岩质高边坡动力响应分析及其应用研究

汶川特大地震发生以后,岩质高边坡在水平动荷载作用下的动力响应规律等是岩土工程界十分关心又迫切希望解决的问题。本文总结了边坡动力问题的研究现状,着重从工程地质方面分析了地震作用下边坡稳定性的影响因素,对有限元方法分析步骤及动力方程求解方法进行了总结和分析,采用动力有限元方法对边坡的动力响应规律进行研究。     

基于正交试验的岩质边坡动力稳定性分析

在通过实地调研5.12大地震后汶川震区附近道路沿线的边坡失稳与地形地貌关系的基础上,总结地震引起的边坡失稳在该区域分布以沿河流水系呈线状分布;地震引发的滑坡多集中在坡度20°～50°范围的边坡上,开始滑动的位置大多发育在边坡的中上部。采用FLAC3D方法建立四川震区理县至小金公路工程中豹子嘴岩质边坡三维数值模型,以永久位移作为评价指标,在对四川5.12汶川MS8.0大地震中理县地震台实测地震波校正的基础上,对该岩质边坡在地震荷载作用下的动力稳定性进行数值模拟。计算结果表明:该岩质边坡在地震荷载作用下并未出现明显的拉应力区,主要以压-剪破坏模式为主。同时,采用正交试验设计方法,对该段边坡动力稳定性进行敏感性分析,敏感性由大到小的顺序为:坡比,水平地震加速度,竖直地震加速度,摩擦角,黏聚力。     

地震作用下岩石边坡稳定性有限元模拟

为研究地震作用下岩石边坡的稳定性问题,根据实验室直剪实验结果确定了完整的岩石样本的抗剪指标参数,并根据岩体裂隙间距对其进行了弱化折减.采用有限元强度折减方法评估了含节理岩石边坡的稳定性,计算了临界滑移面的安全系数.通过Drucker-Prager破坏准则判断岩石边坡有限元模型中每个单元的滑移状态.采用准静态方法模拟岩石边坡地震作用荷载,讨论地震动力放大系数对边坡抗滑稳定性安全系数的影响.基于有限元分析结果,确定不同地震作用组合下岩石边坡在极限状态下的塑性区分布和滑移面的安全系数.     

强震作用下岩质高边坡动力特性

通过对快速拉格朗日法(FLAC3D法)动力分析原理进行研究,选取合理的岩质边坡动力本构模型、动力边界以及阻尼模型,建立四川震区理县至小金公路工程中豹子嘴岩质高边坡三维数值模型。在对四川"5·12"汶川8.0级大地震主震台站即理县木卡站实测地震波校正的基础上,对强地震作用下岩质高边坡的动力特性进行数值模拟分析。研究结果表明:边坡顶部位移主要以沉降模式为主,坡腰附近主要以水平位移为主,而在水平地震荷载作用下边坡呈现出明显的位移分层现象,且边坡破坏以圆弧形滑动模式为主;在强震作用下,边坡顶部较边坡底部的位移、速度以及加速度等动力响应均有竖向放大现象,且加速度放大效应较小,而速度和位移的放大效应较大,这可为震区岩质高边坡的设计及边坡加固技术的优化提供理论依据。     

水对岩质边坡稳定性的影响

岩质边坡的稳定性由内在因素和外在因素所决定.内在因素是边坡本身固有的,外在因素主要包括水、地震、人工开挖等等.近年来,由于水对岩质边坡的影响而导致边坡失稳所引发的事故越来越多.这篇文章阐述了水是诱发岩质边坡失稳的重要因素,分析了水的化学作用、地表水、地下水以及降雨入渗对岩质边坡稳定性的影响.     

黄河上游茨哈峡水电站4#倾倒体稳定性研究

库岸岩质高边坡的稳定性对水电站施工期和运行期的安全至关重要。首先,从降雨入渗和库水位变化两方面分析了地下水对岩质高边坡稳定性影响的机理。在此基础上,以茨哈峡水电站4#倾倒体为例,剖析了边坡的工程地质特征,运用离散化的有限元方法分析该边坡在降雨入渗、库水位上升和库水位骤降条件下的变形破坏特征,综合评价其稳定性。研究表明,库水位骤降使得岩体内部产生较大的动水压力,对边坡的稳定性影响很大;4#倾倒体受反倾结构面的影响,在水荷载作用下的变形模式为上部倾倒、下部滑移的组合形式,其失稳模式为牵引式倾倒破坏。该研究对实际工程的建设具有参考价值。     

