高边坡节埋岩体地质力学模型试验研究

按弹塑性体相似判据和破坏阶段相似判据确立相似常数,模拟山体形态、结构面和岩石物理力学性质、地应力、边界条件和埋设测点,建立三维模型,模拟开挖卸荷过程,监测边坡形态、地应力释放和山体应变,认识到边坡变形的主要因素、变形延时和变形量、变形与应力释放的关系及山体应力应变明显变化的范围。     

深凹露天转地下开采高陡边坡变形与破坏规律

以大冶铁矿为工程背景,采用相似材料模型实验和数值模拟计算相结合的方法,对深凹露天转地下开采高陡边坡的变形和破坏规律进行了系统研究.首先,模型相似实验中,采用百分表、压力传感器和近景摄影测量等手段监测模型的应力应变和破坏特征,对围岩位移和破坏裂纹进行系统分析,揭示了高陡边坡的变形和破坏基本规律.其次,采用有限差分软件,从地表沉降量、应力值变化和塑性区分布等方面与相似材料实验结果进行了对比分析.结果表明,高边坡竖向最大沉降为28.2mm,围岩破坏程度随着开采深度的增加递增,塑性区范围不断扩大,剪切破坏主要集中在两侧边坡的边脚部位.相似模型实验和数值模拟相结合可以较好地揭示深凹露天转地下开采过程中高陡边坡的变形和破坏基本特征,是一种较好的理论研究方法.     

土质边坡渐进破坏过程的近似模拟

用有限元强度折减法对边坡进行计算,分析滑动面上典型位置单元应力状态变化规律,建立单元应力状态和边坡整体稳定性之间关系,提出单元失稳判据.将判据的有限元语句程序化,对天然边坡进行有限元强度折减计算,应用所提判据和程序对边坡渐进破坏过程进行有限元数值模拟,采用不同失稳判据和极限平衡法计算结果进行比较,验证了本文单元判据的合理性,本文判据能解释和模拟边坡的渐进破坏过程.将本文方法与位移突变判据结合使用,既能描述边坡渐进破坏,又便于工程中对边坡、基坑工程的安全性进行实时监测与反馈.     

基于PhotoInfor的边坡开挖效应模型试验

为了研究开挖效应对残积土坡坡体内部变形特征及边坡失稳机理的影响,以福宁(福鼎—宁德)高速公路某高路堑边坡为原型,依据相似理论设计地质力学模型所需相似材料及其合理配比,结合自制监测系统和数字照相量测技术,开展基于PhotoInfor的多级边坡开挖效应模型试验研究,分析多级开挖过程中模型边坡坡体位移及应力的变化规律。研究结果表明:开挖过程中边坡坡体变形是由缓慢至加速滑动的渐进过程,坡体中部和坡脚开挖时,坡体内部位移增长速率最快;坡体上部位移大于下部土体位移,且从坡体内部向临空面方向位移逐渐增大;边坡在开挖过程中坡体内部土体应力分布不均,坡脚处应力集中度高,边坡前端推力随着开挖过程逐渐增大;开挖卸载效应打破了边坡原有应力平衡,坡体后缘出现张拉裂隙,裂隙在整个开挖过程中不断发育、扩展和连通,形成贯通裂缝及滑动带,滑动带的形成过程与应力集中→释放→转移→重新调整造成的局部应变集中现象一致;开挖效应具有一定时效性,应力与位移变化并不同步,应变集中具有一定的滞后性,对此类边坡的早期监测,应以水平位移增长速率为控制指标,后期监测应兼顾水平位移和应力水平增长速率,两者缺一不可。该研究成果可为中国东南沿海地区多级边坡开挖的预警监测和支护加固提供重要依据。     

复合材料单向板裂纹尖端的应变能释放率

本文通过将裂纹尖端应力和位移代入应变能释放率的一般公式,推出了线弹性正交异性复合材料单向板非弹性主方向在对称载荷作用下的裂纹尖端应变能释放率的计算公式,给出了相应的应变能释放率断裂判据。作为特例,得到了Ⅰ型裂纹尖端应变能释放率的计算公式和断裂判据。     

相似材料模拟试验中的两个相似问题

目前在相似材料模拟试验中,常采用平面应力模型与平面应变模型两种受力状态。本文在实验室进行模拟试验的基础上,讨论并分析了在用平面应力模型模拟平面应变问题时,如何改变相似材料的弹模,以保持垂直变形的相似;用平面应变模型时,应采取哪些措施,以减少或消除模板摩擦力的影响。     

土体沉降引起地下管线破坏的实验性研究

针对土体沉降引起管线变形破坏这一现象,运用量纲分析原理导出了其相似判据,指出了相似判据的物理意义,并分析了由此相似判据建立起来的模拟实验的数据。随后,运用量纲分析原理给出了模拟实验管道应力值和实际管线变形破坏值之间的换算关系。     

