崩滑体破坏弹冲动力特性研究

三峡库水位变动诱发和加剧了崩滑地质灾害,崩滑体破坏弹冲动力特性亟待研究.针对滑塌式危岩,建立了力学模型,构建了危岩体失稳弹冲动能计算方法;通过数学与物理描述,得到了判别危岩动力失稳的重要指标;指出危岩体动力失稳瞬间系统的临滑聚能将释放并转换为危岩崩落动能,揭示了动力系统能量释放量与弹冲动力参数的关系.     

三峡库区危岩稳定性分析

危岩是三峡库区主要的地质灾害之一，是地层组合、地貌特征、水动力因素及地震等因素耦合异变的结果．按危岩体发生崩塌时可能的失稳破坏模式将危岩分为倾倒式危岩、滑塌式危岩、拉裂式危岩、鼓胀式危岩和错断式危岩5类．笔者根据三峡库区危岩破坏的主要荷载组合，运用极限平衡理论建立了危岩稳定性分析方法．该计算方法已经在三峡库区的危岩稳定性分析及治理工程中得到广泛应用．     

三峡库区危岩链式规律的地貌学解译

危岩的形成、失稳崩塌与运动是三峡库区边坡动力演化过程的主要形式之一,陡崖逆向台阶地貌形迹是危岩阶段性演化的宏观表象。基于对库区内近万个危岩的现场调查并结合地貌分析原理,发现了三峡库区危岩链式规律,包括危岩从坡脚向坡顶逐渐崩落的微观链和从临空面向山体内部后退的宏观链;危岩链式规律可分为仅有一个宏观链简单模式和多个宏观链同时发育的复合嵌套模型;陡崖坡脚岩腔的形成过程及其卸荷效应是三峡库区危岩链式规律的孕育源。     

三峡库区危岩链式规律的地貌学解译

危岩的形成、失稳崩塌与运动是三峡库区边坡动力演化过程的主要形式之一,陡崖逆向台阶地貌形迹是危岩阶段性演化的宏观表象。基于对库区内近万个危岩的现场调查并结合地貌分析原理,发现了三峡库区危岩链式规律,包括危岩从坡脚向坡顶逐渐崩落的微观链和从临空面向山体内部后退的宏观链;危岩链式规律可分为仅有一个宏观链简单模式和多个宏观链同时发育的复合嵌套模型;陡崖坡脚岩腔的形成过程及其卸荷效应是三峡库区危岩链式规律的孕育源。     

芦山地震触发大岩崩滑坡-碎屑流特征与运动过程

"4·20"芦山强烈地震次生地质灾害以崩塌、落石为主,滑坡较不发育,且规模小.但在天全县老场乡大庙村大岩崩却形成了地震灾区唯一一处大规模滑坡:在地震作用下,沿大岩崩单薄山脊两侧各约35.2万和42.0万 m3的强风化白云质灰岩岩体高位、高速滑出,分别沿两侧高速运动,左、右侧沿途分别滑行约504和740 m后与各自主沟道形成撞击爬坡,在春尖窝沟左岸和干沟头主沟右岸爬高分别约35和26 m.随后又各自顺沟而下(沿春尖窝沟滑行763 m,沿干沟头沟滑行409 m),并在干沟头沟撞击点下游409 m处交汇,交汇后由于坡道较缓运动约223 m后停止,在主沟和春尖窝沟各形成8 000和600 m3的小堰塞湖,沿沟因无保护对象而未造成人员和财产损失.在对滑坡现场进行详细地质调查的基础上,结合现场测绘、勘探等手段,对大岩崩滑坡体的基本特征进行了较深入的研究,对滑坡发生及成灾原因进行了初步分析.结果表明,滑源区陡峭单薄山脊的地形条件、风化破碎的白云质灰岩岩体和有利的结构面组合是滑坡发生的基本条件;芦山7.0级地震对滑源区的震动效应是滑坡发生的直接诱因.      

