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。     

反倾层状边坡变形破坏离散元数值模拟研究

针对工程实践中常见的反倾层状岩体边坡,在室内不同浸水时间三轴试验数据分析基础上分析了软化效应.然后运用离散元UDEC方法建立了反倾层状边坡数值模型,考虑水的劣化效应,研究不同坡高、坡角、结构面倾角、结构面强度对边坡稳定性的影响及变形破坏范围,探讨了反倾层状边坡水劣化作用下的变形破坏机理.结果表明:坡脚软化在许多情况下是最不利的因素;层面倾角超过50°时,边坡具备产生强烈倾倒变形条件,反之则以折断滑动为主;随着结构面摩擦力和粘聚力的减小,边坡的潜在破坏范围和深度呈现增大趋势.研究结果可为倾倒变形边坡的工程治理提供参考.     

茨哈峡水电站4#倾倒体变形程度分级研究

针对茨哈峡水电站坝址区出现的倾倒变形破坏现象,本文通过阐述研究区左岸4#倾倒变形破坏的地质环境和特征,分析倾倒的成因以及形成机制。结合现场勘查研究区岩层倾角变化幅度、层内最大拉张量、岩体卸荷变形、岩体风化程度、岩体波速特征等指标,通过计算岩体完整性系数Kv对倾倒变形进行分类。结果表明:岩体倾倒变形现象主要出现在茨哈峡水电站坝址区左岸岸坡,砂岩板岩以及互层状岩层存在和中陡倾薄层反向斜坡是其发育的根本原因,卸荷和风化作用加速了岩体的倾倒过程,岩层厚度也对倾倒过程有影响。倾倒变形破坏类型包括卸荷拉裂破坏、弯曲倾倒破坏和崩塌破坏。将岩体倾倒程度划分为强烈倾倒区、中等倾倒区、弱倾倒区及微倾倒区,岩体倾倒程度等级划分能够为后期边坡治理开挖,水工建筑物的施工布置提供理论依据。     

岩溶区层状岩质基坑边坡变形机制及治理分析---以天生三桥为例

为研究天生三桥岩溶景区深秀洞层状岩质基坑边坡变形破坏机制,及时制订有效的治理措施,保证下方施工人员生命安全和基坑的继续施工。通过对深秀洞陡崖工程地质条件研究,并在此基础上结合FLAC3D进行数值模拟,对层状岩质基坑边坡进行深入研究。结果表明:层状岩质基坑边坡开挖破坏坡体内部原有力学平衡,其变形破坏机制为开挖卸荷—滑移—拉裂过程;数值模拟显示两侧崖壁及基坑边坡,极易向外倾结构面发生变形,北东侧基坑边坡上部变形以沉降为主,下部向外倾结构面发生变形,边坡内部剪切应变增量较大区域易发生剪切破坏,并伴随挤压、拉裂现象。针对层状岩质基坑边坡变形破坏机制,提出以"框架锚索"和"肋柱锚杆"为主的分区治理方案,加固效果良好,目前基坑边坡及崖壁处于稳定状态。     

湖南顺层岩质斜坡倾倒-拉裂变形影响因子分析

为了研究湖南省顺层岩质斜坡倾倒-拉裂变形的形成和演化规律,以工程地质学、岩体力学为指导,运用地质调查、文献查询、数值模拟等技术方法,进行倾倒-拉裂变形影响因子研究。该类变形多发育在临空条件好、坡度30°以上、坡高100 m以上、岩层倾角一般在60°以上的由软质岩体或软硬相间状岩体组成的高陡层状岩质斜坡中。最后获得了顺层岩质斜坡易于发生倾倒-拉裂变形的条件组合关系,基于ArcGIS空间分析平台,划分了湖南省顺层倾倒-拉裂变形易发区。相关研究方法和成果有助于系统评价顺层岩边坡稳定性。     

反倾软硬互层边坡倾倒变形影响因素及破坏机制研究

由于反倾软硬互层边坡集合了软岩和硬岩两种岩性特征,对其变形破坏过程和成因机制研究尚未十分明确.采用不连续体理论,利用离散元软件UDEC,通过室内外试验得到模拟所需参数,建立数值分析模型,研究影响软硬互层边坡倾倒变形的因素和成因机制.分析结果表明,边坡坡脚和岩层倾角在60°~70°范围内发生倾倒变形的可能性大,且边坡坡脚和岩层倾角之和大于120°为发生倾倒变形的一个重要条件;互层岩体层厚和岩体性质决定了倾倒变形的类型;软硬互层边坡的形成过程分为四个阶段:初始变形阶段;软岩弯曲、硬岩折断变形阶段;拉张剪切面贯通阶段;破坏阶段.     