高岭棚洞结构设计

为保护图们至珲春高速公路高岭傍山段的边坡和自然环境,将傍山边坡的锚喷支护与棚洞结构有机结合起来,从而最大限度地保护生态环境并保持山体稳定,避免由于大开挖引起的边坡或山体不稳定而产生的落石、滑坡、滑塌等灾害发生。最不利位置处的平面应变弹性数值模拟分析表明:该种结构体系是合理的,其变形与受力满足相关规范要求。该结构设计采用了适合季冻区的傍山棚洞结构型式和防、排水措施,对季冻区此类结构的建设具有一定的参考     

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.     

露天矿排土场相似材料模型实验研究

为了对元宝山露天矿排土场边坡稳定性作出客观评价,采用相似材料模型实验的方法对排土场进行物理模拟。结果表明：随着排土工作线发展,荷载增加,测点的位移和应力变化特征为：应力趋向负值．出现拉应力,岩体在变形,并且容易破坏,同时位移明显增大。该结论为元宝山露天矿排士场下一步排土方案、边坡监测方案和边坡整治防滑措施的制定提供决策依据。     

岩质边坡稳定性分析理论探讨

近些年来,岩质边坡的变形失稳问题一直备受岩土工作者的关注。通过对岩质边坡在一定地质环境条件下的本构问题研究,利用变形的有限性分析判断边坡是否稳定。结合多目标权重分析模型综合分析边坡失稳的影响因素,通过正交实验推断出各影响因素对边坡变形速率的作用程度,进而对不同边坡进行稳定性评价。通过定性分析与定量分析的结合,并用岩石破坏准则加以判断,对滑坡的区域危险性进行预测,从而得出岩质边坡失稳的危险等级。     

岩石高边坡岩体变形测量分析研究

对龙滩水电站左岸蠕变岩石滑坡体变形及其主要影响因子变化情况进行了测量,测量项目包括地下水位、深部岩体水平变形、岩体分层变形和坡面表面测点水平位移．对测量结果进行分析表明,蠕变体B区岩体主要变形发生在570m高程附近,并受地下水位影响明显;大坝蓄水时,对蠕变体稳定不利．     

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。     

层状岩体边坡粘弹性变形分析

针对层状边坡岩体力学特性的各向异性和流变性，建立了层状岩体流变变形分析的模拟格式，并给出了工程应用实例。     

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。     

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。     

龙滩水电站左坝肩蠕变体B区治理研究及实践

龙滩水电站是目前世界上已建或在建的最高碾压混凝土重力坝.受地形地质条件的限制,左岸地下厂房进水口紧靠已经发生弯曲倾倒变形的反倾向层状结构蠕变岩体,其体积约1200×104m3.主要对B区岩体的倾倒蠕变特性及成因进行分析,通过多方案比较优化研究,确定了以排水为主,压脚治理为辅的综合治理设计方案.为评价治理效果,运用多种方法对边坡的稳定状态进行了数值计算分析,以及对监测资料进行了综合归纳分析,认为:强风化线或蠕变岩体折断面控制着边坡岩体的变形,岩体变形速率逐渐变小,目前已经基本稳定.     

层状边坡岩体结构稳定性位移判据

根据边坡岩体渐进性破坏机理,分析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;以其地质背景及力学作用机制为依据,考虑边坡的材料、变形特点及结构特征,抽象出实际工程中常见的满足岩梁简化条件的各种力学模型.应用后屈曲能量准则,进一步研究结构分叉后平衡路径的演化途径,给出不同约束条件下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.研究表明:该判据真实反映了层状边坡岩体结构由分叉点后屈曲性态到极值点后屈曲性态转化的耦合过程,补充了已有的岩体结构稳定性位移判据理论,可使边坡位移理论的研究进一步工程化.     

“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。     

基于重度增加法的岩坡破坏过程流形元分析

考虑岩体边坡滑动大变形破坏特性和现有研究分析手段,提出利用第一作者团队开发研制的Geo SM A-3D,在现场岩体结构信息采集的基础上,建立岩体边坡空间数值模型,实体表征岩体三维模型;利用现代数值流形法(NMM)模拟岩体大变形破坏分析手段,在块体理论的基础上,运用有限元分析中经常用到的重度增加法,不断增加岩体的重度,直到岩体边坡中的"关键块体"产生滑动,使边坡发生大变形破坏;同时以最危险"关键块体"水平位移随重度增加发生突变为破坏依据,对边坡的安全系数进行评定.实例分析某边坡工程的破坏过程,实现了岩体边坡大变形数字表征,为边坡支护提出解决方案,为工程施工和边坡灾害的处置提供参考和借鉴.