露天矿高陡逆倾层状边坡滑移模式与稳定性

为解决露天矿高陡逆倾层状边坡的稳定性与破坏机理等极为复杂问题,采用以平庄西露天煤矿顶帮边坡为研究对象,以Mohr-Coulomb准则作为边坡失稳判据,应用有限差分软件FLAC3D对露天矿高陡逆倾层状边坡破坏模式与稳定性进行了数值模拟研究,通过分析边坡的应力分布特征、位移分布及其演化过程,确定了边坡的破坏模式与失稳演化机理的方法.研究结果表明:平庄西露天矿顶帮边坡处于稳定状态;滑坡是在拉-剪复合作用下形成的,潜在滑坡模式为以弱层A为底界面的切层-顺层滑动;弱层A附近产生的应力集中是边坡发生剪切破坏的外在因素;沿弱层发生的隆起现象可作为露天矿高陡逆倾层状边坡失稳预警的宏观判据.     

考虑砂岩残余强度的二元结构深挖路堑边坡稳定性分析

在西部地区的公路工程中出现了大量二元结构深挖路堑边坡,对此类边坡稳定性分析中的岩体材料强度取值依然没有明确定论.以兰永一级公路为背景,将发生失稳的K35+000~150标段黄土-砂岩二元结构边坡的破坏形式作为参照,在分析该深挖路堑边坡破坏原因的基础上,选取该标段上一典型断面,采用有限元软件研究坡底砂岩分别处于峰值强度和残余强度两种不同强度指标下的深挖路堑边坡的稳定性以及边坡的变形破坏特征,并基于残余强度下的边坡模型,研究预应力锚杆加固对边坡稳定性的影响.结果表明:以残余强度为基础对边坡稳定性进行分析更为贴合此类边坡工程的实际状况,边坡若能在开挖过程中采用预应力锚杆支护底部基岩层将有效提高边坡稳定性从而阻止坡体失稳发生.研究结果可为今后甘肃地区黄土-砂岩二元结构高边坡的稳定性分析提供参考.     

地震时饱和黄土边坡的失稳模式分析

考虑到地震荷载作用下饱和黄土的孔隙水压力增长模式及液化规律,建立了饱和黄土无限边坡的动力稳定性分析模型。分析结果表明,此类边坡的失稳可分为液化型失稳和滑动型失稳两种基本形式,并给出了二者的判别指标。     

黄土-全风化泥岩接触带诱发黄土滑坡敏感性分析

选取甘肃天水市黄土层下伏全风化泥岩为研究对象,在工程地质条件调查的基础上,取备原状黄土及全风化泥岩试样进行基本物性指标测试、矿物成分分析试验及易溶盐测试,探讨了全风化泥岩与黄土中物质成分之间的差异性,定义全风化泥岩与黄土中HCO3-和Ca2+质量浓度的比值(M)为敏感性因子,分析全风化泥岩诱发黄土滑坡形成的内在机理.结果表明:全风化泥岩中的粘土矿物含量较高,粘土矿物中以伊利石/蒙脱石混层矿物为主, HCO3-较多,而黄土中Ca2+含量相对丰富.当M3.13时,利于粘土矿物形成,全风化泥岩透水性变差,通过地下水迁移至黄土泥岩接触带的粘土颗粒以及后期新生成的粘土颗粒都会大大降低黄土泥岩接触带的强度,且地下水易在与黄土接触面富集形成滑面,从而导致诱发滑坡的可能性增大.     

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引发，坡体沿近乎水平软弱卵石夹层滑动破坏；具有水平软弱夹层地层条件的黄土滑坡形成机制主要表现为：（1）水平软弱夹层应力集中，（2）牵引沉陷后缘拉裂，（3）裂缝滑面贯通失稳破坏。该类地层结构黄土边坡坡脚开挖失稳破坏启动角度介于35°~40°，数值模拟结果与实际滑坡案例结果一致。研究结论为类似地层结构黄土边坡的防治提供基础理论。     

