公路岩质边坡稳定性的数值模拟分析

边坡因失稳而发生滑坡灾害会造成严重的人员伤亡和经济损失,为探究岩质边坡失稳破坏机理,进而对边坡进行针对性治理。本文以贵州省境内某高速公路边坡为研究对象,通过单轴压缩试验分析了该边坡的岩层岩性,并利用真实破坏过程分析方法（realistic failure process analysis）对该岩质边坡进行了数值模拟。研究表明：破碎带对边坡稳定性影响显著,支护前后边坡滑移面均出现在破碎带与基岩的接触面。锚索支护极大地提高了边坡的安全系数,无支护时边坡安全系数为1.1,边坡较不稳定;支护后边坡安全系数为1.64, 边坡稳定。边坡失稳破坏过程伴随着声发射能量的变化,支护前后均表现出缓增-激增-平缓的演化规律,因此,边坡发生灾害过程可以通过能量监测实现预警预报。研究结果对贵州省高速公路边坡失稳机制的研究和滑坡灾害防治具有重要的指导意义。     

岩质边坡节理信息数字识别及三维模型重构——以石家庄市南障城镇边坡为例

在地质调查中,为了实现岩质边坡节理信息数字识别及三维模型重构,开发设计了基于倾斜摄影的裂隙岩体边坡三维模型重构软件。该软件通过小型无人机倾斜摄影采集数据,然后基于增量式运动结构恢复算法和深度图融合的多视点立体视觉算法（multi-view stereo,MVS）进行三维模型重构,最后利用随机抽样一致算法（random sample consensus,RANSAC）和区域生长法对得到的结果进行岩体结构面识别,得到结构面产状等节理信息。把软件得到的三维模型和节理信息结合FLAC3D有限元软件,运用强度折减法进行稳定性分析。结果表明：采用小型无人机采集的数据完整有效;三维重构出的模型可以很好的描述出实际岩质边坡;结构面识别得到的岩质边坡节理信息误差较小;基于岩体体积节理数和结构面条件因子量化地质强度指标（Geological Strength Index,GSI）的方法得到Hoek-Brown准则参数准确可靠。可见,利用小型无人机倾斜摄影结合开发设计的软件,可以快捷、高效和准确的实现岩质边坡节理信息数字识别及三维模型重构,对于实际工程具有一定的应用价值。     

基于三维重构的原岩硬性结构面抗剪强度

节理面形貌特征是影响岩石节理面剪切破坏的重要因素。具有相同形貌特征的岩石节理面，沿不同剪切方向其力学行为存在差异性。结合三维激光扫描和3D打印技术，针对天然节理岩石的表面形貌进行逆向处理，将其制备为不同剪切方向的人工节理试样，并进行5种法向应力条件下的直剪试验。依据室内试验结果与理论分析，提出了定量计算节理面三维粗糙度与沿剪切方向接触面积有效系数值的方法，建立了不同剪切方向下含有三维形貌参数的抗剪强度模型。结果表明，影响剪胀角的因素与节理面的粗糙度系数和沿剪切方向接触面积有效系数值有关；沿不同的剪切方向会得到不同的剪胀角。基于剪切破坏的爬升和摩擦效应理论，并利用非线性拟合方法，得到峰值剪胀角的变化规律。最后，与已有的Barton抗剪强度公式进行对比分析，进而验证了该方法的合理性。