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。     

边坡的变形和破坏类型分析

随着社会进步及经济发展,越来越多地在工程活动中涉及边坡工程问题,通过长期的工程实践,工程地质工作者已对边坡工程形成了比较完善的理论体系,并通过理论对人类工程活动,进行有效地指导。岩坡的破坏类型从形态上来看可分为岩崩和岩滑两种。岩崩一般发生在边坡过陡的岩坡中,这时大块的岩体与岩坡分离而向前倾倒,或者坡顶岩体因某种原因脱落而在坡脚下堆积,它经常产生于坡顶裂隙发育的地方。其起因或由于风化等原因减弱了节理面的凝聚力,或由于雨水进入裂隙产生水压力所致;或者也可能由于气温变化、冻融松动岩石的结果;其它如植物根造成膨胀压力、地震、雷击等都可造成岩崩现象。     

基于离散元方法的预制裂纹扩展过程分析

对预制裂纹花岗岩试件进行了单轴压缩试验,得出了不同裂纹倾角下的岩石强度与弹性模量变化规律.建立了不同裂纹倾角下的岩石颗粒流计算模型,并根据室内试验结果标定了计算模型的细观参数.通过编制FISH语言提取了裂纹扩展过程中的裂纹信息,并进行了详细分析.研究结果表明:随着预制裂纹倾角的增大,裂纹起裂应力、起裂角不断增大,裂纹扩展由最初的翼型裂纹占主导向次生裂纹占主导转变;通过定义的裂纹聚集系数分析得出随着裂纹倾角的增大,裂纹聚集系数曲线由光滑变得曲折,裂纹扩展路径由集中向分散过渡.     

基于三维离散元的弃渣边坡变形过程模拟

以某隧道弃渣边坡为研究对象,采用野外调查、室内试验等方法对弃渣体的力学参数和坡体结构特征进行测定与分析,利用三维离散元软件 PFC3D 对弃渣边坡变形至滑动过程进行数值模拟。结果表明：(1)弃渣体由几乎无黏结的碎石块组成,运用线性模型能够符合实际情况。采用筛分测定的级配与概化形状后生成的颗粒簇模拟弃渣碎石较为合理。(2)弃渣边坡下部的碎石位移增加最快,上部的碎石位移次之。边坡的变形范围从坡体下部与上部向坡体中部扩张,变形区域在中部连为一体。坡表开始滑动时,弃渣边坡变形区域与地面的夹角约等于弃渣碎石自然休止角。(3)变形区分界面发生“台阶-圆弧-台阶-圆弧”的变化并向坡内扩展,在此过程中坡体表面碎石的位移最先达到失稳临界点,失稳时碎石顺着坡面逐层滑动。     

基于离散元的边坡弯曲倾倒渐进破坏特征分析

发生弯曲倾倒的边坡一般存在一组优势的陡倾不连续面,岩层在自重或外力作用下向临空面弯曲变形,表现出明显的柔性特征。基于物理模型试验建立了相应的离散元计算模型,模拟了边坡弯曲倾倒的渐进失稳过程,系统剖析了岩体弯曲倾倒的力学机制和破坏特征。结果显示,塑性区贯通是边坡弯曲倾倒失稳的必要非充分条件,悬臂岩柱在弯折过程中其内部应力表现出明显的不均匀性。进一步探讨了关键力学参数对倾倒破坏面的影响规律,具体表现为破坏面倾角随节理摩擦角的增大而增大,而节理黏聚力和岩体抗拉强度对其影响并不显著。研究成果可为倾倒边坡的分析设计提供科学参考。     

