边坡变形破坏演化特征的数值分析

边坡的破坏失稳是一个渐进累积的过程。在外部环境作用下,随着应力的升高,坡体内某些部分达到屈服,滑动面逐渐形成,直至完全贯通,随着塑性应变继续增大,边坡最终发生整体破坏。传统的分析方法无法显示坡体的受力、变形和滑动面贯通与破坏的全过程,而采用有限元强度折减法则可以定量显示变形破坏与滑动面发生发展的全过程。文中根据岩土性质和坡体构造对边坡进行了分类。分析不同边坡安全系数条件下各类边坡的变形图和塑性应变云图,可以看到坡体的变形趋势和坡体内滑动面随稳定安全系数的降低逐渐扩展、贯通,直至破坏的全过程,从而直观地揭示了边（滑）坡的破坏机理,为边（滑）坡的防治提供有效依据。     

饱和渗透系数变异性对边坡破坏概率的影响

土体在长期的地质作用下,饱和渗透系数表现出天然的空间强变异性.为探究饱和渗透系数变异性对边坡破坏概率的影响.对Green-Ampt模型进行改进,确定了湿润峰深度、边坡安全系数与降雨历时的关系式,利用蒙特卡罗法建立了饱和渗透系数变异性分析框架,探讨了不同降雨强度作用下,饱和渗透系数变异性对边坡破坏概率的影响.结果表明:在...     

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.     

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.     

饱和渗透系数空间变异性对边坡稳定性的影响

研究了降雨雨型、雨强和持时对边坡孔隙水压力分布的影响以及降雨入渗条件下饱和渗透系数的空间变异性对孔隙水压力、含水率、抗剪强度参数、局部安全系数等参数空间分布的影响。研究结果表明,降雨特性对边坡孔隙水压力的影响较大;受渗流主方向影响,降雨条件下饱和渗透系数的水平波动尺度对孔隙水压力及含水率的变异性影响小于竖向波动尺度,降雨致滑坡的临界滑面基本与坡面平行且深度较浅;随着饱和渗透系数水平波动尺度的增加,滑坡深度随之增大,从总体上坡体上部局部安全系数随饱和渗透系数竖向波动尺度的增加而减小。     

地震作用下边坡及滑坡稳定性及破坏过程分析

基于土动力学基本理论、显式有限元及大变形计算方法,本文提出了一种适用于边坡及滑坡在地震条件下的稳定性及失稳破坏过程的分析方法。通过本研究期望为边坡工程抗震及地震诱发滑坡次生地质灾害防治工作提供理论指导。首先使用显式有限差分、隐式有限元及显式有限元法三种方法分别计算了静力条件下的边坡安全系数,将三种方法计算结果进行了对比分析。之后使用本文方法及五种天然地震波分别计算了边坡的地震安全系数并分析了地震动特性对边坡稳定性的影响。最后结合一个工程实例分析了地震条件下滑坡的稳定性及破坏过程。     

降雨作用下的土质边坡变形破坏颗粒流仿真模拟

为研究持续降雨作用下土质边坡的变形破坏模式及机理,以四川省古蔺县竹林沟滑坡为例,结合离散元PFC~(2D)虚拟双轴压缩试验对坡体微观力学参数进行标定,随后建立1∶1数值计算模型进行稳定性计算,并记录坡体运动过程中应力及位移变化的情况。研究结果表明:该滑坡在持续降雨作用下至坡内土体饱和的过程中,坡脚应力不断积累,导致坡脚发生破坏,之后向上逐级牵引,致使坡前基岩较陡区域土体优先发生滑动。中-后缘土体因前部失稳产生临空条件,随即出现二级滑动,整体表现为典型的蠕滑-拉裂破坏模式。坡体前缘破坏后应力得到部分释放,但位移不断增长;坡内应力和位移整体上从前缘到后缘均呈递减趋势。应用颗粒流PFC~(2D)以竹林沟滑坡为例对土质滑坡在持续降雨作用下的变形发展过程进行模拟研究,揭示了滑坡的发展及破坏模式,为该类滑坡的防治提供参考。     

前缘反倾式锁固型滑坡变形破坏模式及失稳机理

了解滑坡的失稳机理和破坏模式是对其进行预防预报的前提。采用物理模型试验方法,以降雨为触发条件,进行多次模型试验,记录前缘反倾式锁固型边坡在不同坡面形态时的变形破坏现象,研究该类边坡的失稳机理及破坏模式。研究结果表明:前缘反倾式锁固型边坡为后缘推移式滑动破坏,该类边坡失稳始于边坡后缘,其破坏模式为开始降雨→雨水从坡面入渗,边坡土体强度降低→后缘土体发生沉降→前缘土体发生垮塌→坡体后缘持续下沉,推动边坡底部土体向前滑动-坡体前缘出现推挤隆升现象-边坡整体失稳破坏;前缘反倾式锁固型边坡发生整体失稳的根本原因是边坡前缘土体强度降低及垮塌,致其无法提供足够的抗滑力,边坡发生整体失稳。研究成果对此类滑坡的预防预报具有一定的指导意义。     

