开挖及降雨作用下土质边坡变形 破坏机理

本文基于现场变形调查和数值模拟分析,研究了华安县大坑村滑坡在人工开挖以及降雨条件下的变形特征,计算了不同开挖时步以及不同工况下的边坡稳定性系数,并探讨了该滑坡的变形破坏机理.结果表明:开挖过程中,边坡前缘抗滑阻力减小,前缘部位最先产生变形,牵引中后缘坡体表面产生张拉裂缝,降雨期间雨水沿裂缝渗入坡体,岩土体容重增加,岩土体抗剪强度降低,最终诱发深层滑移破坏.分析表明,人工开挖及降雨入渗是大坑村土质边坡产生深层滑移破坏的主要影响因素.深层滑移破坏后,边坡岩土体结构松散,在暴雨作用下,再次诱发滑坡前缘浅表层松散体产生圆弧面滑移破坏.     

贵州遵义官井边坡变形破坏机制分析

基于对贵州省遵义市官井边坡工程地质条件、边坡基本特征及边坡变形破坏特征分析,可知官井边坡是在自身不利的条件下,由于斜坡Ⅳ段坡脚开挖到878 m,4#楼内侧边坡坡脚处揭露泥岩夹层导致边坡沿泥化夹层发生滑移变形。据此建立了官井边坡变形演化机制的概念模型,结合三维数值模拟方法研究了边坡变形破坏机制,将边坡变形演化过程划分为3个阶段:岩层顺层滑移、坡脚应力相对集中阶段;边坡开挖过程中卸荷回弹变形阶段;边坡深切,坡体中顺层"压力拱"形成阶段。     

顺层岩质斜坡视倾向失稳机制分析——以贵德亦什扎滑坡为例

为丰富和深化顺层斜坡视倾向失稳机制研究,以贵德亦什扎滑坡为例在开展现场调查、无人机航测、遥感解译等基础上,详细介绍了滑坡基本特征和变形历史,分析和探讨了其变形过程和失稳机制。结果表明:目前滑坡后缘拉张裂缝带已与侧缘剪切裂缝贯通,滑坡边界清晰,但尚未形成剪出口;滑坡初始变形时间早于2004年,后缘左侧变形时间早于右侧,变形从后缘以侧缘剪切裂缝的形式往前缘发展,目前仍处于变形发展阶段。亦什扎滑坡的形成和发展主要受岩体结构控制,其失稳机制可概括为层间蠕滑—后缘拉裂—中后部滑移—前部阻滑—顺层视倾向剪出。     

小金县阿龚坪滑坡成因机制及稳定性分析

阿龚坪滑坡是滑坡堆积体在土体内部滑动的小型牵引式土质滑坡。前缘修筑公路开挖坡脚形成临空面,在强降雨的诱发作用下,滑坡前缘首先发生表层滑塌,前缘推移,致使后缘产生拉张下错变形,严重威胁坡脚居民的生命财产安全。根据已有变形破坏特征,对该滑坡的成因机制及稳定性进行了分析,并据此提出"滑坡底部及中部公路内侧抗滑桩+滑塌区坡面格构护坡"的治理措施。     

吉牛水电站顺层岩质边坡变形体成因机制及防治效果分析

顺层岩质边坡往往在坡脚进行工程开挖后诱发滑坡等地质灾害,一般采用锚索、抗滑桩等进行防治,但其治理效果如何通常难以检验。本文以吉牛水电站开挖后的顺层岩质边坡为例,结合变形体的地质条件、变形破坏特征、监测数据等资料,采用离散元数值模拟计算方法,分析不同工况条件下的滑坡变形响应过程、基本破坏规律,确定其主要诱发因素及形成机制,并结合防治方案进一步检验治理后的防治效果。研究结果表明,该滑坡为一处主要由前缘开挖诱发的滑移-拉裂式滑坡,并根据其破坏模式和地形地质条件采用深层锚索、中层锚筋束、浅层锚杆、表层喷护等深浅层结合手段进行综合加固。数值模拟结果与实际监测数据均显示变形趋势得到有效控制,工程防治效果良好,对类似的其他工程具有一定指导意义。     

西域砾岩边坡破坏机制及稳定分析方法

针对新疆地区水利工程建设中遇到的西域砾岩边坡的破坏问题,通过现场调研和离散元数值模拟分析,研究了西域砾岩边坡特殊的变形破坏机制和特征。在此基础上,基于力和力矩平衡分析,提出了与其变形破坏机制相适应的稳定分析方法,并分析了不同掏蚀深度与裂缝深度对边坡稳定性的影响。研究结果表明,西域砾岩边坡破坏过程总体呈现"坡脚掏蚀-后缘拉裂-错落式塌落"的特点,可分为坡脚掏蚀、局部塌落、局部塌落加剧与竖直拉裂缝形成、整体塌落4个演化阶段。随着掏蚀深度或后缘拉裂缝深度的增加,边坡的倾倒安全系数也随之降低。     