山区公路边坡变形破坏的防治措施

信阳位于大别山,正大力推行村村通公路建设。但是很多公路位于山区,边坡开挖工程较多,开挖前后边坡变形较大,现简要介绍几种边坡变形防治措施。     

结构的三维非线性界面元分析

评价了用于含软弱夹层岩体弹塑性分析时常用的Ｇｏｏｄｍａｎ单元及其变形形式的单元。结合界面元法的特点，在单元交界面上引入了能模拟材料弹性及塑性变形的弹簧及滑块元件，使界面元法很好地解决了材料的弹塑性分析而无需另设置任何形式的夹层单元。文中导出了反映层状岩体横观各向同性材料的界面应力公式和非线性界面元的计算公式，并制了相应的计算程序。数值考题表明，将界面元法用于材料的非线性分析，尤其对含有各种节理面的     

炭质泥岩软弱夹层岩质边坡稳定性影响因素分析

为探究软弱夹层对岩质边坡稳定性的影响规律,采用自编的强度折减程序对多种工况下单因素变化的边坡稳定性进行了数值计算,并通过极差分析法设置正交试验对边坡稳定性多因素敏感性展开了分析。结果表明:软弱夹层空间位置分布和抗剪强度指标对边坡稳定性影响程度依次为软弱夹层的倾角、内摩擦角、黏聚力、厚度;当软弱夹层的倾角在25°~60°范围内变化时,边坡的安全系数变化曲线大致呈开口向上的抛物线,抛物线顶点位于软弱夹层45°倾角处,此时边坡的稳定性最差,在实际工程中应特别注意此类软弱夹层边坡的失稳问题。     

软弱夹层岩质顺向边坡变形机理及防治对策研究——以贵阳高新收费站边坡为例

以贵阳高新收费站边坡工程为研究对象,对边坡的地形地貌、构造、岩性、水文地质、风化作用等因素进行详细的研究,综合分析边坡工程地质条件,对变形机理进行深入剖析,在此基础上采用数值模拟。结果表明:边坡处于蠕滑-拉裂-滑移型滑坡的初始阶段;防治重点是控制边坡的变形,监测结果表明,达到边坡治理的目的。     

高频振动沉桩的离散元模拟分析

应用平面颗粒离散元软件PFC2D对高频振动沉桩过程进行数值模拟分析,在细观颗粒运动层面上研究高频振动沉桩的机理,得到了桩侧摩阻力的分布变化规律,分析了贯入深度和贯入速率随时间变化规律,提出了"贯入平台期"的概念,并从能量传递和能量平衡角度分析了出现的原因,研究总结了桩周土颗粒的运动规律。结果表明:贯入度一定时,侧摩阻力随深度增加,到一定深度趋于定值;贯入度变化时,同一深度处侧摩阻力随最终贯入度增加而退化。高频振动沉桩贯入速度快,最大贯入速率能达到0.38 m/s,其中贯入平台期的出现是由于振动锤系统传递到桩的能量不足以克服贯入阻力并引起土颗粒共振。高频振动沉桩引起桩周土颗粒运动按区域分布各有特点。     

露天煤矿边坡中软弱夹层的蠕动变形特性分析

软弱夹层非线性蠕动变形特征分析,明确了其力学强度的变化、本构关系的非线性特征·根据老化理论提出了软弱夹层的一般流变方程,确定由等速蠕变向加速蠕变过渡的临界应变量作为破坏时刻的破坏应变量,从而建立长期抗剪强度与应力作用时间变化的关系,对于非稳定蠕动变形,等速蠕变阶段的应变速率与剪应力超过长期极限强度的程度有关,对软弱夹层抗剪强度随时间降低的特性研究为蠕动边坡动态稳定性理论分析提供了依据     

岩质边坡稳定性分析中地震波理论的应用研究

基于地震波通过结构面时的反射折射理论,探讨位移反射系数与地震波入射角的关系,建立一定条件下边坡稳定性的地震波入射角判据;同时认为,当前常用的莫尔强度准则不适合作为地震荷载作用下岩体破坏的判断依据,并针对地震荷载对莫尔强度准则进行修正.     