降雨作用下堆积体岸坡变形破坏模式模型试验研究

为了进一步探究降雨作用下堆积体岸坡变形破坏模式,自主设计制作了物理模型试验系统,通过三峡库区某堆积体滑坡现场取样,在测定土样基本物理力学参数后,开展了降雨作用下不同坡角的堆积体岸坡模型试验,主要分析了不同坡角下岸坡模型的变形破坏特征及破坏模式。结果表明：坡度对岸坡变形破坏特征影响显著,坡角较大(60°与50°)时,坡体易出现浅层滑动破坏,坡角较缓(40°)时,容易出现深层滑动,35°及更小坡角时,未出现明显的变形破坏;浅层滑动破坏规模较小,变形自下而上牵引,演化发生所需的时间较短,而深层滑动破坏规模较大,变形自上而下推移,所需时间更长;降雨作用下堆积体岸坡变形破坏可分为软化剥蚀—蠕动变形—明显滑动三个阶段,变形破坏模式表现为雨水入渗→表层饱和→土体软化→饱和区扩大→土体沉降→坡顶裂隙出现→坡脚变形/坡体整体变形→浅层滑面/深层滑面→浅层破坏/深层破坏。     

考虑参数空间变异性的边坡系统可靠度分析

在考虑土体参数空间变异性基础上,提出了基于多重随机响应面法的边坡系统可靠度分析方法,同时建议了一种新的代表性滑动面搜索方法.采用Karhunen-Loève展开方法离散二维相关非高斯随机场,通过Hermite随机多项式展开近似代表性滑动面安全系数与土体参数间的非线性隐式函数关系,在此基础上采用直接蒙特卡洛模拟计算边坡系统失效概率.研究了所提方法在考虑参数空间变异性的边坡系统可靠度分析中的应用.结果表明,提出的基于多重随机响应面法的系统可靠度分析方法为考虑参数空间变异性的边坡系统可靠度问题提供了一条有效的分析途径.提出的代表性滑动面确定方法具有较高的计算精度和效率,无需单独计算滑动面安全系数间的相关性,而且能够有效地计算低概率水平的边坡系统可靠度.边坡系统失效概率随着抗剪强度参数变异性和垂直相关距离的增大而增加、随着抗剪强度参数间负相关性的增加而减小.此外,忽略土体参数空间变异性会明显高估边坡系统失效概率.     

黄土填方边坡物理模拟过程中微结构变形破坏特征研究

在黑方台地区,常年发生大量的黄土滑坡,对黄土滑坡破坏特征的研究有利于黄土滑坡的预测预报。通过物理模拟实验再现了这类滑坡的破坏过程,利用电镜扫描并借助图像处理软件分析了坡体破坏过程中的土体微结构变化特征,并结合直剪试验研究了土体强度变化特征。得到了以下结论,破坏前黄土颗粒的孔隙率在20%-22%之间,破坏后的黄土颗粒孔隙率13%左右。破坏后的黄土强度低于破坏前,内聚力C、内摩擦角Φ均降低。黄土破坏时,颗粒结构重新排列,颗粒间胶结物肢解分散,是孔隙率降低的主要原因。黄土破坏时颗粒结构的改变导致孔隙水压力突增,与宏观变形破坏特征具有一致性,这说明微结构变形破坏特征具有突发性。     

前期降雨作用下边坡滑坡模型试验

为研究前期降雨对边坡稳定性的影响,基于云南省龙江水电站近坝库岸边坡滑坡区实测降雨资料,通过自行研制模型试验装置,进行前期降雨作用下室内边坡滑坡模型试验,分析前期降雨作用下的边坡滑坡特性。研究表明:前期降雨作用是引起边坡滑坡的主要因素,由于前期降雨作用下雨水在边坡坡面进行了充分入渗,导致边坡土体强度减小,引起非饱和土中基质吸力丧失或减小,再次降雨极易引起边坡滑坡;前期降雨作用引起边坡滑坡类型为浅层牵引式滑坡。     

基于时序分析的边坡变形预报与变形行为特征

把数理统计软件Eviews引入岩土工程领域,对东明矿J2边坡监测点高程监测数据分别建立双对数模型、指数模型、线性模型、三阶多项式模型进行回归分析,找出物理量随时间变化的规律,然后通过相关统计学及力学假设,依托现有实测工程数据,建立时序模型并优化之,将经典ARMA模型推广到ARIMA模型,提高了拟合和预测精度;依据所建模型给出位移预报曲线,并探讨了边坡变形行为特征,对揭示边坡系统变形规律,选取最优防护体系具有指导意义,为工程数据分析和数值模拟提供了新思路.     

