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。     

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。     

波浪作用下水下岩质边坡的稳定性

以探讨波浪冲击作用下水下岩质边坡稳定性和破坏机理为目的,按照常见的岩体结构形式,利用Ansys数值模拟计算几种不同类型的水下岩质边坡模型;同时还依据三峡水库实际的波浪参数,在波流水槽中进行了边坡模型的冲击试验.通过波浪作用模型试验和Ansys数值计算的对比分析,水下岩质边坡临水面岩体根据波浪作用对应力影响的特征,可划分成三个区域,每个区域内应力变化规律相同;研究发现水下岩质边坡坡脚处应力集中最大,破坏始于坡脚,并由此产生的塑性区沿结构面逐渐向坡顶发展,这与一般边坡从坡顶逐渐向下发展的开裂破坏形式完全不同;同时得出波浪对水下岩质边坡结构面的影响,将随其倾角的变小而减弱.     

顺层岩质边坡变形破坏特征及稳定性数值模拟

针对顺层岩质边坡岩层结构面倾角θ和边坡角α两个参数,采用离散单元法研究了不同工况下总计270个边坡模型的变形破坏特征,统计得到不同变形破坏模式对应的岩层结构面倾角θ与边坡角α的范围,并基于强度折减法研究了两个参数与边坡稳定性的关系,揭示了顺层岩质边坡变形破坏机制及稳定性特征. 研究结果表明:依据边坡变形破坏特征,提出了四种顺层岩质边坡变形破坏模式,即坡脚沿岩层结构面的滑移-剪切破坏,坡顶沿岩层结构面的滑动-剪切破坏,岩层下缘弯曲-剪切破坏,以及岩层上缘翻折-拉裂破坏. 在此基础上,分析并归纳了这四种模式的产状、变形特征以及可能的破坏模式等一般规律. 边坡安全系数fs随结构面倾角θ的增大先减小后增大,在减小过程中达到最小值后迅速上升,然后变缓回落.边坡安全系数fs随结构面倾角θ变化过程中,当θ约等于α-7. 3°时,fs取得最小值,此时对应的边坡稳定性最差.     

不同形式节理的岩质边坡失稳演化离散元分析

为研究不同形式的节理边坡的破坏机理,将考虑胶结尺寸的微观接触模型植入离散元软件,基于重力增加法实现边坡失稳演化过程的模拟,从边坡形态、胶结破坏分布、滑体运动等方面进行分析.模拟结果表明,顺层岩质边坡为共面节理发生贯通破坏形成滑动面,反倾岩质边坡为非共面节理发生贯通破坏形成滑裂面;两种岩质边坡坡脚均为薄弱区,顺层岩质边坡坡面中部区域和反倾岩质边坡坡肩区域为危险区域;离散元模拟岩质边坡可用安全系数评价边坡稳定性,较极平衡法能更真实地反映岩体间的相互作用和边坡破坏的渐进过程.     

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.     

缙云抽水蓄能电站节理岩体边坡开挖稳定性综合评价

边坡稳定性一直是工程建设中重点关注的问题,在边坡开挖前需要进行详尽的研究.针对缙云抽水蓄能电站开关站边坡开挖工程,通过现场勘查、室内试验、运动学分析、极限平衡分析和离散元模拟等手段,对边坡的岩体结构特征、岩体质量、边坡变形破坏模式和稳定性进行了详细研究,结果表明:①开关站边坡岩体完整性中等到好,岩体质量中等,满足作为开关站建设要求;②运动学分析显示边坡开挖后可能的破坏模式为平面滑动、楔形体滑动和倾倒变形模式;③极限平衡分析表明开挖后边坡安全系数较高,边坡整体较为稳定的,发生大规模滑动的可能性较低;④离散单元模拟结果显示边坡开挖后在坡顶近地表块体有发生剪切变形的可能性,而台阶开挖处块体可能发生局部拉张破坏,在施工中应及时采取有效的支护和预防措施.本研究成果可以为类似的抽水蓄能电站边坡开挖稳定性评价提供方法参考.     

岩质边坡岣稳定性及防护设计探讨

导致岩质边坡失稳破坏的主要因素有岩石性质、岩体结构、水的作用、风化作用及地震力等,岩质边坡的破坏模式有平面破坏、楔形破坏、曲面破坏、倾倒破坏;运用工程地质类比法可对边坡稳定性做出评估和预测,通过极限平衡法和有限元法可对边坡稳定性进行定量分析。十字型锚杆骨架在岩质边坡的防护设计中,需要满足锚杆的抗拔作用与锚杆和结构物的整体稳定性。     

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.     

