缓倾角层状岩体边坡链式演化规律

砂岩-泥岩及灰岩-泥岩等软硬相间的缓倾角层状岩体边坡呈现多台阶倒梯形特征.运用地貌学方法揭示了缓倾角层状岩体边坡链式演化规律,包括危岩块从坡脚向坡顶逐渐形成、崩落演化的微观链和从边坡临空面逐渐向山体内部阶段性后退的宏观链,可分为仅有一个宏观链的简单模式和多个宏观链同时存在的复合嵌套模式.泥岩和砂岩、灰岩等软硬岩石之间的差异风化孕发了陡崖底部的岩腔,内部泥岩的应力风化加速了岩腔发育.岩腔是链式演化规律的源动力,将边坡链式演化机制分为岩腔形成机制、基座压裂破坏机制和危岩坠落机制.基于极限平衡理论建立了第一个微观链危岩体后部主控结构面顶端开裂与岩腔深度之间的量化关系.     

一种典型岸坡集中卸荷带发育特征的工程地质研究

在对区域地质背景、构造演化特征及河谷演化历史分析的基础上,对宽阔盆地峡谷岸坡形成的深部拉裂、卸荷带发育分布特征、成因机理进行了研究。结果表明,岸坡集中卸荷带发育的拉裂缝均陡倾坡内或倾坡外,属岸坡卸荷变形的范畴,是在早期区域性垂向卸荷的基础上伴随峡谷岸坡形成过程中应力释放、在原有构造结构面基础上形成的浅表生改造的产物。     

西南某水电站河谷应力场数值模拟与岸坡卸荷分析

通过西南某水电站河谷演化的三维数值模拟,从时间和空间上展示了随着河谷下切演化,高边坡,尤其是左岸高边坡内部应力的演化过程,客观地揭示了岸坡卸荷过程与深裂缝的形成机理.计算结果表明,左岸深裂缝是高陡河谷岸坡在地应力释放情形下,受坡体内部岩体结构控制而产生的深部拉裂所致,是高地应力区深切峡谷强烈卸荷的典型表现.     

类土质岸坡雪崩式破坏机制研究——以三峡库区龚家方岸坡为例

【目的】水库岸坡破坏机制是库岸地质减灾的重要科学问题。【方法】以三峡库区龚家方岸坡为例,采用现场勘查和模型实验方法,探讨类土质岸坡破坏机制问题。【结果】现场勘查结果表明,类土质岸坡破坏的地质基础包括两方面:一是岸坡由灰岩、泥灰岩、白云岩、页岩、片麻岩、板岩等并富含蒙脱石和伊利石亲水性矿物的碎裂岩体组成;二是岸坡卸荷作用强烈,卸荷结构面岩桥区段是岸坡破坏的关键环节。模型实验结果表明,类土体渗透性良好,水库蓄水初期库水进入岸坡后地下水在类土体空隙内产生明显的紊流作用,孔隙水压力波动特征明显。【结论】水库蓄水浸泡条件下岸坡卸荷结构面岩桥区段抗剪强度参数劣化作用和水库蓄水初期岸坡内孔隙水压力波动作用是类土质岸坡发生雪崩式破坏的物 理机制。
     

某含软弱夹层顺层岸坡应力位移特征数值模拟

以三峡库区某含软弱夹层顺层岸坡为例,通过三维有限元数值模拟,研究未蓄水和蓄水至175 m高程时,软弱夹层对岸坡岩体应力、位移的影响以及软弱夹层的位移特征.数值模拟结果表明:1)库区蓄水至175m时,该岸坡岩体水平方向位移增大0.097～0.005 m,竖向位移增大0.055～0.025 m;2)由外向里,岸坡4层软弱夹层的水平方向最大位移分别增大0.099 m、0.097 m、0.092 m和0.075 m,竖向最大位移分别增大0.080 m、0.079 m、0.071 m和0.057 m;3)第四层软弱夹层以外的岸坡岩体变形较协调,这一软弱夹层是岸坡潜在的最危险的破坏面;4)岸坡沿不同软弱夹层破坏时的最危险剪出高程分别在145.0 m、125.0 m、101.5 m和101.5 m附近.     

三峡库区秭归碎屑岩岸坡消落带岩体劣化特性研究

岸坡消落带岩体劣化对岸稳定性演化和岸坡再造具有不利影响.三峡库区岸坡消落带长期处于145～175 m库水位升降环境,以三峡库区碎屑岩岸坡消落带岩体为研究对象,采取野外调查与测绘、室内试验、消落带岩体与未受库水位影响的自然风化区岩体的“比拟法”等综合方法,总结了碎屑岩岸坡消落带岩体劣化特征,基于消落带岩体劣化宏观现象,提出了碎屑岩岸坡消落带岩体的劣化模式,分析了碎屑岩岸坡消落带岩体劣化水动力作用机制.结果表明：岸坡消落带岩体劣化与岸坡结构、工程地质岩组和岩性具有明显的相关性.库水位升降水动力作用是诱发消落带岩体劣化的主要水动力条件.     

