路基高陡边坡稳定性有限元分析

利用有限元数值分析方法对长白山区路基高陡边坡岩体崩塌、落石的稳定性进行了研究 ,在分析路基高陡边坡岩体应力分布基础上 ,提出了由于边坡岩体软弱岩层在上覆硬岩的压力作用下产生蠕变 ,从而很大程度上影响整个边坡稳定性的结论 ,为以后的高陡边坡工程设计与施工提供参考依据     

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．     

高山峡谷地区坝陵河大桥西岸边坡稳定性及工程效应

坝陵河大桥地处高山峡谷地区,西岸是坡高300 m的顺向坡,为了保证大桥顺利施工和长期运行,准确评价西岸边坡在降雨、大桥荷载、地震作用下的稳定性显得尤为重要.首先对西岸边坡的结构类型、结构面与坡面的组合、岩体风化及物理力学性质等特征进行了研究;然后在边坡岩体质量分级基础上,进行了降雨条件下自然边坡稳定性研究;最后利用FLAC3D数值模拟软件,对自然边坡在自重、大桥荷载和地震作用下的工程效应进行了分析.工程效应研究结果表明,桥位具备建桥条件.     

城市建筑边坡稳定性有限差分法数值模拟分析

基于理想的弹塑性本构模型和莫尔库伦准则,运用有限差分法、岩体力学理论及强度折减原理,对城市建筑边坡在坡顶荷载作用下不同开挖阶段的应力、变形及边坡的稳定性问题进行了数值模拟分析.分析结果表明:由于坡顶荷载作用,边坡潜在滑动面比理论值倾斜度高,坡体出现两个明显的应力集中的破坏带,一个在开挖的坡脚,一个在已建建筑的外侧,且在坡顶荷载以下,位移趋势出现突变,迅速增大,数值模拟很好反应了建筑边坡在开挖及支护的各个阶段的安全稳定状态,模拟显示,此加固措施效果较好.     

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。     

岩体力学参数优化算法在动力响应求解中的应用

在动荷载作用下,边坡内部岩体参数将随之发生动态变化.许多数值模拟研究中选取计算参数的依据不够充分或者较为模糊,工程计算中一般根据经验将静态弹性模量值增大,这将导致计算结果很难吻合实际情况.如能较为准确地把握岩体力学参数在动荷载作用下的变化规律,在数值模拟中选取适当的力学参数进行计算,可极大地提高数值模拟的可靠性.因此,本文以振动台物理模拟试验结果为基础,结合拟合优度算法提出动荷载作用下层状岩质边坡内部力学参数的优化公式,合理修正数值模拟中选取的力学参数值.利用FLAC3D差分软件对优化后的数值模型进行验证计算,计算结果和试验结果较为吻合.该优化方法可以在有限试验的基础上,结合数值模拟方法较为精准地计算多种拓展的概念模型,更好地分析地震动作用下不同内部结构的复杂地质边坡动力响应变化规律.     

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.     

陡高边坡拉平势场力问题

陡高边坡区具有一定强度的拉平势场力,其特性一般被边坡岩体重力所掩盖,影响了对边坡态势特征的正确认识,边坡拉平势场力,由近期侵蚀夷平面以下岩体自重新派生的水平分力、太阳辐射能对边坡岩体形成的温差应力、地下水压力三者耦事组成,并偕岩体重力对边坡产生作用,依据其作用所形成边坡应力状态,与边坡岩体顺卸荷向的力学特性对比,可确定边坡的变形与稳定情况;并依据工程与建筑物结构要求确定防治的优化措施,基于对三峡工程永久船闸陡高边坡关键技术课题攻关研究,结合天生桥（Ⅱ）水电站厂房后坡、五强溪水电站左岸船闸边坡研究,提出的思路与作法,适宜于西部大开发中的陡高边坡工程研究的参考。     

锦屏电站坝区Ⅰ类结构面地质－力学特征研究

根据四川锦屏Ⅰ级水电站坝区岩体结构弱面（带）实地调查、测绘资料，对结构面类型，主要结构面分布特征、形态特征及结构面隙间物质结构和物理力学特征进行了分析，获得了许多重要成果。这些成果为坝区岩体分类、质量评价、各类岩体物理力学参数的确定、坝区高陡边坡变形破坏及稳定性评价提供了重要依据     