竹城公路层状岩质边坡的稳定性研究

为了研究竹城公路层状岩质边坡的稳定性及防治措施,通过现场调查和赤平投影分析边坡潜在变形滑动机理;利用UDEC软件建立层状边坡数值计算模型,分析开挖过程中岩土体的变形情况;根据变形破坏模式提出层状岩质边坡的长短锚杆交替复合支护结构.研究结果表明:浅层滑动和楔形体滑动破坏是该公路边坡的主要破坏模式;开挖完毕后左侧边坡存在稳定性隐患;当边坡开挖到第4步时,将发生滑移破坏;长短锚杆交替复合支护结构充分利用了锚杆和岩土体的受力特性,有效加固了边坡.     

含碎块石粉质黏土边坡变形特征及支护效果研究

越来越多的公路建设需穿越既有不稳定性边坡,深入研究此类边坡变形破坏特征才能获得更为有效的支挡措施。文章以某隧道公路即将穿越的魏家大院某不稳定边坡为例,分析该边坡变形破坏特征,并采用有限元软件PLAXIS 3D模拟公路荷载作用时既有潜在不稳定性边坡采用“抗滑桩+锚索联合支护”措施的支护效果。研究结果表明：既有边坡区堆积体的主要成分为粉质黏土混碎块石,其变形主要发生在边坡前缘,坡脚的挡墙出现了侧向变形、墙顶开裂现象。根据边坡变形破坏特征及未来隧道公路穿越形式,建议在潜在不稳定边坡坡体中部(公路边坡前缘)设置3排抗滑桩+1排锚杆对其进行支护。模拟分析认为支护后边坡整体处于稳定状态。     

某水库溢洪道边坡变形破坏特征及治理对策研究

通过对边坡变形特征的分析,研究了由粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、炭质页岩互层组成的斜向坡高边坡的变形破坏模式,基于模式分析提出了有针对性的治理措施.在工程地质条件分析的基础上,通过不同部位裂缝、岩体松弛及层间错动现象的分析,认为边坡的变形受层间错动带及陡倾坡外卸荷裂隙控制作用明显,边坡中上部沿层间错动带产生拉应力及剪应力集中,边坡下部软岩产生压缩变形,引起块体向坡外及岩层倾向方向的变形,并通过层面和卸荷裂隙向上传递变形,其变形破坏模式表现为阶梯状蠕滑-拉裂变形.由于边坡下游侧为强风化强卸荷带碎裂结构岩体,存在多条软弱夹层,可产生多处潜在剪出口,因此边坡的治理以削方减载为主,并通过预应力锚索框架控制层间软弱夹层的变形.     

公路边坡开挖稳定性分析及其远程实时监测

随着我国交通基础设施建设的快速发展,公路边坡稳定性分析与滑坡整治设计等工程问题越来越多。以某高速公路边坡工程为例,在分析工程地质条件和开挖扰动的情况下,利用FLAC3D数值模拟软件,模拟边坡整个开挖过程及开挖后边坡在未支护与不同加固方案下的变形情况与稳定性特征;并计算安全系数。依据工程地质条件分析与数值模拟结果,在边坡关键部位安装5套滑动力远程实时监控系统。数值模拟分析表明随着逐步开挖的进行,边坡稳定性明显下降;开挖完成后,在未加固状态下会发生沿坡面的滑移破坏;采用抗滑桩与预应力锚索加固措施后边坡的变形得到了很好地控制;通过对滑动力远程实时监测结果分析得出边坡目前处于稳定性状态的结论。     

贵州发耳煤矿尖山营滑坡特征及成因机制

高陡边坡地形条件进行煤层开采,极易引发地质灾害问题,给地质环境造成很大的破坏。以贵州发耳煤矿三采区的尖山营边坡为研究对象,查明了采空区分布情况及斜坡裂缝体系发育规律,结合该矿区地形地貌特征,分析该滑坡特征及影响因素,总结开采沉陷诱发山体滑坡的成因机制。结果表明:煤层开采后,上覆岩层发生应力重分布,采空区边界形成拉应力集中区;上覆岩层产生以沉降为主的弯曲变形,而在坡肩和坡脚部位产生较明显水平向外位移;变形过程中先在采空区后边界部位产生裂缝,回采煤柱后,裂缝贯通,形成潜在滑面,该滑坡变形机制为塌落沉陷-拉裂-蠕滑。     

皖南某高速公路四号边坡变形机理及稳定性分析

皖南某高速路高边坡地质条件复杂,从坡中部至坡顶处均出现明显的倾倒变形迹象,并在边坡左侧发生过垮塌.通过对该边坡的地层岩性、岩体结构和边坡开挖等因素的分析研究,阐述了其变形机理,揭示了其弯曲-倾倒和滑移复合的变形破坏模式.这一变形机理的产生是由于原始地形较陡和坡体强烈卸荷,在开挖的触发下引起上部陡倾岩体向坡外弯曲变形,沿顺坡向结构面滑移拉裂.采用二维有限元数值模拟,分析了这类边坡在开挖过程中的应力和变形的特征及其变化规律,以验证上述的破坏机理模型.     