关键块体失稳表征系数与岩坡稳定性评价

建立了一种关键块体判别方法, 实现了岩坡整体稳定性的准定量化评价; 综合考虑关键块体的几何特性和受力特征, 定义了关键块体失稳表征系数; 利用团队自主研发的GeoSMA-3D平台, 开发出基于失稳表征系数的关键块体搜索模块, 可视化了包括块体搜索、可移动块体判断、关键块体确定、块体失稳和滑落的关键块体失稳全过程; 引入层次分析法, 利用关键块体失稳表征系数计算出各关键块体的权重, 应用关键块体的安全系数及其计算权重, 联合确定了岩坡稳定性表征安全系数, 应用关键块体信息定量表征了岩坡的整体稳定性; 提出了一种考虑岩体结构面和关键块体的岩坡稳定性评价方法; 以辽宁省建昌岩坡工程为例, 应用该方法进行了关键块体的确定和可视化再现, 判断了岩坡的整体稳定性, 并与数值流形元法(NMM) 的模拟结果和现场实测结果进行了对比分析, 以验证应用关键块体表征岩坡稳定性评价方法的可行性和适用性。研究结果表明: 控制该岩坡稳定性的关键块体有6个, 基于所提出方法计算的岩坡稳定性表征安全系数为0.566 9 (不稳定岩坡), 与现场监测数据所得结果的相对误差为7.066%;在NMM模拟结果中, 采用安全系数法确定的最不利关键块体的滑落没有引起岩坡失稳, 而基于所提出方法确定的最不利关键块体的滑落导致了岩坡的整体失稳, 因此, 同时考虑关键块体体积和安全系数2个因素的岩坡稳定性评价方法更合理, 基于层次分析法, 应用关键块体信息表征的岩坡稳定性与工程实际吻合。      

超浅埋偏压隧道洞口段施工变形控制

浅埋偏压隧道所处地质环境复杂,隧道围岩强度低、岩体破碎,地下水渗透,易导致围岩失稳。结合月麦岔隧道施工,通过数值模拟分析与现场监控量测,对浅埋偏压段施工围岩变形进行研究。结果得出:隧道开挖后,整个地层由于偏压作用发生了向右的变形,并且反压回填的锚固桩发生了一定的倾斜;隧道各塑性区未连通成片,山体基本处于稳定状态;隧道位移变形呈非对称分布,并且以沉降变形为主。经过衬砌弯矩最大的4个特征点的检算,可发现衬砌截面强度满足规范要求。研究表明:采取的施工方案及支护效果较为理想,变形及沉降量符合要求,可为解决浅埋偏压隧道洞口段施工变形控制问题提供参考。     

微震活动对岩质开挖边坡影响研究

针对贵州省贵安新区清杨路某岩质开挖边坡,为揭示其在开挖过程中内部岩体微震活动的影响,以岩石破裂过程分析系统RFPA2D-SRM为研究手段,分析了静应力作用下的边坡失稳破坏机制;并采用IMS微震设备建立了爆破震动下的边坡微震监测系统。研究结果表明:静应力作用下边坡具有较高的稳定系数;爆破诱发了边坡内部岩体呈长条带分布的大量微震事件产生,最大位移为2.56×10-4m,出现在四级台阶岩体内部,RFPA模拟出的潜在滑移面与微震事件空间分布特征整体上具有良好的一致性。     

危岩研究现状及趋势综述

危岩是山丘地区陡高边坡主要的地质灾害类型之一,多组岩体结构面相互组合构成稳定性较差的岩体称为危岩体,危岩体失稳、运动即为崩塌.笔者基于对国内外大量危岩研究资料的分析,将其研究现状概化为危岩失稳模式、危岩稳定性计算方法及危岩锚固计算方法等三个方面,据此对危岩研究的发展趋势进行探讨.     