深切河谷岸坡层状岩体倾倒变形演化过程及机理分析

深切河谷岸坡的层状岩体在河流长期的侵蚀作用下,会产生大量的倾倒变形破坏,给工程建设造成极大的困扰.以黑河库区和镇安县倾倒变形边坡为例,使用DDA模拟了河流侵蚀作用下边坡的倾倒变形过程,探究了深切河谷岸坡岩体倾倒变形的演化过程和机理,取得如下成果：(1)揭示了黑河库区和镇安县边坡发生倾倒变形的主要原因;(2)对河流侵蚀作用下中厚层和薄层岩体边坡倾倒变形过程进行划分,薄层岩体边坡倾倒变形过程中会出现爬坡效应;(3)坡脚的结构面强度变大,坡顶应力释放导致的主应力方向发生偏转是边坡发生倾倒变形的根本原因,倾倒变形的模式则是由剪应力分布情况决定的;(4)对中厚层岩体倾倒变形边坡进行锚索支护模拟,相较于预测工况,计算后边坡各处的位移明显减少,从坡顶到坡脚施加的锚索的锚固力逐渐减小.     

水布垭坝区岸坡卸荷带特性及数值仿真研究

围绕水布垭工程坝区岸坡卸荷带类型划分及其成因数值仿真，开展了工种地质调查，岩石力学内外测试和试验，数值模拟分析和工程应用的研究。在大量野外工作及理论分析的基础上，初步揭示了岸坡卸荷岩体的工程地质特性及岩石力学性质，模拟再现了坝区卸荷带的发育机制，建立了卸荷的概化地质结构模型，已为工程应用。     

川东南灰岩地区陡高边坡的地貌演化研究——以重庆市金佛山甄子岩为例

【目的】四川盆地东南部灰岩陡高边坡十分发育,研究其地貌演化规律有助于推动防灾减灾学科的发展。【方法】以南川金佛山甄子岩为例,用地貌学方法分析了该地区地貌演化过程。【结果】甄子岩地貌具有阶梯状层状地貌特征,存在两级显著的夷平面,两级陡崖短期内局部后退,较长时间尺度表现为两级陡崖平行后退。由软、硬岩性组合的的两级陡崖上发育了大量的危岩,由于多因素影响,侧向卸荷、软、硬岩组合及外力地质作用使甄子岩陡崖上危岩体形成具有3种典型结构面,即水平状原生结构面、顶部坡肩卸荷拉裂面及底部软、硬岩界面的拉裂面,使危岩体具有类砌体结构面特征,其破坏具有塔状压裂座溃破坏、板状倾倒式破坏及塑流-拉裂破坏3种典型破坏模式。新构造运动、长江水系归并重组的过程中对川东南的地貌进行了明显的改造,在外力地质作用下加剧陡崖边坡的演化。【结论】研究成果为进一步研究灰岩陡崖演化的力学机制提供重要的科学依据。
     

川东南灰岩地区陡高边坡的地貌演化研究——以重庆市金佛山甄子岩为例

【目的】四川盆地东南部灰岩陡高边坡十分发育,研究其地貌演化规律有助于推动防灾减灾学科的发展。【方法】以南川金佛山甄子岩为例,用地貌学方法分析了该地区地貌演化过程。【结果】甄子岩地貌具有阶梯状层状地貌特征,存在两级显著的夷平面,两级陡崖短期内局部后退,较长时间尺度表现为两级陡崖平行后退。由软、硬岩性组合的的两级陡崖上发育了大量的危岩,由于多因素影响,侧向卸荷、软、硬岩组合及外力地质作用使甄子岩陡崖上危岩体形成具有3种典型结构面,即水平状原生结构面、顶部坡肩卸荷拉裂面及底部软、硬岩界面的拉裂面,使危岩体具有类砌体结构面特征,其破坏具有塔状压裂座溃破坏、板状倾倒式破坏及塑流-拉裂破坏3种典型破坏模式。新构造运动、长江水系归并重组的过程中对川东南的地貌进行了明显的改造,在外力地质作用下加剧陡崖边坡的演化。【结论】研究成果为进一步研究灰岩陡崖演化的力学机制提供重要的科学依据。     