基于离散元方法斜碰落石冲击力的研究

落石灾害往往给交通基础设施、过往车辆、行人等造成极大地威胁。落石冲击力是落石灾害防护结构设计的主要荷载,因此,对落石冲击力进行深入研究能为防护结构的设计提供理论参考。本文对比分析了PFC3D模型与现有落石冲击力公式计算结果差异,并采用离散元程序,对落石不同半径、不同角度地冲击作用进行了数值模拟。结果表明：PFC3D离散元程序能够用于落石冲击力的计算;在冲击能量相同的情况下,落石斜碰作用冲击力不及正碰作用,当冲击角度α>50°时,斜碰作用冲击力与正碰作用冲击力相差变小;并且落石冲击力切向分量随着角度先增加后减小,角度越缓,落石冲击力主要由切向力控制。当斜碰垂直分速度与正碰速度相同的情况下,斜碰冲击角度越缓,落石冲击力反而越大,切向力占比越大。本文的研究结果可为落石斜碰作用下防护结构的设计提供参考。     

五盂高速公路顺层岩质边坡变形破坏模型试验

为揭示开挖和降雨对顺层岩质边坡稳定性的影响,以山西五盂高速公路顺层岩质边坡为对象,通过大型物理模型试验研究了含软弱结构面顺层岩质边坡在开挖及降雨条件下的变形机理.研究结果表明:降雨条件下,含单层软弱结构面边坡主要表现为沿软弱结构面的多级牵引式滑动破坏;含双层软弱结构面顺层岩质边坡滑动破坏受降雨的诱发作用更为明显,其中软弱结构面作用主要表现为两方面,一方面为雨水对结构面本身的软化使其强度降低从而形成滑带,另一方面为软弱结构面的存在减弱了雨水向下层岩体的入渗,导致其上覆岩体迅速饱和,强度急剧降低,上覆破碎岩体沿滑动面发生大规模的整体破坏.可见强降雨是此类边坡破坏的主要诱发因素也是重要的致灾因素.     

节理边坡渗流离散元模拟及边坡可靠性分析

采用定性研究和定量分析相结合的方法，对地下水对节理边坡稳定性的影响进行了较为全面的研究。首先采用离散元方法进行了节理边坡地下水流动的数值模拟；其次用不确定性方法——模糊点估计方法对有水和无水作用两种情况下的边坡稳定性进行了模糊随机可靠性对比分析。研究表明，地下水的存在使边坡的破坏面积增大，破坏概率剧增，边坡可靠性指标极大地降低，因此地下水对节理边坡稳定性具有不可忽视的作用。     

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.     

边坡破坏机制的离散元法研究

通过两个模型实验结果与计算结果的对照,验证了离散元法用于边坡分析的可行性,揭示了边坡破坏的机制,指出块体边坡内的应力分布是不连续的,并发现块体组合边坡内应力核存在的现象。     

某公路边坡稳定性分析

边坡安全系数是评价边坡安全性的一个重要指标。本文利用ANSYS软件建模功能与FLAC3D软件基于Mohr-Coulomb屈服准则的功能模拟多种岩性边坡在开挖后的受力状况并且计算安全系数,进而分析和评价边坡的安全性,从而设立支护,对支护效果进行分析。最后得出FLAC3D可以很好地模拟边坡的受力情况和边坡的安全系数大于1并不能说明边坡局部不发生塑性变形。     

公路隧道边坡变形监测与分析

文章对隧道边坡的变形原因进行了分析,对滑坡工程治理前后的变形进行了监测,并就监测数据进行了分析,对顺层岩石滑坡采用钢管注浆和锚索框架的加固效果进行了比较,得出了一些有益的结论。     

三峡库区公路路堑边坡破坏机理分析

针对三峡库区公路中存在的散体结构岩石(残坡积土)路堑边坡,残坡积土是一种岩、土混合体,由岩石经巨烈的地质构造作用和风化作用而形成,是一种非均质材料,其力学性质及应力一应变本构关系呈现出明显的连续介质材料特性,土、石比例的变化将导致力学参数的改变,对残坡积土的本构关系不产生影响,本文根据有限元法在分析连续介质材料时适宜性好的特点,对残坡积土路堑边坡破坏机理进行分析研究。