张坡村滑坡数值模拟研究

以甘肃省秦安县张坡村接触面滑坡为研究对象,通过现场调研、室内试验以及数值计算探究其形成机制。研究结果表明,滑坡的形成机制为黄土-泥岩接触面斜坡在原始应力条件下,坡顶处靠近斜坡临空方向土体内部位移变化最大,逐渐发展至黄土-泥岩接触面位置,以接触面为界,两侧位移变化明显。应力变化主要集中在黄土层内,靠近斜坡表面应力变化最大,当斜坡发生破坏时,首先从黄土-泥岩接触面开始,加之降雨条件加速了斜坡破坏进程,当滑面贯通,滑坡产生。     

白鹤滩库区小坝组泥岩崩解特性及边坡破坏机制

降雨与库水位变动引起的干湿循环作用是导致库岸边坡破坏的关键因素之一。为了探究白鹤滩水电站库区蓄水后边坡的长期稳定性,以小坝组红层软岩为例,采用X射线衍射技术、扫描电镜技术及耐崩解仪,研究了干湿循环作用下红层软岩微结构演化机理及其崩解特性,并结合数值模拟方法与不同现场案例,分析了白鹤滩库区边坡的破坏机制。结果表明,干湿循环影响下的黏土矿物溶胀压力是导致岩体结构中孔-裂隙产生的关键因素;小坝组泥岩耐崩解性指数随着崩解循环次数增加具有指数变化规律,且泥岩比砂岩呈现了更强的崩解特性;砂岩与泥岩互层边坡在干湿循环作用下,因泥岩崩解产生了空腔以及贯通的裂隙,导致库区左岸的顺向坡易形成滑移—拉裂式破坏,库区右岸逆向坡易产生塑流—拉裂式破坏。本文从微-细-宏观等角度出发,多尺度地探究了小坝组岩质边坡的破坏机制,为白鹤滩重大水电工程建设的灾害防治工作提供理论指导。     

吕梁地区不同地层结构黄土边坡坡脚开挖效应

黄土高原地区崩滑流地质灾害较为严重,与人类工程活动如灌溉和开挖等相关,尤其是坡脚开挖最容易导致坡体失稳形成滑坡崩塌地质灾害。在吕梁地区崩滑灾害野外调查的基础上,将该地区黄土边坡按地层结构概化为四种类型即单一黄土型(Q_3)、黄土-古土壤型(Q_2-S)、黄土-古土壤互层型(Q_3-S-Q_2)和黄土-古土壤-红黏土型(Q_3-S-Q_2-N_2),基于FLAC~(3D)有限差分软件,模拟分析了不同地层结构类型黄土边坡坡脚开挖效应。分析结果表明:四种不同地层结构类型黄土边坡在开挖进尺L≤20 m时,开挖角度对边坡稳定系数的影响不大;开挖进尺L≥30 m时,边坡稳定系数随开挖角度的增大显著降低,且在开挖进尺大、开挖角度较陡时边坡浅层产生贯通的最大剪应变增量带形成浅层滑坡,其中具有多层古土壤结构(Ⅲ型)的黄土边坡稳定性最好;开挖角度较缓时边坡位移以竖向回弹为主,开挖角度较陡时边坡水平与竖向位移均较大;坡型坡高相同的条件下,坡脚开挖导致不同地层结构类型的边坡变形破坏的破坏面形态基本一致,滑体厚度存在一定差异但区别不大。研究结果对黄土地区边坡科学合理开挖和灾害防治具有一定的指导意义。     

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.     

降雨与堆载耦合条件下的黄土强度骤降效应

基于三轴试验对黄土原状和重塑试样进行了不同加载状态下的增湿试验,模拟原状黄土边坡和黄土填土边坡持续堆载后,由降雨入渗导致黄土中含水量持续增大引起的黄土滑坡形成过程.结果表明,工程堆载后的黄土边坡遇水后会引起强度显著降低,降幅6.25%～68.35%.定义黄土增湿后与干燥状态下的峰值强度的比值为应力恢复比,发现黄土应力恢复比随围压的增加而减小,表明工程堆载量越大,降雨入渗产生的增湿效应越易引发黄土滑坡.     

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.     