白龙江干流典型滑移-倾倒型滑坡的特征及形成机制

探讨中陡倾角顺层岩质斜坡发生倾倒变形的特征、发育条件及形成机制。白龙江干流受区域构造环境条件的影响,纵向河谷发育,河谷两岸志留系白龙江群的砂质板岩、千枚岩等较发育,尤其在甘肃的舟曲、武都一带以软质、薄层状的绢英、碳质千枚岩为主。这些干流段岸坡稳定性较差,尤其是顺层岸坡段滑坡较发育,且多以滑移-弯曲(溃曲)、滑移-拉裂模式为特征。通过对白龙江干流水泊峡水电站的Ⅶ#滑坡、碧口水电站库区的青崖岭滑坡与孟家干沟滑坡的现场调查、分析,揭示了在陡顺倾层状岩质斜坡中还发育一种特殊的倾倒变形破坏模式,即滑移-倾倒模式。该类变形多发育在临空条件好、坡度40°以上由软硬相间或软硬互层状、岩层倾角一般在65°以上的高陡层状岩质斜坡中,是在斜坡应力场或遭受水、地震等作用下,坡脚首先发生初始倾倒变形,同时上部岩体发生滑移-倾倒,最终岩层发生连续弯曲变形、根部折断,折断面贯通而形成滑坡。     

块裂反倾巨厚层状岩质边坡变形破坏颗粒流模拟及稳定性分析

为了研究块裂反倾巨厚层状岩质边坡破坏机制及稳定性,基于PFC2D平行黏结模型和持续增加重力加速度方法,研究边坡破坏模式、应力-变形及能量耗散演化,并用临界重力加速度量化研究其稳定性。研究结果表明:边坡破坏模式主要有滑移、倾倒和溃屈破坏3类且随岩层倾角增大而逐渐转变;随岩块两相邻边长比l/h增大,边坡越倾向于发生倾倒破坏;滑移和倾倒破坏模式从坡脚向上坡体应力逐步达到峰值并峰后跌落,具有渐进破坏特征。而溃屈破坏模式坡体各部位应力呈"捆绑"型波动性塑性流动状态,具有大面积剧烈整体性破坏特征;随着岩层倾角(45°,60°,75°)增大,边坡临界重力加速度先减小再增大,稳定性在60°时最弱。边坡稳定性随岩块增大而增强,并主要受层间裂隙间距控制。     

某水电站坝肩顺坡向变倾角岩质边坡变形破坏机制研究

受岩层倾角变化的影响,某电站右坝肩变倾角岩质边坡在工程开挖后,上部和下部岩体均出现不同程度变形破坏迹象,并且其特征存在较大差异.作者在大量现场调查的基础上,从边坡工程地质条件、岩体结构特征着手分析了边坡变形和破坏特征产生差异的内在原因;并结合有限元数值模拟方法,研究了边坡产生变形和破坏的力学机制.在此基础上提出了这类边坡变形破坏特征及其成因机制的概念性模型.     

基于流变模型的反倾层状岩体倾倒变形发育深度的力学分析

为了研究反倾层状岩体倾倒变形的发育深度,结合倾倒变形发展演化过程的时效性特点,将岩层抽象为在自重及层间应力作用下的弯曲悬臂梁,选取Kelvin流变模型,以变形发育极限位置处拉应变为零作为发育深度的判据,计算得出了层状岩体倾倒变形的发育深度;并利用发育深度恒为正的特点得到了倾倒变形发生的判据条件。计算结果表明,层状岩体倾倒变形发育深度受岩性条件及坡体结构的影响;而倾倒变形发生与否则主要受到岩层倾角、边坡坡角及层间内摩擦角的影响。结论可以为倾倒变形边坡变形规模判断及稳定性分析提供依据。     