岩质陡高边坡稳定性评价与防治措施

以典型工程实例为背景,借助surfer软件生成实际地形曲面。以此为基础,采用有限元软件建立较为接近实际的计算模型。计算分析了强降雨和地震作用对岩质高边坡的影响。研究表明:不同影响因素作用下,边坡均表现为开挖面以上近山顶坡面向临空面滑动,并形成浅层局部贯通的塑性区;降雨和地震作用对边坡产生了显著的影响,安全系数较自重作用分别减小11.3%和14.5%;边坡形成了贯穿的塑性区,处于稳定状态,说明塑性区贯通是边坡失稳的必要条件;坡顶局部几乎临近极限平衡状态,在地震和降雨诱发因素作用下易产生局部失稳破坏。基于分析结果,制定了边坡防治措施,计算表明措施有效可行。     

大悬挑预应力空间结构动力稳定分析——以贵阳奥体中心体育场为例

对贵阳奥体中心体育场大悬挑预应力钢屋盖进行地震作用下的动力稳定性进行分析.考虑了χ向地震、y向地震、z向地震和χ y z三向耦合四种情况,计及了结构几何非线性影响.分析发现水平纵向的动力失稳荷载与水平径向的动力失稳荷载相比降低显著.在竖向地震作用下结构的失稳荷载比水平纵向地震作用时的失稳荷载有所增加.在三向地震作用下,...     

尖点突变理论模型在岩质边坡的应用研究

建立尖点突变理论模型,对岩质边坡进行研究,考察地下水对边坡软弱介质的影响,并分析滑坡的形成机制以及边坡系统发生突变失稳的必要条件,即介质岩体的刚度比下降是边坡快速失稳的重要因素.结果表明,临界滑动稳定系数Kc 1的边坡并不一定会发生失稳,而Kc1的边坡有可能蠕滑失稳.验证尖点突变理论在边坡分析中的应用,可为边坡稳定性分析提供参考.     

基于赤平投影的岩质边坡失稳模式分析及程序实现

在岩质边坡稳定性分析中,失稳模式分析是开展岩质边坡稳定性分析工作的前提.基于赤平投影基本原理和边坡失稳模式判别方法,提出岩质边失稳模式判断程序化思路,采用C#语言编制相关程序,并利用该程序对实例工程边坡失稳模式进行判别.结果表明,该程序能够方便、准确、直观地进行岩质边坡失稳模式判别,为岩质边坡的稳定性分析提供了基础.     

爆破载荷作用下的岩质边坡动力稳定系数

采用动力有限元软件,对所选工程实例中的岩质高边坡危险滑移面节点动应力进行计算,并与相应节点的静应力叠加,通过稳定系数公式计算出边坡滑体各时刻的稳定系数,得出边坡动力稳定系数时程曲线.工程应用表明,该稳定系数用于衡量边坡爆破开挖时的安全性切实可行.     

露天矿边坡损伤与可靠性变化规律的数值分析

以鞍钢眼前山露天铁矿南帮节理岩体边坡为工程背景,综合应用FLAC-3D、损伤力学、断裂力学和可靠性分析等多项理论和方法,系统研究了露天矿边坡的节理岩体伴随采矿开挖的概率损伤分析程序,定量揭示了边坡岩体概率损伤分布及演化规律。综合考虑节理、岩石和岩体初始损伤状态的抗剪强度,结合露天矿开挖的FLAC-3D模拟与损伤断裂力学分析,根据Monte-Carlo原理和极限平衡理论建立了露天矿节理岩体边坡的三维稳定性和可靠性动态评价模型,探讨了眼前山铁矿南帮 21 m铁路运输平台的节理岩体边坡在矿山不同开采深度的稳定性和可靠性的动态变化规律。     

岩石工程系统理论在边坡稳定性评价中的应用

现有的边坡稳定性评价方法不能考虑参数间的作用机理，和施工对整个边坡岩体天然性质的影响。而岩石工程系统理论将整个岩石工程视作一个系统来处理，能考虑岩石工程中各种不同因素，及其因素间的相互影响和施工对工程状态的影响。鉴此，在岩石工程系统理论的基础上，运用智能方法并结合样本，生成一个动态的网络结构，建立各边坡样本的岩石工程系统矩阵，然后求解各矩阵，并得出稳定状态边坡与非稳定状态边坡矩阵解的规律，以此提出边坡稳定性指数的概念。最后，利用此方法对福建紫金山金矿露天边坡稳定性进行了评价，并与极限平衡法得出的结果进行比较，得到一致的结论。     