“采空区”控制型高斜坡变形破坏研究

煤矿开采导致的矿山地质灾害发生特征在贵州山区具有相似性。基于贵州省纳雍县中岭高斜坡的坡体特征及变形机制分析,建立了中岭高边坡演化机制概念模型,其演化过程分为2个阶段：即压缩倾倒变形阶段和采空区沉陷-倾倒-拉裂阶段。采用数值分析方法对中岭边坡煤矿上方的观察节点位移进行开采过程中的全过程模拟,节点运动规律对崩塌发生位置和范围能做出很好的解释。陡～极陡坡体下部矿层遭受回踩后,易形成采空区控制型崩塌。陡坡段存在软岩夹层时,坡面会因差异风化而出现凹岩腔,从而在坡面上出现局部倒悬坡,受采空区影响区岩体结构面向上贯通,造成倒悬体成为危岩体。     

川藏铁路折多山隧道进口岩崩运动特征及防治措施

川藏铁路折多山隧道进口沟槽两侧岩屑坡大量发育,岩屑坡失稳破坏形成崩塌滚石灾害,严重威胁铁路安全。通过现场调查、理论分析、数值模拟以及力学分析综合评价洞口岩屑坡的形成因素、运动特征及危害,提出了可行的治理方案。为预测和评估折多山隧道进口上部危岩崩塌体的运动过程及影响,基于三维真实地形,考虑不同位置的岩体崩塌运动,建立了危岩体三维离散元模型,得到了洞顶危岩崩塌体的运动特征以及最危险的岩屑坡整体失稳的运动特征。此外,基于数值模拟的结果,通过理论分析,计算了最不利情况下的崩塌落石路径及冲击能量,得到了隧道洞口的危岩体的影响范围。最后,根据隧道洞口危岩及岩屑坡的分布区域及运动特征,提出了"以防为主,防挡结合"的综合治理方案。     

水库蓄水土质岸坡拉剪断裂破坏机制研究

基于土体结构特征从土体宏微观变化、岸坡变形、掏空等方面解释了水库蓄水期间土体浸泡软化机制。采用断裂力学方法推导求证了土质岸坡浸泡软化拉剪断裂破坏机制,并将土质岸坡浸泡软化拉剪断裂破坏进一步分为基座软化拉剪破坏模式和基座掏空拉剪破坏模式,给出了两种破坏模式的地貌演绎过程。通过建立两种破坏模式的物理模型和力学模型,从断裂力学角度推导出了潜在坍塌体裂缝尖端应力强度因子表达式。算例分析表明,土质岸坡破坏表现为显著的浸泡拉剪断裂破坏模式,并讨论了潜在坍塌体长度、高度、裂缝角度以及裂缝垂直长度对应力强度因子的影响。土体断裂韧度较小,导致岸坡坍塌体规模不大,土质岸坡的浸泡软化整体滑移破坏往往是滞后的,通常岸坡先局部软化,基座变形后发生塌岸破坏,后续上覆岸坡失去支撑发生整体式滑移。     

水库蓄水土质岸坡拉剪断裂破坏机制研究

基于土体结构特征从土体宏微观变化、岸坡变形、掏空等方面解释了水库蓄水期间土体浸泡软化机制。采用断裂力学方法推导求证了土质岸坡浸泡软化拉剪断裂破坏机制,并将土质岸坡浸泡软化拉剪断裂破坏进一步分为基座软化拉剪破坏模式和基座掏空拉剪破坏模式,给出了两种破坏模式的地貌演绎过程。通过建立两种破坏模式的物理模型和力学模型,从断裂力学角度推导出了潜在坍塌体裂缝尖端应力强度因子表达式。算例分析表明,土质岸坡破坏表现为显著的浸泡拉剪断裂破坏模式,并讨论了潜在坍塌体长度、高度、裂缝角度以及裂缝垂直长度对应力强度因子的影响。土体断裂韧度较小,导致岸坡坍塌体规模不大,土质岸坡的浸泡软化整体滑移破坏往往是滞后的,通常岸坡先局部软化,基座变形后发生塌岸破坏,后续上覆岸坡失去支撑发生整体式滑移。
     

断续裂隙岩体在单向压缩应力状态下的强度与能量特征

【目的】三峡库区边坡岩体内常含断续裂隙,研究探讨这些断续裂隙岩体在压缩应力状态下的岩体强度特征和能量特征,可为三峡库区的防灾减灾提供理论支持。【方法】利用RFPA软件对含不同中、缓裂隙倾角和连通裂隙贯通度变化的岩体在单向压缩应力状态下进行数值模拟试验,分析断续裂隙岩体的强度、声发射能量特征及能量损伤系数特征。【结果】1） 断续裂隙岩体的应力 应变曲线在峰值强度后呈现“台阶式下降”现象,它的峰值强度和峰值应变基本呈2个“V”字型,随着裂隙贯通度的增加,峰值强度低值由裂隙倾角20°向30°转变;2） 选取裂隙贯通度25%的中、缓倾角断续裂隙岩样和完整岩样在破坏过程中的声发射能量,发现裂隙倾角小于20°的前期积累能量的低频次很突出,在达到峰值强度后会经历第二次声发射能量爆发;3） 对于岩体变形破坏阶段的能量损伤系数,在应力峰值前,裂隙贯通度25%岩体的值小于0.1,仅完整岩样的值达0.1,峰后阶段该值急剧上升达到0.8,特别是经历峰后能量释放平台后该值陡升。【结论】研究结果揭示了间断裂隙岩体破坏过程中的强度特征与能量特征,可为三峡库区高边坡断续共线裂隙岩体的合理防治提供重要理论依据。     