三峡库区龚家方强风化泥灰岩顺层岸坡分层剥离模式分析

为研究强风化泥灰岩顺层岸坡分层剥离模式,对龚家方岸坡泥灰岩节理裂隙发育及泥灰岩强风化特性的分析,认为泥灰岩岩块与节理面是构成岸坡分层剥离的基本条件;提出了适用于三峡库区强风化泥灰岩岸坡的分层滑移、分层倾倒和分层滑移-倾倒剥离地质模型;通过静力平衡分析方法建立了岸坡岩块分层滑移及分层倾倒的力学模型及失稳判据。研究表明:龚家方灰岩岩块发生分层滑移的临界角度为15.5°;分层滑移失稳的临界值长高比为2.4;倾倒失稳的临界值接触比为0.27。     

强震下紫坪铺坝前大型古滑坡体变形破坏效应

为探究512汶川地震中几乎所有大型古滑坡堆积体均保持整体稳定,只在局部坡度较陡及陡缓交界处发生滑塌的变形机制,以紫坪铺水利枢纽坝前左岸灯盏坪大型古滑坡堆积体为例,通过现场深孔监测资料及室内数值模拟分析了堆积体地震变形特征及应力应变分布情况.研究表明,灯盏坪古滑坡堆积体位移最大值出现于地表坡缘处,达150 mm;地震主要影响堆积体剪应力分布,造成灯盏坪前缘下部软化带内剪应力集中;基覆界面及微地貌是控制古滑坡体地震变形破坏模式的主导因素,并非所有古滑坡体均会被地震诱发整体复活,灯盏坪堆积体总体地形坡度为20左右,基覆界面倾角为13左右,地震不会触发其整体失稳,只在局部地形陡缓交界处及转折端发生变形破坏.      

高边坡综合治理设计探讨

针对东至至九江高速公路安徽段具有代表性的高边坡进行了分析,根据风化岩质边坡结构面及破坏形式的不同,选取了不同的支护形式。对滑动破坏型高边坡进行了数值分析,结果表明,对滑动破坏型高边坡采用锚杆锚索联合支护时,在边坡中部用预应力锚索支护,不但能有效控制边坡上部的变形,而且能大大减小荷载向下部传递,因此减小边坡下部的位移。通过采用预应力锚索对滑动破坏型边坡主动加固,达到了允许边坡发生一定滑移,充分发挥边坡的自稳能力,并结合全长粘结锚杆支护,达到了经济有效地治理高边坡的目标。     

超浅埋隧道下穿冲沟边坡塌方分析与处治

某铁路隧道在下穿冲沟边坡时出现冒顶。针对该隧道工程的实际情况,建立数值分析模型,采用FLAC3D程序模拟隧道施工力学行为,考虑暴雨积水对围岩的影响,从围岩塑性区分布、位移以及锚杆和超前大管棚内力分布情况分析隧道变形和冒顶发生的原因。结果表明：隧道超浅埋、持续降水积水、围岩力学性质差及施工支护不当导致坍方。结合工程实际提出洞内加固、冲沟边坡加固及开挖控制的综合处治方法,取得了理想的效果,为日后类似工程提供借鉴与参考。     

变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析法

目前浅埋偏压隧道围岩压力主要采用隧规计算方法，而对于左右洞隧道洞门不在同一里程，一侧需要开挖路基边坡，使隧道从自然放坡状态转为邻路基变坡状态的工况，隧规不适用于计算其围岩压力. 依托安徽某高速公路，运用极限平衡原理推导了邻路基变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析解. 计算结果表明:由于变坡的存在，深埋侧修正算法计算竖向围岩压力小于规范法，相对误差为15.98%，水平围岩压力保持不变；浅埋侧修正算法计算竖向围岩压力及水平压力均小于规范法，其竖向压力相对误差为24.93%，水平压力相对误差为5.50%，变坡的存在对浅埋侧影响较大；对比围岩竖向及水平偏压率，有变坡围岩偏压率更大；围岩位移、应力及等效应力，有变坡约为无变坡的1～5倍，围岩及结构更加偏于不安全.      

