裂破坏和沿贯通节理面的滑移破坏两种破坏模式.     

柱状节理岩体相似材料力学特性试验研究

通过柱状节理岩体模型试验探究白鹤滩水电站坝区柱状节理岩体各向异性特征.使用了模拟岩体内部节理的新方式——3D打印制作不同倾角六棱柱形节理试件,以树脂为节理打印材料,水泥砂浆为模型材料,通过立方体试件单轴压缩试验考察节理岩体强度随倾角0°~45°变化的各向异性特征.试验结果表明:岩体压缩强度随着节理面延伸方向与竖直方向的夹角的逐渐增大而减小,单轴压缩下柱体破坏模式主要为剪切破坏.     

基于PFC 2D的含节理岩体单轴压缩数值模拟

基于颗粒流方法模拟含节理岩体的单轴压缩破坏过程,并对不同节理倾角的岩体进行单轴压缩数值模拟,研究不同节理倾角岩体的裂纹扩展路径、破坏形式以及强度变化规律。结果表明:(1)在单轴压缩破坏过程中,岩体节理倾角不同,裂纹扩展与最终破坏形态不同,但破坏过程基本一致;(2)当节理倾角从0°到90°的变化过程中,抗压强度随节理倾角的增大先减小后增加,总体呈"U"型分布规律,并在倾角为60°时达最小值。     

浅谈宝成线K400下行线山体危岩形成原冈和治理

宝成线K399＋600～K400＋300左侧100-300m范围内陡崖卸荷裂缝强烈发育,经多年来多种外界因素共同作用,共发育3条明显的裂缝：1号、2号、3号裂缝将产生大规模危岩落石体,对宝成线铁路设施及铁路运营造成极大的安全隐患。本文对崩塌体的形成原因和稳定性和破坏模式进行了初步分析判断．提出了危岩体的治理措施．     

节理倾角对岩体破坏特性影响的单由压缩数值试验

岩体中的节理通常会对岩体的破坏特性产生决定性的影响,本文通过对单轴压缩试验条件下含不同倾角节理的岩体试样破坏过程的数值试验,发现由于岩石材料的非均匀性,不合节理时岩石试样的宏观破坏主裂纹位置和方向不确定,具有一定的随机性,而且峰值强度较高;含节理的岩体宏观破坏时主裂纹明显受节理的影响,除节理倾角0°情况外,主裂纹均与节理的上下端相连;含节理岩体的峰值强度均低于不合节理的岩体,并且节理倾角60°以下时岩体峰值强度较低,而60°以上时峰值强度开始明显升高,90°时甚至接近不含节理的岩体.     

压剪作用下节理倾角对类岩石材料破坏模式的影响

采用在水泥砂浆初凝前预埋云母片的方法制作含不同分布形态的充填节理试件,并对试件进行压剪试验,探究压剪复合作用下节理倾角对岩体破坏模式的影响及节理岩体破坏机理。应用RFPA2D有限元程序建立相应的数值模型,进行数值计算。试验和数值模拟结果表明:节理倾角对试件初始破坏时翼裂纹的产生位置和最终破坏形态都有显著影响;不同倾角的节理在不同程度上弱化了类岩石试件的抗剪强度,节理倾角为15°时抗剪强度最小,而60°时最大;节理倾角小于45°时,试件破坏所需剪切位移小于无节理试件破坏时的剪切位移,节理倾角大于或等于45°时大于无节理试件破坏时的剪切位移。     

西南山区大型危岩体灾害地震稳定性数值模拟分析

危岩体灾害在我国西南山区分布广泛,开展地震作用下危岩体的稳定性研究是进行灾害风险评价和工程治理措施的前提,具有重要的意义。本文以重庆市武隆县庆口危岩为研究对象,在对危岩体地质环境和变形破坏特征野外详细调查的基础上,运用GeoStuido数值模拟软件,分析了危岩体在自然工况和不同地震动(小震、中震和大震)作用下危岩体的稳定性变化。结果表明:在自然工况下,庆口危岩处于欠稳定状态,在地震工况下,随着输入地震动峰值加速度的增大,危岩体稳定性逐渐降低。在小震作用下,庆口危岩降低至不稳定状态;在中震和大震作用,危岩体稳定性则会明显下降,安全系数最大降低幅度可达33%,危岩体可能会产生剧烈滑动。     

重庆市三峡库区地质灾害长寿区凤城危岩发育特征及治理措施

风城危岩地形复杂,由于受地层岩性、地质构造、地震及雨水作用,2000年以来,该危岩带不时出现崩塌、掉块、落石迹象.为防止危岩发生大规模的崩塌变形破坏,威胁人民生命财产安全.文章对凤城危岩发育特征及形成机制进行系统分析和定性评价,得出了危岩体处于基本稳定～欠稳定状态.提出了采取以锚固、支撑为主要措施,并辅以排水工程、封闭凹腔、局部清危及配合长期监测进行综合治理方案.     

