分步开挖卸荷作用下软硬岩互层边坡的稳定性分析

以沪蓉高速公路某软硬互层边坡为例,基于开挖卸荷理论,采用FLAC3D软件进行数值模拟,研究分步开挖卸荷作用对软硬互层边坡稳定性的影响规律。结果表明:最大不平衡力、最大水平位移值、剪应变最大值随开挖步数的增加累积增大,最大值出现在开挖卸荷面软弱夹层剪出口位置,与开挖量呈正相关关系;每步开挖后瞬间会产生最大不平衡力"尖点",然后逐渐减小接近于零,边坡平衡;塑性区主要分布在软弱夹层位置,拉应力区分布于开挖卸荷面附近以及整体边坡的坡顶面附近20 m以内,且总体拉应力不大,低于灰岩卸荷后的抗拉强度;基于卸荷理论计算得到每步开挖后边坡的稳定性系数比不考虑卸荷对边坡岩体劣化作用的稳定性系数分别降低了0.07、0.08、0.102、0.106。综合分析得出软硬岩互层边坡稳定性的关键问题是开挖卸荷对软弱夹层力学性能的影响以及边坡面附近的拉应力区,开挖卸荷作用对岩体物理力学性能的劣化程度直接决定着边坡的稳定性。     

考虑降雨入渗的非饱和土边坡流固耦合数值分析

针对降雨入渗作用下非饱和土边坡的变形和稳定问题,运用ABAQUS有限元软件,建立二维非饱和土边坡流固耦合数值模型,对边坡渗流场、应力场和位移场进行分析,分析降雨入渗后边坡的孔压、饱和度、位移、塑性区扩展和安全系数的变化规律.结果表明:降雨入渗引起边坡孔压、饱和度、等效应力和位移增大,降雨强度减小和无降雨下,边坡孔压、饱和度、等效应力和位移减小回弹,边坡表层响应早于坡体内部;边坡坡脚最先出现塑性区,塑性区沿坡面浅层向上扩展,形成连续的塑性区贯通面;边坡安全系数在持续强降雨下持续减小,降雨强度减小和无降雨下,边坡安全系数增大回弹.研究结果可为非饱和土边坡的变形与稳定分析提供参考.     

大断面隧道施工对洞口边坡稳定性的影响

以兰州市九州隧道为研究背景,以ADINA有限元软件建立前处理模型,采用FLAC3D有限差分程序进行后处理计算,对隧道进口段进行三维动态施工分析.基于全断面法及短台阶法开挖,探究不同开挖方式对洞口未支护及已支护边坡的位移、稳定性安全系数及塑性区域分布的影响.研究结果表明:隧道开挖对边坡竖向位移影响较水平位移强烈,水平位移波动较大的区域位于一、二级边坡的中下部;隧道开挖导致边坡稳定性安全系数降低,采用全断面法与采用短台阶法分别降低29.8%、19.8%;塑性区域分布集中于边坡的坡肩、坡趾及隧道的左拱肩、右拱脚附近区域,应对相关区域进行加固处理.     

土质边坡开挖变形特征分析

本文利用有限差分法，结合数值分析软甲FLAC对某高速公路边皮开挖变形特征进行了研究，研究表明：随着开挖的进行，边坡各监测点X方向位移逐渐增大。Z方向位移在开挖卸荷的影响下表现为卸荷回弹：边坡开挖过程中塑性区分布在不断地发生变化，开挖前期塑性区分布在边坡表层，开挖完成后塑性区在边坡内部呈现联通的趋势。     

新建建筑物对边坡稳定性影响分析

根据边坡的工程地质条件,运用有限元ansys软件对边坡施加建筑荷载等情况进行稳定性分析。分析了边坡在施加建筑荷载等情况下,边坡的位移、应力、塑性区的变化。数值分析结果表明,对B—B8、B—B7段边坡施加建筑荷载满足安全稳定性要求。     

高原冻土地区公路边坡冻融稳定性及施工技术

以中国一带一路重点项目西藏自治区羊八井至大竹卡段公路改建工程为依托,研究了高原冻土地区公路边坡冻融稳定性及施工技术.采用有限元软件MIDAS-GTS NX建立边坡模型,运用强度折减法计算、分析了冻融循环前后公路边坡位移、应力及应变等力学特性的变化规律,并与施工现场检测数据进行对比分析.结果表明:边坡水平方向上的最大位移发生在坡趾位置,竖直方向上的最大位移发生在坡肩位置;经历冻融循环后,边坡水平位移、竖向位移分别增加1.91 cm和7.5 cm,且坡面破坏以竖向沉降为主;边坡水平和竖直方向上的最大应力均发生在坡底,并出现应力集中现象.结合工程特点及模拟分析结果提出减小冻土开挖深度、锥形坡面砌筑、拱式防护、仰斜式路肩墙、浸水路肩墙以及主动防护系统等防护措施,后期现场观测表明,冻融引起公路边坡失稳问题治理效果明显.将建模理论计算值和工程实测值进行比较分析,验证了本文方法的正确性.     