高陡岩体边坡工程反馈设计理论与方法研究

论述了岩石工程设计理论与方法基本问题，分析了岩体高陡边坡工程设计特点，并详细介绍了作者所开发的“高陡边坡岩体工程动态反馈设计系统”软件设计情况。     

朱昌河特大桥4#主墩基础边坡岩体稳定性的数值模拟分析

利用岩土工程软件FLAC-3D对朱昌河特大桥4#主墩基础边坡岩体在自然条件下,桩及承台施工过程、锚杆(索)加固过程以及施加设计荷载状态下的变形及稳定性进行了三维数值模拟分析。结果表明:在上述条件下,4#主墩基础边坡岩体是稳定的,水平位移量和垂直位移量均在设计范围以内。从长远来看,为确保大桥的安全运行,对4#主墩基础边坡进行加固是必要的。     

库水升降作用下高陡岩质边坡稳定性分析研究

为有效分析库水升降作用下库岸边坡稳定性,以三山岛金矿的仓上露天坑尾矿库高陡岩质边坡为依托背景,选取库岸边坡岩样分别进行自然状态下和不同“饱水-失水”循环次数下的单轴抗拉强度试验、单轴抗压强度试验。考虑“饱水-失水”循环对岩石的损伤影响,在广义Hoek-Brown强度准则的基础上,引入了“饱水-失水”循环作用后岩石单轴抗压强度累积损伤率,对Hoek-Brown强度准则进行了改进,确定了库岸边坡的岩体力学参数。以此为基础,利用FLAC3D数值分析软件对库岸边坡进行稳定性分析研究。结果表明：库水升降作用对库岸边坡岩体物理力学性质的损伤作用十分明显,随库水升降循环次数的增多,库岸边坡岩体力学参数不断劣化。数值模拟监测情况与实际工程的位移监测数据对比分析整体误差较小,证明岩体力学参数计算的可靠性,以此为基础计算得库岸边坡将在经历30次“饱水-失水”循环作用后最终破坏失稳。其所得结论能够为类似边坡工程的稳定性分析提供参考与指导。     

顺层边坡岩体结构稳定性位移判据的研究

针对顺层岩质边坡．概括出实际边坡工程中常见的几种破坏形式，以其地质背景及力学作用机制为依据，抽象出了不同约束条件下岩梁结构简化分析模型。利用梁板屈曲理论，讨论了岩梁变形的前屈曲状态和后屈曲状态的分叉特性，建立了岩层结构发生灾变的判据。利用文中理论方法及所建立的位移判据，并结合工程现场有效的量测手段，可方便、有效的判定岩质顺层边坡的稳定性。     

岩体边坡水平位移影响因素的数据挖掘方法研究

影响高边坡岩体安全稳定性的因素较多。为了更好地研究影响边坡稳定因素的敏感性,从边坡安全监控分析的角度对岩体边坡外观测点水平位移,进行了影响因素聚类分析。应用Clementine软件对岩体边坡外观测点水平位移进行了影响因素关联挖掘。以开挖、降雨、时效和支护作为边坡岩体的荷载集,以边坡岩体外观测点水平位移作为响应集,得出对岩体水平位移影响程度大小排序依次为监测时间、坡表开挖强度、硐室开挖强度、降雨强度、锚杆支护强度和锚索支护强度的结论。根据分析结果可以在控制边坡岩体变形时抓住主要矛盾,为监测分析和工程决策提供依据。     

板裂介质岩体边坡的后屈曲性态

应用板裂边坡介质力学计算模型,在边坡岩体屈曲性态和变形因素分析的基础上,研究了层状边坡在分叉点附近的邻域,探讨了结构分叉后平衡路径的演化途径;应用后屈曲能量准则建立的平衡稳定模态幅值方程,充分考虑屈曲岩层自重的法向分力对边坡稳定性的影响,得到一般情况下板裂介质岩体边坡溃屈极限长度方程;给出了任意倾斜角度边坡溃屈极限长度和模态幅值的极值,并以此作为岩体边坡稳定性的位移判剧.研究表明:分叉点附近的邻域与边坡坡角、岩体材料及结构几何特征有关;边坡从初始屈曲到后屈曲的变形过程中,只有当正则因子改变正负号时,系统才会从一个状态突跳至另一个状态;而由坡角确定的剖分因子始终控制着系统状态变量与载荷的对应关系,并有利于边坡岩体结构的稳定.图1,参12.     

