陡倾顺层边坡地下开挖失稳模式分析

为了探究陡倾顺层边坡在地下开挖工况下的失稳模式,进行陡倾顺层边坡的地下开挖相似模型试验,并通过离散元软件(universal distinct element code,UDEC)数值模拟分析与相似模型试验互相验证,以极限平衡法为理论基础提出该失稳模式的稳定性分析方法,并以相似模型试验验证方法的可行性。试验结果表明,陡倾顺层边坡开挖后,其开挖区上方岩体将沿岩层层面发生剪切滑动,并导致边坡坡面产生塌陷,可见其失稳模式为"滑塌"破坏。通过计算边坡模型潜在滑塌岩体的抗滑力和下滑力,定义安全系数为其比值,得其安全系数为0.66。该稳定性分析方法可为边坡安全性评价提供新思路。     

降雨条件下滚石斜坡失稳机理试验研究

为了探究滚石斜坡在降雨入渗条件下的失稳机理,通过模型试验分析不同降雨时长、不同坡度条件下,滚石斜坡的稳定性与含水率、孔隙水压力及土压力的映射关系,并结合模型试验推导滚石斜坡的稳定性计算方法.研究表明:随着降雨时长的增加,所有斜坡的含水率、孔隙水压力和土压力值均增加;55°斜坡比75°和35°斜坡更利于降雨入渗,其含水率...     

露天矿山高陡岩石边坡失稳的三维离散元分析

通过对大冶露天矿边坡失稳的三维离散元分析，讨论了边坡失稳原因，不仅为滑坡防治提供了参考依据，对高陡岩岩边坡失稳机制的认识也提供了参考。     

岩质高陡边坡动力响应及失稳机制大型振动台模型试验研究

针对岩质高陡边坡动力响应和失稳机制问题,设计并完成了含不连续节理的岩质高陡边坡大型振动台模型试验.对主要岩性特征,采用水泥、沙、铁粉、黏土与混合剂配制岩体材料.对岩质边坡的不连续节理,在边坡内部按照一定的规律设置表面摩擦系数极低的特氟龙布.试验表明,含顺向不连续面的高陡岩质边坡地震作用下的破坏形态主要有三个阶段:裂缝开展,坡面剥落,崩塌滑动;主要滑动面沿特氟龙开展,发生在2/3坡高的位置;加速度响应沿坡面向上有明显放大,水平向加速度占主导;当地震烈度加大时,离坡尖越近,加速度放大效应越强.     

黄土斜坡变形失稳破坏特征的振动台模型试验

基于低含水率黄土纯土层、低坡角斜坡、1∶25相似比的振动台模型试验,研究了黄土斜坡在地震作用下的变形发生和失稳破坏过程及其加速度和应力响应特征,对典型黄土斜坡强震失稳机制进行了探讨.试验表明:黄土斜坡对输入地震波存在着明显的临空面放大效应以及垂直放大效应;在烈度为VII度的地震荷载作用下,斜坡模型在其坡顶前缘处发生了最初的张性裂缝,随着地震强度的增加,斜坡顶部的张性裂缝逐渐由前缘向后缘推进,最终形成一系列的永久性张性破坏;在烈度为IX度的地震作用下,模型顶部出现了明显的震陷,呈现出典型的震陷型滑坡的特点.     

露天煤矿顺倾软岩复合边坡失稳机理

为研究露天煤矿顺倾软岩复合边坡失稳机理,采用3Dmine-Rhino-FLAC^3D耦合建模,分析了同时受到采场开挖卸载与排土场堆叠加载双重效应的顺倾软岩复合边坡的稳定性。研究结果表明：顺倾软岩复合边坡随采场开挖和排土场堆叠滑坡类型由推动式转为牵引式,滑坡模式由以第三系黏土层为底界面逐渐过渡到以弱层为底界面的切层-顺层滑动;顺倾软岩复合边坡稳定性系数与采场开挖和排土场堆叠近似呈负相关的线性关系。研究结论可为类似边坡的工程设计、治理及滑坡预测预报提供技术参考。     