阆中市陈家岩滑坡成因机制及稳定性分析

陈家岩滑坡是滑坡堆积体沿基覆界面滑动的小型土质滑坡,其破坏模式为蠕滑—拉裂型。前缘修筑公路开挖坡脚形成临空面,在强降雨的诱发作用下,滑坡后缘首先发生下错,局部表层滑塌,致使前部推移,进村公路半幅塌陷,严重威胁坡脚居民以及进村公路上过往行人及车辆的生命财产安全。根据已有变形破坏特征,对该滑坡的成因机制及稳定性进行了分析,并据此提出"挡土墙+裂缝夯填"的治理措施。     

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...     

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。     

边坡开挖诱发滑坡离散元模拟

为直观反映滑坡从形成到变形、破坏的全过程,以边坡开挖诱发的大黄公路1号滑坡为例,在现场调查的基础上,结合室内试验结果,以预测其形成机制和致灾范围。采用离散元模拟技术,根据滑坡工程地质特征建立原始边坡模型,并对边坡开挖前、后2个阶段进行离散元模拟。通过对滑坡及跟踪点运动过程、速度和加速度变化的分析,判断该滑坡目前处于蠕滑滑动阶段、稳定性差。研究结果表明:大黄公路1号滑坡是由边坡开挖引起的以水平方向运动为主的牵引式滑坡;滑坡的运动过程可分为低速蠕滑、高速滑移、减速缓动和自稳调整4个阶段;滑坡若失稳,将对公路来往车辆、行人造成威胁,最大威胁距离达41.3m,公路上的滑坡堆积体可达2.5×104 m3,将严重影响公路的正常运行。     

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。     

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。     

水电工程左坝肩边坡稳定性强度折减有限元分析

边坡失稳已成为全球性三大地质灾害之一,水电站坝区边坡的稳定性,是直接影响水电站工程的关键部分。针对水电工程坝址区地质条件复杂、开挖步序多的实际情况,结合岩体结构调查与结构面统计结果,将坝址区范围内岩体划分为2个分带,分析可知,在左坝肩处,开挖边坡受结构面组合影响,存在不利组合体,并给出了左坝肩边坡的主要破坏模式。采用三维有限元分析方法,建立计算模型,分析了某水电工程左坝肩边坡的稳定性,得到了边坡开挖卸荷、支护中的变形规律和和应力分布特性,给出边坡的破坏特征和部位。研究结果表明:左坝肩边坡的中下部790 m高程以下的稳定性较好,而稳定性较为薄弱的部位主要位于边坡中上部805~842 m高程。分级开挖过程对应部位坡面附近有拉破坏、剪破坏和拉剪破坏等多种破坏模式出现,但破坏分布深度一般在2.0 m范围以内。为了对设计开挖坡比、锚杆及喷锚支护,左坝肩边坡分级开挖完成后的整体稳定性有较为明确的量化依据,并宏观把握其潜在失稳趋势,采用强度折减系数法,得出边坡的整体稳定系数为1.48,并给出相应的边坡破坏模式,并在此基础上提出了边坡治理方案。工程实践表明,边坡工程稳定性分析结果和加固设计方案合理有效。     

地震作用下黏性土坡失稳破坏的颗粒流模拟

利用颗粒流程序建立了黏性土边坡模型,模拟在地震作用下黏性土坡变形破坏全过程,并对其破坏形式和机理进行了研究.结果表明,黏性土坡的变形破坏形式是渐进性破坏,由下至上、由浅入深形成一条贯通的"滑移带",破坏过程表现为:坡脚周围土体先受拉破坏和剪切破坏,逐渐引起坡顶土体受拉产生拉裂缝、土坡深层土体受剪切破坏和挤压破坏.边坡破坏主要发生在地震作用的前段时间,剪切破坏多于拉裂破坏;地震作用的后段时间主要发生土体滑移,拉裂破坏多于剪切破坏.随着坡高、坡度、地震峰值加速度的增加,黏性土边坡破坏程度更加明显,破坏范围增大.