弱面控制蠕动边坡变形机制及滑坡控制技术

为寻求含软弱结构面的蠕动边坡稳定性控制因素及边坡失稳判据,为滑坡控制技术研究提供理论依据。对此类蠕动边坡变形力学系统模型进行了分析与讨论,结合各段的受力分析,得出此类边坡变形破坏的模式,为上部追踪节理、裂隙面形成准圆弧面,坡体在自重应力作用下,沿赋存有水平顺坡向或反坡向的缓倾软弱岩层蠕滑形成滑坡。此类滑坡控制应优先采用上部减重、下部压脚与边坡防排水工程相结合的综合治理方案。将此方案应用到安家岭露天矿北帮滑坡实例中,取得了良好的效果。     

膨胀岩边坡稳定性分析——以某铁路边坡为例

膨胀岩会引起诸多地质灾害,尤其以膨胀岩边坡失稳造成的破坏严重.膨胀岩边坡失稳破坏几乎全部发生在降水之后,即当膨胀岩吸水膨胀使岩土体产生一定的变形从而造成边坡失稳破坏.研究其变形破坏规律,可为膨胀岩分布地区工程实践提供理论指导与现实依据.因此,以某铁路边坡为研究对象,利用SLOPE/W、SEEP/W、SIGMA/W软件分析计算了该边坡稳定性.结果表明:该研究区降水主要对表层岩土体产生较大影响,而深部岩土体受降雨影响较小;与顺层边坡相比,逆层边坡稳定性受降水的影响较小,在降水工况下安全系数有较大程度的减小但仍可满足稳定性要求;降水工况下主要是边坡水平应力增大使水平位移增大,从而造成边坡失稳破坏;在边坡表层设置土工布隔绝降水入渗,同时在顺层边坡设置抗滑桩或锚索加固,可有效增大安全系数,增加边坡稳定性.     

持续暴雨作用下排土场层状碎石土边坡稳定性

为了研究排土场层状碎石土边坡在持续暴雨条件下的入渗过程及稳定性,推导了土体天然含水率、天然重度与天然体积含水量的换算公式,作为快速确定边坡土体初始基质吸力分布的依据。建立算例排土场有限元分析模型,进行降雨条件下饱和-非饱和渗流、孔压-应力耦合以及边坡稳定分析。结果表明：持续暴雨作用下排土场会在透水性最强的边坡浅层形成集中渗流通道,当坡底存在弱透水性土层时会切断渗流通道,导致雨水从坡脚涌出;排土场边坡位移在降雨期间不断增长,但增长速度越来越慢,雨后边坡位移立即开始减小;降雨初期边坡稳定性系数下降较快,边坡浅层渗流稳定后基本保持不变,雨后缓慢增大。排土场层状碎石土边坡在持续暴雨作用下容易在降雨中后期失稳。     

黄土-泥岩滑坡诱发因素及形成机理研究进展

黄土-泥岩滑坡广泛发育于我国黄土高原地区,造成的灾害损失十分严重。黄土-泥岩滑坡因其孕灾体岩性的多样性使得其研究方法不完全相同于单纯的黄土滑坡,针对黄土-泥岩滑坡的复杂性和特殊性,从滑坡特征、黄土蠕变力学性质、滑坡滑带土强度与理论、诱发因素、形成机理这几个方面进行分析研究,总结前人研究的理论成果,分析了其局限性和差异性并提出今后研究的可能发展方向,以期为黄土高原地区此类滑坡的预警和防治提供理论支持。     

基于剑桥模型破坏准则黄土高边坡稳定性研究

对剑桥模型的破坏准则并进行了补充改进,使其适用于黄土高边坡稳定性分析。通过室内试验取得了不同含水量下黄土的抗剪强度参数及对应的临界应力比。采用FLAC有限差分软件对不同坡角的边坡进行数值计算;并用MAPGIS软件DTM空间分析功能对计算结果进行图形后处理。基于以上工作,研究黄土高边坡体内应力分布特点、黄土高边坡稳定的应力影响因素、潜在不稳定区域和边坡破坏模式。探讨含水量变化对边坡临界应力比和实际应力比的影响规律,分析应力比变化对边坡稳定性影响程度。揭示随着含水量的增加,内摩擦角和黏聚力减小对边坡稳定性影响的不同力学意义。     