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。     

五盂高速公路顺层岩质边坡变形破坏模型试验

为揭示开挖和降雨对顺层岩质边坡稳定性的影响,以山西五盂高速公路顺层岩质边坡为对象,通过大型物理模型试验研究了含软弱结构面顺层岩质边坡在开挖及降雨条件下的变形机理.研究结果表明:降雨条件下,含单层软弱结构面边坡主要表现为沿软弱结构面的多级牵引式滑动破坏;含双层软弱结构面顺层岩质边坡滑动破坏受降雨的诱发作用更为明显,其中软弱结构面作用主要表现为两方面,一方面为雨水对结构面本身的软化使其强度降低从而形成滑带,另一方面为软弱结构面的存在减弱了雨水向下层岩体的入渗,导致其上覆岩体迅速饱和,强度急剧降低,上覆破碎岩体沿滑动面发生大规模的整体破坏.可见强降雨是此类边坡破坏的主要诱发因素也是重要的致灾因素.     

FLAC~(3D)的露天矿边坡变形破坏数值模拟分析

针对露天矿边坡变形破坏严重影响露天矿安全生产的问题,采用数值模拟的方法,应用FLAC3D软件对宝日希勒露天矿南帮52剖面边坡的应力应变和位移变化进行了数值模拟分析,结果表明:南帮边坡失稳时,边坡变形失稳虽以剪切作用为主,拉伸破坏也相伴发生,坡顶起主要作用.坡体在自身重力与地应力影响下,内部发生以剪切为主的破坏,边坡整体的潜在破坏面形成,边坡坡脚处发生剪切破坏,最终形成"切层—顺层"式滑动.     

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。     

水驱型层状岩质边坡破坏机理的讨论

水驱型层状岩质边坡的破坏是一个渐进的过程。以断裂力学为理论基础,推导了边坡后缘裂隙充水的临界深度公式;分析了滑坡发生初期内部微裂纹的贯通机制;对顺层赋水边坡的层间破坏给出了解释。研究结果表明,水对坡体的影响在相当长的时间里是以物理化学作用为主,层状岩体破坏的临界长度与坡角、孔隙率、层厚、水头和水力坡降有关,内水压力的骤然升高会加速边坡失稳,据此提出了新的治理思路。     

赤平投影法和有限元强度折减法对岩质边坡稳定性分析

本文采用赤平投影法和有限元强度折减法对某高速公路K12+200~K12+340段岩质边坡稳定性进行了分析。首先采用赤平投影法对边坡进行了初步判断,结果表明,此边坡开挖后欠稳定,易发生顺层滑动、局部坍塌或掉块;然后通过有限元强度折减法进行验证,模拟结果表明,坡顶部位产生拉张裂隙,开挖边坡内部产生剪切变形,边坡稳定安全系数F=1.151.2,边坡不稳定。表明这两种方法结合是岩质边坡稳定性研究中的一个重要而有效的方法。     

地震作用下含软弱层锚固岩质边坡界面剪切作用

针对地震作用下全长黏结锚杆锚固岩质边坡锚杆-砂浆界面上和砂浆-岩体界面上,即两锚固界面上的剪切作用,利用FLAC3D软件分别采用实体单元和接触面单元建立含软弱层锚固顺层岩质边坡数值模型,探究了水平向简谐波作用下两锚固界面上的剪切作用和锚杆轴力分布以及它们的演化规律。结果表明:采用实体单元和接触面单元相结合的建模方式可行,锚固界面剪切作用和脱黏破坏均可得到很好的体现和反映,两锚固界面上的剪应力和锚杆轴力的分布不均匀,软弱层处剪应力为零而轴力最大;随地震动持续输入,两锚固界面剪应力和锚杆轴力呈递增之势,锚固界面发生脱黏破坏并向锚杆两端发展,远离中性点的锚固界面得以调用,峰值剪应力向锚杆两端转移。揭示了地震作用下含软弱层锚固顺层岩质边坡破坏机理,对岩土锚固的研究和设计施工均具有重要意义。     

考虑不同拉压特性的边坡岩体结构稳定性位移判据

岩体顺层边坡破坏主要表现为剪切滑动和溃屈破坏等形式,而溃屈破坏常具有以板或梁的形式发生屈曲破坏的特征,其是否发生屈曲破坏与岩体力学性态有很大的关系。在已有研究成果的基础上,针对岩体拉压特性不同的特点,探讨了顺层边坡岩体结构的屈曲稳定性态,并对岩     

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。     

贵州遵义某软硬互层岩质边坡崩塌破坏机制数值模拟研究

以遵义某软硬互层岩质边坡为例,采用离散元方法,研究了上硬下软类岩质边坡崩塌破坏发展过程。研究结果表明:边坡在暴雨工况下整体发生倾倒式崩塌破坏,在一定范围内,可分为上部的倾倒破坏区,中间的塑流拉裂式变形区和下部的平推式滑动区。暴雨是引发该类崩塌的主要因素,边坡后缘裂隙中的静水压力是崩塌主要的起动力。该类边坡的防治应从降低暴雨引发的裂隙水压力入手,采用排水和锚固的措施来防治崩塌灾害的发生。     

露天矿岩质边坡变形破坏模式综合研究

通过对露天开采形成的岩质边坡进行数值模拟,相似材料模型试验,卸荷试验的方法,原理简单介绍基础上,对其结果分别详细研究,找出边坡破坏特征,总结出矿山岩质边坡变形破坏模式,为边坡稳定性评价提供理论和实际依据。