顺层岩质边坡隧道开挖稳定性数值模拟

以尖峰岭隧道作为典型工程实例,根据地质勘查成果选择典型断面布置合理的测孔进行监测.通过对监测数据进行分析,提出随着隧道的开挖,边坡稳定性一定会受到影响,边坡含水状态是影响其稳定性的主要因素,要加强边坡防治措施.利用midmas-gts软件对隧道开挖过程进行数值模拟,分析了隧道开挖导致的位移和应变的变化规律,结果表明:开挖后的位移变化和应变变化比未开挖时要显著增大,隧道洞口段是引起崩塌、裂缝破坏的主要地段之一,故洞口段边坡的稳定性是隧道设计和施工时必须认真考虑和对待的问题.     

注浆加固对顺层边坡力学特征的影响

利用FLAC3D数值计算软件建立顺层边坡的计算模型,分析注浆加固前后岩土体应力、变形响应.研究结果表明:当坡体结构面注浆后,边坡中的位移和应力云图变得较均匀,在边坡中无明显的位移或者应力突变现象,有利于边坡的稳定,但是,由于注浆加固区域的有限性,导致边坡的整体位移仍较大；计算观察点动态位移能够表征注浆加固前后边坡各部位在开挖过程中的变形响应,以及潜在滑移面剪出口位置；通过注浆加固后,边坡的拉剪塑性区明显减少,注浆能够较好改善岩体自身性能,提高其承担拉伸和剪切应力的能力.     

基于应变软化模型的软岩高边坡过程稳定性研究

为了研究软岩边坡开挖过程中及支护后的稳定性变化规律,基于应变软化模型采用FLAC3D软件对边坡开挖过程中的变形、塑性区分布、安全系数的变化以及采取不同处治措施的支护效应进行计算分析.研究结果表明:用FLAC3D软件建立的应变软化模型能够较好地反映软岩边坡应变软化特性；在软岩边坡开挖过程中,铅直位移和水平位移呈现出逐渐增大的趋势,各特征点铅直位移总体上大于水平位移;边坡剪切、张拉塑性区分布主要集中在边坡表层2～4 m范围内;在开挖过程中,边坡安全系数逐渐降低；采用全长注浆锚杆对边坡进行支护能有效控制边坡变形,且安全系数降低.     

考虑降雨与坡脚采石影响的海岛岩质边坡稳定性分析

基于海岛岩质边坡实际监测位移,利用有限元强度折减法,研究降雨与坡脚采石对海岛岩质边坡稳定性的影响.在降雨因素影响下,采用等效折减的办法,即以监测位移统计为依据的"日降雨量与日位移增量关系"和以有限元计算结果为依据的"折减系数与位移关系",以位移为中间变量,把日降雨量引起的边坡位移增量等同于因边坡强度参数降低引起的位移增量,从而建立了日降雨量与边坡强度等效折减系数的对应关系,提出了降雨导致边坡失稳的预警值.在坡脚采石因素的影响下,对坡脚开挖进行了11种方案的计算,通过对计算结果的对比分析,得出坡脚采石量对安全系数的影响程度与规律,提出了坡脚开挖对海岛斜坡稳定性的预警值.     

露天转地下开采岩体稳定性三维数值模拟

露天转地下开采围岩应力和工程尺度同时影响着地下工程和露天边坡的稳定性.通过三维数值模拟,揭示了露天边坡内地下开采采场周围和边坡的力学环境,探讨了围岩移动变形、应力分布和破坏机理,分析了边坡稳定性状况.研究表明,在扰动边坡下进行地下开采,坡脚处的局部弧形破坏区将进一步恶化,但不会影响边坡的整体稳定性.由于边坡的卸荷作用,导致采场上覆岩层成拱机制减弱,采空区覆岩存在整体垮冒的可能性.     

露天转地下开采方案优化及边坡稳定性分析

以孟家堡铁矿露天转地下开采的实际情况为工程背景,利用强度折减法和FLAC3D数值模拟方法,以塑性区贯通、计算不收敛及位移突变为失稳判据计算边坡安全系数,确定潜在滑移面,分析静态及开采扰动下的边坡稳定性;根据随采深下降的边坡破坏规律,对开采方案进行优化.分析结果表明,无开采扰动下边坡安全系数为194,满足稳定性要求;不留境界矿柱的无底柱分段崩落法地下回采过程中,覆盖层厚度要达到25m,其起到吸收并转移应力和减缓边坡能量耗散速度的作用.     