贵州凤冈梯子岩危岩体形成机理及稳定性分析

梯子岩危岩体位于凤冈县土溪镇,受河流下切的影响,坡体卸荷产生一系列变形。同时,常年性岩溶水对危岩体的冲蚀和梯子岩公路的通车,加剧了危岩体的不稳定性,为当地居民的生命财产安全埋下了巨大隐患。本文在野外调查的基础上,深入分析其形成机理,模拟其发展演变过程,运用极限平衡理论对其稳定性进行计算,并提出相应的防御对策。     

某水电站枢纽区左岸自然边坡危岩体的发育特征及失稳模式分类研究

四川省某水电站枢纽区左岸自然边坡高陡,花岗岩侵入体中发育两陡一缓3组优势结构面,陡倾角断层较为发育;表部岩体多为次块~镶嵌结构,高位为碎裂~板裂结构,受裂隙切割,岸坡表部危岩体发育。采用现场地质辨识及三维激光扫描技术等手段,较为准确得量测到危岩体的分布范围、规模及切割面产状等。通过综合分析,将危岩体的失稳模式分为6类:悬挂坠落式,贴坡滑塌式,倾倒折断式,砌块式,楔形滑移式,孤立滚落式。危岩体发育特征及失稳模式分类的研究对于危岩体的治理具有重要意义。     

金沙江宜宾-白鹤滩段岸坡类型与稳定性

在现场调研和深入研究宜宾-白鹤滩段岸坡地质背景和岩体力学环境备件的基础上,根据岸坡岩土体的结构特征和地形特征,将金沙江宜宾-白鹤滩段约410km长的沿江地带岸坡类型划分为4个大类9个亚类9个小类,并详细阐述了各类岸坡发育分布特征与稳定性状况．结果表明,顺向等倾岸坡和斜向倾内层状岸坡是滑坡的易发地段,而崩塌则在陡倾内层状和斜向倾内层状岸坡中最易发生;变形体主要集中发育于平缓倾内层状岸坡和中一陡倾外层状岸坡．研究结果对金沙江宜宾-白鹤滩段岸坡稳定性评价和岸坡失稳的预测和防治具有重要的实际应用价值,可为“西电东送”重点工程区岸坡失稳的预测和防治提供了科学的地质依据．     

不同蓄水速度条件下库区岸坡变形体渗流特征研究

介绍了西藏某水库库区岸坡变形体的工程地质条件,建立了变形体渗流场数值模拟模型,确定了数值模拟计算参数;其次,基于非饱和渗流理论,分析和研究了不同蓄水速度下库区岸坡变形体的渗流场变化特征,得出按4种不同速度蓄水时,水库库区岸坡变形体内部渗流场变化存在明显的时效性和非线性特征,且蓄水速度越大,非线性渗流特征越明显;4种速度蓄水引起的库水位抬升均对靠近库岸浅表层处的局部渗流场影响最大,对岸坡深部基岩处的局部渗流影响基本无影响;4种蓄水速度主要影响库区岸坡变形体内部渗流场的变化过程,对渗流场的始末状态影响不大.     

锦屏一级水电站猴子坡危岩区稳定性研究

锦屏一级水电站枢纽区发育多处危岩,2012年7月22日猴子坡危岩区发生了约8 000 m3的局部崩塌,造成缆机平台破坏与一桥梁损毁,对工程的施工与永久运营构成重大威胁。因此在详细地质调查的基础上,分析了该区危岩体经主动网治理后以滑移-拉裂为主要变形特征的失稳破坏模式。运用极限平衡理论建立了快捷、有效的岩体稳定性判别公式;并在反演危岩体的失稳破坏过程中,针对滚石运动采用恢复系数法计算滚石速度,以及滚石击毁桥梁的最小等效半径。研究表明,主动网上滞留的岩块与降雨是诱发岩体失稳破坏的主导因素。当主动网上滞留岩块重力达到一定程度时(G2/G1=0.11),在暴雨工况下危岩体失稳破坏的概率将会急剧上升;反算出滚石运动到桥面的速度为48.05 m/s,从而推算出滚石击毁桥梁的最小等效半径为1.45 m,为后续防护提供借鉴参考。