爆破扰动下露天矿边坡岩体力学参数确定

 在矿山巷道工程和边坡工程稳定性分析中,岩体力学参数选取会对结果产生重大影响。通过现场大型原位试验方法可以确定出符合工程实际的岩体力学参数,但存在工程浩大、费用高昂,受到多种环境和技术条件限制。一般采用Hoek-Browm准则对室内岩块试验获得的力学参数进行工程处理,常用的Hoek-Brown准则在处理边坡岩石力学参数都是忽略爆破震动对露天矿边坡的影响,而爆破扰动是影响稳定性和岩体力学参数的主要因素。利用非线性方程来表征受扰动修正系数K_m、K_s与完整性系数K_v之间的关系,建立了Hoek-Brown准则经验参数m_b、s的一种改进取值方法。以新疆东戈壁露天矿东边坡为例,采用Hoek-Brown准则爆破扰动下的修正公式及前人公式进行分析计算,结果表明,由该方法确定的介于扰动和未扰动之间的岩体力学参数更符合实际。     

桥梁工程施工及运营对岩体边坡稳定性的数值分析

使用强度折减法、Mohr-Coulomb破坏准则和有限元分析方法, 对岩体边坡在群桩施工前后、桥墩和桥梁施工时及运营荷载作用下的稳定性进行了数值模拟. 模拟时, 根据现有规范计算列车运营对桥墩顶部的竖向活载和制动力, 并根据岩土层分布建立了桥墩所在岩体边坡的3维几何模型, 研究了桥梁工程施工及运营的不同工况对岩体边坡稳定性的影响. 研究结果表明, 群桩施工前后边坡稳定性安全系数分别为1.35和1.63; 桥墩高度为6.0, 12.0, 18.0, 22.5 m时边坡稳定性安全系数分别为1.61, 1.60, 1.58, 1.57; 桥梁施工结束时及列车荷载作用下的边坡稳定性安全系数分别为1.55和1.53; 随着桥墩和桥梁施工荷载的增加, 岩体边坡中塑性区Mises等效应力逐渐增大, 边坡稳定性逐渐降低. 该结果对不同工况下岩体边坡中的桥梁工程设计和施工具有一定的参考价值.     

基于有限元极限分析的桩基础荷载下边坡稳定性

为探讨桩基础荷载作用下边坡稳定性变化的一般规律，提出相应的稳定性系数计算方法. 首先，概述有限元极限分析方法，并引入某陡坡段桩基础工程实例，验证了该数值分析方法的合理性；其次，通过对桩顶水平荷载、黏聚力、桩坡相对位置等因素进行归一化处理，给出了不同工况时桩基础荷载下边坡稳定性系数计算方法，并将其以表格形式表示；然后，在探究桩基础荷载下边坡破坏模式的同时，引入荷载影响因子表征桩顶水平荷载对边坡稳定性系数的影响，并提出了桩基础荷载下边坡稳定性系数半理论半经验方法；最后，探讨了桩顶水平荷载、边坡坡比、内摩擦角、黏聚力及桩坡相对位置对边坡稳定性系数的影响. 结果表明边坡稳定性系数与内摩擦角及黏聚力正相关，与桩顶水平荷载负相关.以上分析可为陡坡段桥梁工程设计提供参考，具有一定的理论及工程应用价值.     

冻融循环作用下白云岩边坡的稳定性分析

为了探究季冻区白云岩边坡在冻融循环作用下的失稳机理,通过白云岩完整岩样的室内快速冻融循环试验、声速测试试验和单轴压缩试验,获得了不同循环次数后岩块的物理力学性质参数,结合广义Hoek-Brown岩体强度准则,利用冻融岩样的纵波波速量化冻融裂隙岩体的地质强度指标GSI和冻融扰动因子Dn,实现了将岩块的冻融力学参数向边坡裂隙岩体冻融力学参数的转化,并分析比较了岩体各参数的冻融劣化效应,最后以河北省北部山区某白云岩高边坡为背景,利用FLAC3D分析了边坡在冻融效应下的循序破坏机理。结果表明：边坡岩体的各项力学性质参数在冻融作用下均呈指数型下降趋势,其中岩体破碎度的冻融劣化效应最强;剪切塑性区主要在边坡的冻融层中产生和扩展,坡脚处的受损和变形最严重,边坡冻融破坏模式主要为表层碎裂岩块的崩落和沿冻融交界面的浅层滑塌。可见,冻融白云岩边坡的防护方案宜优先考虑从提升岩体完整性的角度入手并选用施工扰动较小的支护体系,以避免因施工扰动而造成浅层风化堆积体的滑塌。