库水位变化时陡倾软弱顺层岩质滑坡变形机制

研究库水位动态变化时陡倾软弱顺层岩质滑坡的变形机制,为库岸滑坡防治及库水调度提供帮助。以四川省大渡河某水电站开顶滑坡为例,通过野外调查资料、库水位及地面监测数据综合分析,研究滑坡结构及变形破坏特征;建立二维地质模型,利用离散元模拟蓄水前后陡倾顺层岩质滑坡变形响应过程,结合有限元进一步分析库水作用下岸坡稳定性变化规律。研究结果表明,岸坡特殊的地质构造和岩性是控制滑坡产生的主要因素,水库蓄水诱发了滑坡的变形,库水位变化进一步加速了变形进程。当库水位以4.8 m/d、3.84 m/d、1.92 m/d的速率上升时,坡体稳定性呈现先增后减的趋势;当以小于0.5 m/d的速率下降时,岸坡变形不明显,但稳定性急剧降低,极有可能增加变形速率,加剧变形,导致大范围失稳破坏。在水库调度过程中,为避免渗流作用对岸坡稳定性的影响,库水位变化应保持在较小的速率平稳运行。     

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.     

大柳塔煤矿采空区动力失稳机理

为了揭示大柳塔煤矿采空区动力失稳机理,保证生产安全,采用现场调查、实验室试验和理论分析相结合的方法,对大柳塔煤矿开采过程中出现的大范围垮落动力失稳现象进行了系统研究.首先基于1-2煤的赋存环境与地层构造调查与分析,利用偏光显微镜、X射线衍射仪以及声发射仪等,对1-2煤地层的岩性组分显微结构特征、物理、力学性质及变形特征、煤岩微观与宏观断裂特征进行了综合实验;然后定性分析了在重力和冲击载荷作用下的采空区动力失稳规律与机理.研究结果为6 m厚煤层一次采全厚形成的大尺度采空区大范围失稳的预报与最终安全控制提供了定性和定量化依据.     

缓倾外软硬互层型斜坡启滑前地下水压力分布特征物理模拟研究

强降雨是缓倾外软硬互层型滑坡发生的主要诱发条件,启滑前的地下水分布特征是此类滑坡形成的关键力学因素。弄清地下水分布特征对该类滑坡的稳定性评价和防治具有十分重要的意义。基于垮梁子滑坡为地质原型搭建试验模型,模拟强降雨条件下坡体内地下水分布特征及变形破坏模式。试验结果表明:1随着后缘裂隙水位上升,坡体内承压水呈三角形——前低后高梯形-矩形的演化规律;2伴随承压水分布的演化,坡体变形破坏呈现出前缘隆起-牵引后退式裂隙发育-滑移-拉裂趋势三个发展阶段;3降雨条件,含水层厚度及坡脚堵水条件等是影响坡体承压水分布的主要因素。     

强夯作用下边坡动力响应模型试验和数值模拟

针对坡顶强夯动力作用下边坡地基加固机理问题,开展了室内模型试验和数值模拟研究。在试验中控制锤重和落距,分组测试在强夯过程中天然边坡的变形特性和动力响应特性,结合夯击塑性区概念解释强夯过程中的加速度变化机理,并结合数值模拟对试验结果进行进一步讨论。结果表明：夯击落点中心形成椭圆形有效加固区域,夯击对土体振动的有效影响半径小于3倍锤径;夯沉量与加速度值在最初3次夯击后趋于稳定;在相同强夯能级下,锤重对夯击点夯沉量的影响较落距更为显著,即“重锤低落”优于“轻锤高落”;坡顶夯击主要影响坡顶安全性,造成坡顶和坡中的水平位移显著增加,对坡脚影响较小。研究成果可为边坡地基加固方案设计及施工工艺控制提供参考依据。     