支护下边坡变形破坏的模拟分析

利用基于强度折减法的RFPA-Slope(Rock Failure Process Analysis)对支护下土质边坡的稳定性进行了模拟分析,直观地得到了坡体的滑移破坏面,并求得安全系数,与对应的无支护下边坡的滑移面模式、安全系数计算结果比较表明:支护措施发挥了很好的作用;对实例的分析说明RFPA-Slope能够较为准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及相应的稳定安全系数,该方法对于复杂的边坡稳定性分析是实用的,特别是边坡破裂过程的模拟对于理解边坡的破坏形成机理具有重要的意义。     

地震和降雨作用下的边坡稳定性分析

降雨及地震往往引起天然边坡及人工边坡的快速滑坡.因此,通过对龙门山中央主断裂附近的典型边坡进行详尽勘察,通过野外调查和室内试验分析,对地震和降雨工况下的边坡稳定性分析评价,研究边坡的稳定性.最后针对边坡的特征,结合具体的工程实际,提出边坡滑坡的防治方案.     

降雨入渗条件下边坡湿陷变形的数值模拟

降雨入渗是边坡发生失稳滑动破坏的主要因素之一为研究降雨入渗条件下边坡湿陷变形的基本特性,采用修正的巴萨罗那模型（BBM）和非饱和多孔介质力学理论,建立了基于弹垫性分析的非饱和流固耦合计算模型,开发相应的有限元程序,进行降雨入渗下非饱和土边坡渗流场和应力场耦合的数值分析,研究了降雨持时、降雨强度以及饱和渗透系数对边坡渗流和变形的影响．结果表明：该计算模型能够很好地反映边坡的湿陷变形特性,最大湿陷变形发生在坡面拐角及坡顶位置．降雨强度和土体饱和渗透系数的大小对边坡内孔压和位移影响显著：在降雨强度小于饱和渗透系数时,坡内孔压及位移随降雨强度的增大而增大;当饱和渗透系数小于且接近降雨强度时,坡内孔压和位移增量明显增大;而当饱和渗透系数远大于或小于降雨强度时,坡内孔压及位移变化量则较小．     

转化型二次失稳边坡变形特征及失稳成因分析 ——以余凯高速RK24滑坡为例

RK24滑坡由浅层滑动逐渐转化为深层滑动,是一个转化型二次失稳边坡典型案例.在RK24滑坡详细调查基础上,研究转化型二次失稳边坡的变形特征与失稳成因,并提出相应的治理措施。结果表明:①合理划分滑体横纵剖面,有限的监测数据能准确反映滑体内部变形情况,变形量差值拐点为滑面,稳定区域局部异常点裂隙发育;②丰富松散物源、优势节理构造提供基础条件,降雨或地震诱发边坡失稳,施工和运营过程中的震动效应促使工程滑坡浅层向深层转化;③工程治理需综合考虑二次滑面深度、失稳原因和既有工程的破坏情况等,由于强降雨导致的二次失稳,需加强排水引流,由于震动效应导致的二次失稳,需二次支挡加固。     

赣南花岗岩风化带岩土体强度特征及边坡破坏模式分析

为研究赣南地区花岗岩风化带岩土体强度特性及边坡破坏模式,采用室内岩矿鉴定、X粉晶衍射试验和电镜扫描等方法对原岩和全风化花岗岩进行矿物成分和微观结构分析,同时通过全风化花岗岩三轴固结不排水剪切试验,中风化花岗岩单轴和三轴试验对风化带岩土体的强度特征和破坏模式进行了研究。结果表明:随着围压增大,全风化花岗岩应力-应变关系发生了转型,破坏模式为先鼓胀再剪切破坏;中风化花岗岩在单轴压缩条件下经历了四个破坏阶段,三轴试验得到岩块的抗剪强度参数,经虎克布朗准则反演得到了岩体的强度参数。结合野外特征,赣南花岗岩风化带岩土体边坡失稳破坏模式主要有5种,其中坡面冲刷破坏占比较大。     

大冶铁矿高陡岩质边坡变形破坏机理分析

大冶铁矿东露天采场F25断裂滑脱带内Ⅳ区滑坡群的变形破坏特征主要表现为大量地裂缝和整体滑坡.文章运用自然历史分析法和工程地质类比法分析了滑坡的变形破坏机理,认为该滑坡群的形成和发展主要受地质构造、地形地貌、水、岩体结构、诱发因素等综合作用的影响;在此基础上运用传递系数法对该滑坡的稳定性进行了定量评价,得出在最不利荷载组合条件下滑坡的稳定性系数为0.989;根据该滑坡群的稳定性现状,提出了以锚杆挂网喷浆支护、嵌缝、设置挡墙等为主的综合防治建议.