山区地形对桥位风场影响的数值模拟

为研究山区地形对处于峡谷中桥梁风场特性的影响,以建设在某峡谷中的一座大跨度桥梁为研究背景,利用计算流体力学软件FLUENT,设计了数值模拟方法,对桥址处风场进行计算分析.在利用实验数据验证模拟方法可靠性的基础上,通过不同来流方向的计算结果,分析了山区地形对主梁上顺桥向和横桥向的风速、风攻角及桥位处的平均风剖面分布的影响,以及峡谷效应产生的风速放大系数.研究结果表明:桥位来流方向的高耸山体会影响该侧主梁上水平风速的分布,并在该侧产生向下的风攻角;峡谷内的风剖面下部会发生畸变;特定的来流方向会在跨中产生风速放大效应.      

岩质边坡动力失稳机制及数值模拟研究

在分析岩质边坡动力破坏机制的基础上,采用FLAC3D方法,建立了四川震区理县至小金公路工程中豹子嘴岩质边坡三维数值模型.以永久位移作为评价指标,在对四川5.12汶川MS8.0大地震中理县地震台实测地震波校正的基础上,对该岩质边坡在地震荷载作用下的动力稳定性进行了数值模拟.计算结果表明,该岩质边坡在地震荷载作用下并未出现明显的拉应力区,主要以＂压-剪＂破坏模式为主,由于边坡内部分布的应力并不大,该边坡总体上仍为较稳定边坡;在地震荷载作用下,边坡位移呈现出明显的分层现象,位移分布总体上呈现由坡内向坡外、由坡底向坡顶逐步增大的趋势.考虑到地震动力作用下边坡的永久位移偏大,且边坡坡脚处出现了应力集中,应增设SNS主动防护网及矮脚墙进行防护.     

偏压地形下大断面隧道进洞技术

云桂铁路达康隧道出口段为三线隧道,位于偏压地形中,由于隧道跨度大、仰坡高且石质破碎,地质构造复杂,进洞时受到滑坡、剥落、崩塌等边坡变形破坏的威胁。通过对三种施工方法的分析、对比,得出了这种偏压大断面隧道进洞的较为合理的明洞暗进法施工方案。实施过程中进洞施工比较顺利,没有发生大的塌方、滑坡,保证了施工安全,缩短了工期,取得了较好的经济效益和社会效益。     

岩质边坡崩塌破坏的潜在危险性预测

崩塌是指在陡峻边坡发生的一种突然而又急剧的动力地质现象,即在地势陡峻、地质条件复杂的边坡上,岩体、土体在自重和外力的支配下,突然脱离母岩（土）体而急剧地倾倒呈翻滚、跳跃状的一种破坏。大型崩塌不仅可以成段毁坏铁路、公路和各类建筑物,而且会造成严重的人身伤亡事故,给国家和人民带来巨大经济损失。通过分析崩塌落石的运动形式和受力情况,为崩塌的评价和处理提供参考依据。     

基于ANN下的岩质路堑深边坡稳定性评价

在综合分析岩质路堑深边坡变形破坏模式的基础上 ,提出评价岩体边坡工程稳定性的指标 ;讨论了神经网络在岩质路堑深边坡稳定性评价中的应用 ,提出了基于 ANN下路堑深边坡稳定性评价的方法 ;通过样本训练和实例预测评价结果表明 ,该方法是有效、可行的     

三向应力下典型岩石破坏预警及峰后特性

为探讨岩石在三向应力下的变形、破坏规律及其峰后本构模型,对不同围压下石灰岩和砂岩进行了三 轴压缩全过程试验,分析了2种典型岩石的变形、破坏规律和峰前、峰后承载能力与变形之间的关系,在此基础 上建立了岩石的本构模型.研究结果表明:石灰岩在低围压下易于发生失稳破坏,在高围压下较难发生失稳破 坏,围压的增大对岩爆有一定抑制作用;同种岩石峰值应力时对应的环向应变不随围压的改变而改变,近似为一 定值,可以将其作为岩石破坏的一个预警指标;石灰岩的剪胀效应发生在破坏后,而砂岩在轴向应力达到其峰值 的70%左右时就开始出现剪胀;岩石峰后应力与其承载能力相等,由侧向变形控制,随侧向变形增大逐渐衰减 至残余强度;基于本构模型的计算结果与三轴压缩试验结果吻合较好.