降压开采下深海能源土斜坡分解区的判定及其稳定性分析

深海能源土是指含新型战略性新能源-天然气水合物的海底沉积物。降压开采天然气水合物是一种相对经济、高效的方式，开采中水合物储层分解区域的确定与能源土斜坡稳定性分析是确保天然气水合物安全有效开采的前提之一。本文归纳了水合物降压开采的基本方程，通过自主编写USDFLD子程序，在ABAQUS中实现了降压开采条件下海底斜坡水合物储层分解区域的判断，模拟了水合物饱和度以及相关物性参数的变化情况。结合一实际海底能源土斜坡，完成了降压开采条件下能源土斜坡水合物储层分解区域、有效应力及变形场的计算，并结合有限元强度折减法对深海能源土斜坡降压开采的实际工况进行了数值模拟。结果表明开采前与开采后的安全系数变化不大，单井降压开采对斜坡的稳定性影响不明显。     

边坡稳定性的等效塑性应变熵评价方法及工程应用

岩土体边坡是一个开放的、耗散的系统,边坡滑动失稳即为重力或外力或环境变化等作用下滑动体由静止开始运动直到破坏,即为由无序向有序的发展过程。本文基于信息熵理论,建立了边坡滑动变形过程中的等效塑性应变熵值方程,通过对实际边坡变形发展过程中等效塑性应变熵值进行计算分析得到,稳定边坡的熵值随时间逐渐增大,无下降段;滑动边坡的熵值随着滑坡的发展呈现先增后减最终稳定的变化规律,分别对应边坡土体单元塑性应变总体增加、塑性应变在滑动面附近逐渐集中、边坡滑动三个阶段,由此可对边坡所处状态作出评判;也为边坡稳定性判定提供了一种新思路。     

利用FLAC^3D预测某滑坡体地震荷载作用下的稳定性

以澜沧江边某滑坡工程实例为背景,选用拟静力法对地震荷载进行模拟。利用AN—SYS软件建立数值模型,并导入FLAC^3D软件进行计算,预测滑坡稳定性。对比结果表明：天然工况条件下,滑坡体塑性区零星分布,剪应力集中带仅位于滑坡体表面,位移场分布合理;加载地震荷载后,滑坡体塑性区上下贯通,滑动面明显,剪应力集中带深入滑坡体内部,形成完整的潜在滑动面,而且位移大幅度增加;两种工况条件下滑坡体的破坏形式均以水平滑动为主,地震工况条件下的滑坡体会出现大面积失稳。该研究为抗震方案设计提供了有益参考。     

采空区赋存状态对邻域边坡稳定性的影响分析

为分析采空区赋存状态对边坡稳定性的影响,针对云南省镇雄县头屯村因煤矿地下采空区引起滑坡的实际案例,结合正交试验设计和MIDAS GTS/NX数值模型,基于敏感性分析思想,分析边坡应力场、位移场及其有效塑性区分布规律,研究采空区采深、采空区高度、采空区跨度和采空区距离边坡的水平距离4个因素3种水平的影响敏感性。研究表明：采空区采深因素是影响采空区稳定的重要因素,其次是采空区距边坡的水平距离、采空区跨度,影响最小的是采空区的高度因素。依据采空区形态及赋存状态要素的权重大小,利用多元线性回归方程,得出采空区对邻域边坡影响的极限状态方程,该研究成果可为矿山边坡稳定性分析及煤矿安全开采提供借鉴。     

露天、井下复合开采条件下边坡稳定数值模拟

为了解决露天与地下复合开采条件下的边坡稳定性问题,通过有限元数值模拟分析地下开采下露天矿边坡中的应力、位移场,损伤,探讨了地下开采对边坡稳定性的影响。采用国际上比较流行的大型有限元分析软件ABAQUS,结果表明,此方法不仅适用地下与露天复合开采条件下的边坡稳定性的评价,同样也适用于地下开采对丘陵山区斜坡体、铁路路基稳定性的评价。     

挂帮矿充填法开采对高陡边坡及采场围岩稳定性的影响

以大冶铁矿高陡边坡下2#挂帮矿回采为工程背景,首先采用GEO--SLOPE软件对挂帮矿开采中边坡稳定性进行了分析;然后通过现场监测及模型相似实验相结合的手段,研究矿柱及围岩的应力及位移变化规律,探讨了挂帮矿充填法开采对采场围岩稳定性的影响.研究表明挂帮矿所在露天初始边坡经过扩帮及内部开采后,安全系数平均值由1.274下降至1.005,边坡稳定性较差;目前空区采场矿柱及围岩稳定性较好,但必须对现有采空区进行充填,改变空区及矿柱应力集中状态,才能进行矿柱及顶底板矿石回采.     

Analysis of Danba Landslide

This paper using finite element method analyzed present slope and contrasted it with the original slope shape, plastic deformation figures and stress changes. At the same time, some deformation figures and stress figures were got, and the potential sliding surface and the stability coefficient were calculated. The conclusions are： This slope is provided with sliding conditions and began to slide when its foot was cut without any support in time. At the foot of the slope, some support measures must be taken to keep the slope steady and the slope surface need to be stabilzed to protect the lower people. These suggestions and conclusions are also useful to the slope constructions and succeeding inspecting works.