“叠合悬臂梁”模型在层状反倾岩石边坡计算中应用的探讨

层状反倾岩石边坡的破坏模式以倾倒折断破坏为主,目前在进行边坡设计和稳定性评价时,一般依据各向同性介质理论,采用极限应力法确定近似圆弧滑面,作为边坡稳定性计算和设计参数选择的依据,这种计算方法用于层状反倾岩石边坡显然是不合适的。本文建立叠合悬臂梁计算模型,来对层状反倾边坡进行分析,得出了增大反倾岩层层面之间的粘聚力和内摩擦角,以及增大层状岩体的层厚,均可增大反倾边坡的稳定性的结论,并结合具体的工程案例进行初步计算,给出了初步估算反倾边坡发生倾倒折断破坏的方法,从而为定量的分析层状反倾边坡的破坏机理及影响因素提供了参考依据。     

反倾层状边坡倾倒变形破坏模式的岩层等厚度特性研究

为检验等厚层状特性这一假定条件在反倾岩质边坡研究中的适用性,以重庆市硝洞槽-郑家大沟反倾层状岩质岸坡为实例进行数值模拟验证。首先建立二维简化工程地质模型;并利用离散元软件(UDEC)对反倾边坡在相邻岩层不同厚度比值(1.0∶0.1)~(1.0∶1.0)条件下分别进行数值模拟计算。然后对比分析不同岩层厚度比值条件下边坡弯曲倾倒变形特征,得出了反倾层状边坡倾倒变形随相邻岩层厚度比值变化规律。最后通过工程实例对研究结做进一步验证。主要得出以下结论:1相邻岩层厚度越相近边坡越易发生弯曲倾倒变形;2仅当相邻岩层厚度比值处于(1.0∶0.8)~(1.0∶1.0)范围内时,反倾边坡才能可视为等厚层状分布。     

某水电站泄水边坡形成机制分析

以黄河上游拟建的茨哈峡水电站坝后泄水边坡为研究对象,通过野外地质调查、室内试验及数值模拟对其变形破坏特征及机制进行探究。研究结果表明:泄水边坡中上部发生卸荷拉裂破坏;坡体中部发生蠕动变形,表现为平硐内岩体的弯曲倾倒;坡体下部为弱风化岩体,有缓倾节理面发育。该边坡变形破坏机制为顺向层状边坡在自身重力作用、河流的下切作用、上覆岩体的崩塌、坡积物沿坡面的下滑力以及降雨作用下,产生向外的弯曲变形,随着外力作用的继续,岩体弯曲变形向深部和下部发展,坡体表层岩体发生倾倒变形破坏。     

基于软件phase2的软硬互层反倾岩质边坡稳定性与破坏模式研究

反倾岩质边坡的岩性特征、坡角、岩层倾角等自身特性主导了边坡的变形破坏的模式和稳定性.针对这一问题,国内外学者在均质反倾岩质边坡方面已经取得了丰富的研究成果并达成共识,然而,对于软硬互层的反倾岩质边坡其研究工作开展较少.鉴于此,本文以phase2为工具,采用数值模拟手段对软硬互层的反倾岩质边坡的稳定性和破坏模式进行研究.计算结果表明:软硬互层反倾岩质边坡的安全系数随着坡角β的增加逐渐降低.当坡角小于60°时,岩层倾角和软岩/硬岩层厚比的增加均会导致稳定性变差.当坡角大于60°时,岩层倾角和软岩/硬岩层厚比对稳定性影响很小;当坡角或岩层倾角小于45°时,软硬互层反倾岩质边坡破坏的倾倒特征并不明显,当坡角或岩层倾角大于45°时,随着坡角或岩层倾角的增加,边坡破坏的起始区域由边坡坡脚前缘向边坡坡面上部转移,随着软岩/硬岩层厚比的增加边坡的破坏面逐渐由直线型向圆弧形发展.     