露天矿高陡边坡岩体参数获取与稳定性评价方法研究

针对露天矿高陡边坡岩体参数难获取和稳定性易变化的问题,本文以攀枝花露天矿高陡边坡为研究对象,采用非接触式无人机摄影测量技术获取研究区域的三维模型,统计结构面的分布情况,结合室内岩石力学试验数据,采用国家BQ标准进行岩体质量分级,并给出边坡岩体强度力学参数建议值。在此基础上,通过有限单元法分析了矿区在开采条件下边坡的稳定性动态演化特征,并对开挖过程边坡的稳定性做出了评价。结果表明:随着矿区的开采,边坡在开挖面附近由于卸荷作用发生位移回弹,最大位移增量为33.2 mm;塑性区主要集中在断层和矿岩界面附近,以剪切屈服为主;边坡稳定性随着矿区的开采逐渐降低,直至达到临界稳定状态。采用锚索对边坡进行加固,并采用塑性区面积占比对加固前后的稳定性进行评价,评价系数α由加固前的0.4降低至加固后的0.05,证明了加固措施的有效性。本文相关研究可为露天矿高陡边坡岩体参数取值和稳定性评价提供参考。     

基于3DEC的边坡块体稳定性分析

为了解决节理化岩质边坡块体稳定性问题,利用3DEC在运动特征和变形分析方面的优势,探讨岩质边坡块体失稳动态过程,分析块体之间的相互关系,确定关键块体,然后利用块体理论评价其稳定性,为治理设计提供依据.实例应用表明:该方法可直观地模拟块体变形和运动特点,找出关键块体及其边界条件,正确地评价块体稳定性,也为边坡块体间稳定性相互影响问题的研究提供了一种新的更有效的方法,为制定合理的边坡支护措施及验证支护效果提供支撑.     

大型岩质边坡岩体质量的可拓学理论评价

基于物元模型的可拓学理论分析,提出龙滩水电站高边坡岩体稳定性的可拓学预测方法.利用岩体边坡稳定性等级和影响因子,构造经典域物元和节域物元,应用物元和可拓集合中的关联函数,建立了岩体边坡稳定性等级综合评判的可拓预测模型,通过可拓学评价分析,得到了岩体边坡稳定性的预测结果.实例分析表明该可拓学预测方法能够更加准确、科学地预测岩质边坡质量的等级问题,从而为采取相应的经济合理的支护加固措施提供了更可靠的依据.     

高速公路路堑边坡稳定模拟分析及治理措施

基于极限平衡理论,针对湖南长沙机场高速公路沿线路堑边坡,分析了边坡的物质成分、结构构造、雨水渗透下岩土渗透性、抗剪强度以及裂隙等对边坡稳定性的影响,并采用快速拉格朗日法对该段边坡进行了数值模拟计算.研究结果表明:该边坡在构造上具有走向与公路轴线基本一致,倾向与坡面一致的特点,同时,上部强风化的泥质粉砂岩裂隙十分发育,岩石具有遇水软化的特征,在雨水的作用下,岩土的抗剪强度急剧降低,导致顺层滑坡;该路堑边坡的稳定性较低.通过对边坡采用锚固的治理措施,既能保持高速公路沿线整体性,又能达到加固的目的.     

杭州萧山路堑高边坡岩体稳定性勘查分析

对杭州萧山路堑高边坡岩体稳定性勘查方法进行了详述。利用小深度钻孔布设电极和检波器,采用布设在高边坡之上的高密度电阻率测深、反射地震剖面法、地震面波勘探等物探方法对高边坡岩体进行勘查。结果表明,直接布设在高边坡表面的物探剖面对探测岩体稳定性是有效的。勘查结论为管理部门后续处理工作提供了依据。     

基于反应谱分析的边坡动力响应与地震稳定性数值模拟

针对地震作用下的边坡稳定性分析,基于反应谱理论,提出了一种同时考虑了地震动力特性的反应谱法动态分析方法。该方法通过震动峰值加速度和边坡各岩土体单元的节点地震响应加速度谱值,计算出单元的地震影响系数,进而进行强度折减,得到滑动面的安全系数。在此基础上,对某边坡进行了动力稳定性分析,首先采用ANSYS分析地震作用下的边坡模态和反应谱,结合FLAC~(3D)计算弹塑性变形下的边坡稳定性,得出不同工况下边坡稳定性安全系数。实践表明,反应谱法动态分析对地震作用下边坡稳定性具有较好的理论与应用价值。     

水布垭马崖高陡边坡三维数值模拟研究

应用ＦＩＮＡＬ程序对水布垭马崖高边坡进行了数值模拟研究,分别研究了清江水布垭马崖高陡边坡整体三维应力场、位移场特征,考虑了岩体结构总体上硬下软、断层分布等重要特征,研究了边坡岩体内进行地下洞室开挖后边坡力学状态的改变．基于削坡是水布垭马崖高陡边坡的重要整治措施之一,研究中进行了各种分步开挖工况下的削坡有效性定量研究,对重要工况还同时进行了ＶＩ度地震作用下的动力作用分析．