名山组泥岩顺层边坡原位直剪试验及开挖模拟

为研究川西名山组泥岩顺层边坡在坡脚开挖后的卸荷特征，通过原位直剪试验获取了名山组泥岩的岩体破坏及强度特征，并进一步采用有限元模拟分析了坡脚开挖后顺层边坡的卸荷松动特征。结果表明：名山组泥岩的剪切破坏可分为弹性受荷阶段、裂缝发展阶段和剪切面贯通后阶段；岩体结构面强度显著低于岩石，且强度曲线特征受上覆荷载影响较大；岩石的应变软化特征较结构面更为显著，剪切面贯通后强度急剧衰减，且降幅远高于结构面；坡脚开挖卸荷后，顺层边坡的卸荷松动区主要分布于基覆界面、风化界面和临空面附近的岩层层面处，卸荷深度与切层厚度线性正相关；设计采用的边坡防护方案能有效控制位移及应力，桩前土体开挖时需注意信息化施工。     

复杂工况土质边坡的失稳破坏特征

库岸边坡的失稳和破坏往往会造成严重的人员伤亡与巨大的经济损失。造成边坡失稳和破坏的因素多种多样。开展了不同含砂率的均质饱和土质边坡在水位升降、水下冲刷、震动及不同水流流速下边坡的失稳与破坏室内模型试验。试验结果表明：在水位升降与水下冲刷条件下，均质下蜀土饱和土质边坡稳定性最好，土质边坡含砂率越高，边坡抵抗水位升降与水下冲刷的能力越弱，边坡越易失稳滑塌破坏；在震动作用下，饱和边坡土体内孔压快速上升，有效应力快速减小，边坡更易失稳崩塌破坏。水流潜蚀导致边坡土体细小颗粒更易流失，水流潜蚀作用使边坡坡脚部位形成凹陷空洞，使坡体上部失去支撑而导致边坡崩塌失稳破坏，且水流速度越快，边坡越易破坏。     

土工格室生态边坡稳定性数值模拟分析

针对土工格室柔性护坡技术的前期阶段,经常出现边坡整体失稳这一问题,利用ABAQUS建立边坡-土工格室-铆钉之间相互作用的三维有限元模型,采用强度系数折减法,以边坡坡顶的位移突变作为边坡失稳判断的标准,将计算所得到的不同铆钉分布情况下土工格室防护边坡的稳定安全系数进行比较,并在降雨条件下模拟分析了生态边坡稳定性的变化情况.计算结果表明:土工格室通过控制塑性区的发展很好地提高了边坡的整体稳定性;在格室中添加铆钉以及减小铆钉的分布间距均可有效地提高边坡的稳定性,而铆钉长度的作用效果则不明显;格室可减小降雨对土体更深部位的影响,达到应力重新分布的作用;边坡在降雨条件下最大水平位移发生在坡脚,降雨入渗将明显改变边坡塑性区的发展状况.     

泥岩全破坏过程中渗透特性试验研究

为了研究某矿区泥岩的渗透特性,提高底板抵抗承压水能力,对指导进一步开展泥岩的阻水抗渗特性机理提供科学依据。采用理论分析与室内试验相结合的方法,通过对全应力-应变作用下泥岩试样的渗透率、应力、应变与关键点指标测试,揭示泥岩岩样泥岩试样的渗透特性以及应变对渗透率的影响规律。研究表明:干燥状态下泥岩试样强度较高,是良好的隔水层,但遇水软化后其抗压强度大幅度降低;泥岩渗透率-应变曲线由低水平渗透段、裂隙导通渗透段和破坏后渗透段三段组成,泥岩的渗透率与应力状态关系密切,其渗透率的峰值往往滞后于应力应变峰值点,这由岩样介质本身的特性所决定;泥岩渗透率-应变曲线峰值前变化规律反映了岩石的破碎程度,而峰值点后的渗透率水平反映了岩石残余应力下的渗透特性。总体上来看,为防止承压水突破泥岩隔水岩层,应加强底板泥岩采动破坏深度及承压水导升高度的现场监测,这为底板采动岩体断裂失稳和突水等灾害预测预报提供参考依据。