某硅质岩顺层岩质边坡变形机制分析

某一典型硅质岩的坡体由于工程建设需要进行开挖,极具工程研究价值。通过现场调研,该山体层状结构岩体被划分为巨厚状结构、块状结构、层状节及散体结构,其中层状岩体被划分为缓倾角层状岩体结构和陡倾角层状岩体两类。采用离散元数值模拟方法,对其中的典型层状岩体稳定性展开数值模拟,结果显示,边坡整体上稳定;开挖过程,边坡岩体变形属于渐进变形。开挖处上侧,重力与松弛作用共同驱动围岩变形;开挖处下侧,变形由松弛作用驱动。此外,层面是控制开挖变形的重要因素,施工过程应注意防治层面间的滑移破坏。     

软硬互层状岩体的室内单轴压缩试验及数值模拟

以锦屏软硬互层状岩体为研究对象,基于室内试验分析单轴应力状态下岩样的3种破坏模式并结合数值模拟方法,分别探讨层面倾角、软弱夹层数量、分布及所占体积比等因素对互层状岩体变形特性、强度特征及破坏机制的影响。研究结果表明:锦屏互层状岩体的破坏总体遵循单轴压缩破坏的多裂纹劈裂模式,且在缓层面倾角范围内岩体的破坏以岩质材料自身属性为控制,而在较大倾角水平上则以层理弱面的影响为主导因素;软弱夹层数量对于层状岩体的U形强度规律影响不显著,但随着软弱夹层数量的增加,破坏荷载极小值有向层面倾角较小方向前移的趋势;随着软弱夹层所占体积比的增加,破坏荷载总体呈现下降趋势;当软弱夹层所占体积比接近时,软弱夹层数量的增加对岩样破坏荷载下降的影响与岩层倾角大小具有正相关关系,且当岩层水平时,对强度基本不发生影响。     

层状反倾岩质边坡崩塌机理研究:以湖北鹤峰红莲池铁矿边坡为例

以湖北鹤峰红莲池铁矿山体崩塌为例,在分析边坡地质条件及采矿扰动的基础上,通过离散元软件UDEC模拟,研究边坡在自重、露采、地下开采等因素作用下的变形破坏特征,认为这一类层状反倾岩质边坡发生崩塌灾害的控制性因素主要有4个:(1)层状块裂岩体结构,岩体被岩层面及节理切割成块体,离散性好,形成架空结构;(2)露天开采导致弯曲倾倒变形,露采区上部岩体发生类似于"悬臂梁"的弯曲变形,边坡处于长期蠕变状态;(3)地下开采直接降低下部岩体的竖向承载力,同时,部分"悬臂梁"嵌固端被截断,导致其抗弯力矩降低,边坡岩体加速蠕变;(4)暴雨加速崩塌发生,降雨入渗直接导致岩体结构面强度降低,并在节理裂隙中产生渗透压力或静水压力,加速崩塌的发生。对于该类层状反倾山体,矿体主要埋藏于地下,山脚也有出露,前期露天开采和后期地下开采共同导致山体应力环境的调整,是崩塌发生的主要原因。建议采取对露天采空区上部岩体进行支撑、对地下采空区进行及时回填、对山体上部裂隙进行封填的防治措施。     

贵州某高速公路缓倾角层状边坡滑坡分析

以贵州某高速公路缓倾角层状边坡的滑坡破坏为例,在滑坡区岩土体结构、水文地质条件、滑坡形态特征等综合分析基础上,重点讨论了缓倾角层状边坡滑坡变形破坏的模式及产生的主要控制因素.为今后同类边坡研究提供研究资料.     

不同约束层状边坡岩体结构稳定性位移判据

针对层状边坡岩体结构的变形特点,概括出实际边坡工程中常见的破坏形式,抽象出不同约束条件下岩梁结构简化分析模型。利用后屈曲能量准则建立的平衡稳定模态幅值方程,进一步研究结构分叉后平衡路径的演化途径,给出以边坡上部滑动位移、剪切滑动的极限长度等为控制变量的边坡溃屈和剪切滑动的位移判据,真实反映了层状边坡岩体结构屈曲和后屈曲的实际变形和整体破坏过程。结合工程现场有效的量测手段,可方便、有效的判定层状岩质边坡的稳定性,补充了已有的岩体结构稳定性位移判据理论。     

地震对软弱夹层边坡稳定性影响数值模拟研究

借助有限元模拟软件,对有无软弱夹层的两种岩质边坡进行计算比较,分析两种边坡变形位置和破坏程度的差异;通过对多不同厚度软弱夹层岩质边坡数值模拟计算,研究软弱夹层厚度、倾角对边坡稳定性的影响;探讨结构面倾角与边坡稳定的关系,进而提出一定条件下采用结构面倾角作为边坡稳定性判据的思想.