溃曲软硬相间顺层斜坡滑移-弯曲破坏机制分析

以白龙江苗家坝水电站库区巨型滑移-弯曲破坏模式的何家滑坡为例,在野外调研的基础上,利用理论公式、数值计算等手段,从地形、地应力、岩性组成和临空条件等方面分析了软硬相间层状斜坡产生滑移-弯曲模式变形破坏的成因机制。结果表明,研究区高、陡的地形条件、最大主应力平行斜坡走向的地应力条件,以及深部厚层软弱岩带的存在,是厚层状坚硬凝灰岩夹板岩斜坡孕育、发生滑移一弯曲模式变形破坏的主控因素。     

地震波频率对巷道围岩动力响应的影响

为了研究地震波频率对巷道围岩动力响应的影响,建立了5个围岩性质不同的巷道模型,利用动力有限元疗法分别对各模型在0．2、0．5、0．7、1、1．5、2．5、4、6、9、12、15Hz等11个频率的地震波作用下的闱岩动力响应进行了数值模型,并对各模型在不同频率地震波作用下的最大动应力变化情况进行了分析。结果表明,在输入波动的振幅特性不变的情况下,某一频率或频率范围的波动能够激发模型的最大响应。随着模型介质剪切波速的增大,最大响应频率逐渐由低频向高频移动。     

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。     

岩石边坡中锚杆与地下水耦合的动力分析

基于对岩质边坡内锚杆与水体流固耦合问题的考虑,采用迦辽金法建立具有压缩性流体与固体流固耦合问题的动力有限元分析模型.通过在工程实例中的应用,表明随着地下水位的上升,岩质边坡随地震影响的反应增大,说明岩质边坡与水体的相互耦合对坡体结构地震反应影响显著.     

江坪河水电站高陡边坡落石运动分析及防护措施

针对江坪河水电站厂房后边坡陡岩临空面倾角接近垂直、节理裂隙发育,可能发生崩塌落石灾害以至于威胁河谷部位地表厂房安全问题,在进行地质勘察的基础上,选取典型剖面建立落石运动分析模型,采用经验计算法定量分析落石运动特征,并以基于概率的运动学原理对落石进行数值仿真,探讨落石的落点分布、弹跳高度、运动速度及动能分布问题.计算结果表明,陡岩发生崩塌落石对电站厂房安全威胁巨大,需采取必要的落石防护措施.     

综合监测技术在高陡边坡中的应用

针对厂坝铅锌露天矿高陡边坡的特点,确定了以"GPS监测手段为主,以水准仪、裂缝仪等监测手段为辅"的监测方案,详细介绍了该方案的设计与布设.以北帮边坡1500 m台阶的监测数据为例进行了变形规律分析,并评价了北帮边坡的综合监测结果.结果表明:在监测点B03～B06的北帮边坡稳定性最差,近600 d的最大位移量为231.1 mm,存在着滑移岩体;1500 m边坡岩体的变形速率曲线显现出明显的S形,凸起段表现为由雨季降水引起的加速变形期;裂缝的累积变形阶段呈现出初期的相对稳定期、中期的变形触发期和第3阶段的稳定变形持续期;北帮中部台阶1500 m边坡的变形较其他台阶边坡显著,稳定性最差.因此,该监测系统的应用效果较好,是高陡边坡变形监测的重要方法之一.     

软夹层参数对边坡动力特性的影响分析

采用动力有限元分析了软夹层厚度、倾角、埋深等参数对边坡的位移、加速度等动力反应的影响.研究表明:软夹层对边坡动力特性影响显著,在边坡设计和边坡稳定性分析中不能忽视;软夹层越厚滤波和放大效应越明显;软夹层埋深越大,滤波效应越明显;软夹层倾角对滤波效应影响不显著,但对峰值有影响,而逆边坡角的软夹层可以减小边坡表面位移和加速度峰值.研究结论可应用于边坡设计中.