断续节理岩体尺寸效应的数值模拟研究

基于细观统计损伤数值模型,通过统计宏观节理分布,建立包含随机节理的岩体模型。在不同尺寸的模型中,通过改变节理倾角、围压等,建立不同数值试样,试验研究岩体的节理倾角和应力水平对尺寸效应以及岩体力学参数的影响规律。结果表明:在随机节理岩体中,裂纹的萌生与贯通更容易发生在节理密集的薄弱面内,即优势破坏面;节理倾角对岩体的尺寸效应影响巨大,不同倾角下的节理岩体的特征尺寸与特征强度有很大差异,节理倾角β为60°、45°、30°时影响较为明显,β为75°、15°时影响较弱;模型尺寸为0.5 m×0.5 m时极限强度离散较大,随着尺寸的增加逐渐集中,整体的破坏模式由脆性破坏向渐进劣化转变,同时应力-应变曲线更加平缓;围压施加后,节理岩体仍然具有明显的尺寸效应,特征尺寸与特征强度均有所提高,降低主次优势破坏面之间的差异,会使更多裂纹在次优势破坏面中发育。     

危岩崩塌灾害物理演进理论框架与灾害爆发时间

【目的】构建危岩崩塌灾害物理演进理论框架，分析崩塌灾害爆发时间以进一步推进危岩崩塌减灾基础理论研究。【方法】基于危岩崩塌减灾科学问题的前期研究，遵循地貌过程发育理念及危岩周期荷载，并通过典型危岩崩塌事件爆发时间统计分析，探索危岩崩塌灾害物理演进基础理论研究新方向。【结果】1) 构建了危岩崩塌灾害物理演进理论框架，即危岩聚集体地质成因机制、危岩荷载计算理论、危岩破坏断裂力学、危岩破坏激振理论和危岩破坏起崩动力学。2) 分析结果显示约70%的危岩崩塌灾害事件爆发在夜间尤其是凌晨；危岩崩塌灾害爆发与雨季没有明显关联性，在雨季爆发的灾害事件仅占总数的56%。3) 地月固体引潮力可增强倾覆点在危岩体重心外侧的第1类倾倒式危岩的稳定性，天然状态下稳定系数可提高6.21%～11.03%，对倾覆点在危岩体重心内侧的第2类倾倒式危岩的稳定性有显著劣化作用，天然状态下稳定系数降低幅度可达到10.33%～21.52%。【结论】研究结果为进一步开展危岩崩塌灾害减灾基础理论研究指明了方向，并有助于提升灾害监测预警水平，也为深入开展地月日固体引潮力和昼夜温差冻胀力两种危岩周期荷载作用下危岩破坏机制的研究提供了科学借鉴。     

浅谈宝成线K400下行线山体危岩形成原因和治理

宝成线K399+600^K400+300左侧100mK400+300左侧100m³00m范围内陡崖卸荷裂缝强烈发育,经多年来多种外界因素共同作用,共发育3条明显的裂缝:1号、2号、3号裂缝。将产生大规模危岩落石体,对宝成线铁路设施及铁路运营造成极大的安全隐患。本文对崩塌体的形成原因和稳定性和破坏模式进行了初步分析判断,提出了危岩体的治理措施。     

四川地震灾区巴中市南江县鹰嘴岩危岩形成机制分析

鹰嘴岩危岩区位于巴中市南江县县城边缘,在汶川“5．12”地震及其后的余震作用下,使岩体原有的节理、裂隙得到进一步的发展、贯通,从而使岩体形成了诸多不利的危岩体;在对巴中市南江县鹰嘴岩危岩的工程地质、地质环境详细研究和对危岩体典型特征及形成机制进行研究的基础上,论证鹰嘴岩危岩的形成与地震及危岩体附近的工程地质、地质环境等的相互关系。研究结果表明,危岩稳定性现状处于基本稳定至欠稳定状态,暴雨和地震条件下处于欠稳定至不稳定状态,其危险性大。     

三峡库区岩溶景区危岩破坏模式及稳定性——以重庆天生三桥深秀洞陡崖危岩为例

天生三桥景区深秀洞陡崖存在16处危岩,严重威胁到深秀洞下方水幕电梯和两侧栈道工程的安全。通过现场勘测和理论分析的方法,研究了危岩基本特征和破坏模式,进一步采用定性与定量相结合的方法对危岩稳定性进行综合评价。研究结果表明:天生三桥景区深秀洞陡崖危岩发育,其形态多样、规模不等,破坏后影响范围大、后果严重;危岩破坏模式主要表现为滑移式、倾倒式和坠落式三种;采用RMR法对陡崖岩体稳定性进行评价,陡崖岩体属于Ⅳ级,岩体质量为差岩体;采用赤平投影分析对陡崖岩体稳定性进行评价,岩体受结构面切割严重,裂隙L1、L4和多组组合交线为不稳定结构;对危岩稳定性进行定量评价,计算出危岩介于稳定与欠稳定状态之间,但在暴雨工况下,危岩大多处于欠稳定状态。研究成果可为后期危岩防治提供一定的科学依据和理论支撑。     

坠落式危岩剧动式崩落与激振效应

针对坠落式危岩,考虑自重和裂隙水压力影响因素作用下,建立危岩崩落激振效应物理模型。联合断裂力学和波动理论从能量角度量化危岩体之间的相互作用,获取崩塌体崩落瞬间的启程速度计算式,根据危岩崩落激振波在岩体内的传播机理,构建了激振波作用下岩体介质质点位移速度计算方法。通过实例分析,建立的坠落式危岩剧动式崩落与激振效应分析结论和实际情况基本一致,对进一步实施危岩破坏及演化机制研究提供了科学依据。     

压剪滑动型危岩失稳破坏准则研究

根据危岩的受力特点,建立了压剪滑动型危岩力学模型;分别求出了作用于危岩体上的重力、裂隙水压力(天然工况和暴雨工况)和地震荷载计算表达式。将作用在危岩上的荷载沿主控结构面法线和切线方向分解,得到法向力和切向力计算式;采用D-P破坏准则,建立了用主控结构面法向力和切向力表达的压剪滑动型危岩的失稳破坏准则。工程实例验证表明该准则具有一定合理性。