基于3DEC的岩质边坡倾倒破坏稳定性分析

倾倒变形是河谷地区层状岩质边坡失稳的一种典型变形破坏模式。为解决倾倒破坏的稳定性问题,利用3DEC软件在分析块体的运动和变形方面的优势,探讨岩质边坡倾倒破坏失稳动态过程及边坡变形破坏趋势,分析变形破坏关键区域对整个边坡失稳的影响,根据破坏机理进行稳定性分析判断,为治理设计提供依据。实例应用表明,该方法可以直观地模拟倾倒破坏的块体变形和运动特点;数值模拟结果表明,坡面第二级拉裂倾倒区域为变形破坏的关键区域,如继续发展将与后缘沉降区域贯通,边坡将进入失稳破坏阶段。     

基于坡面位移信息的顺层岩质边坡动态稳定性分析

边坡工程监测中,虽然能够准确获得边坡的坡面位移,但却不能直接判断边坡动态稳定性。为此,特建立顺层岩石边坡变形演化过程的数值计算模型,采用FLAC3D内置的遍布节理本构模型模拟岩体,并按强度折减法降低边坡岩体抗剪强度参数,获得边坡空间位移信息及坡面关键点位移-安全系数的相关关系。分析结果表明:边坡体从稳定发展至整体失稳,坡体变形经历了匀速变形、加速变形和剧烈变形3个阶段;关键点位移-安全系数之间具有良好的函数关系;空间位移特征与破坏模式相关,滑移拉裂破坏模式、顺层滑移破坏模式、压溃破坏模式分别从"r"形和三角形发展至整体失稳的"U"形。据此提出顺层岩质边坡动态稳定的位移分析方法。     

对关键块体失稳可能性分析中形状参数的研究

对关键块体的失稳可能性表达式进行了探讨,通过分析认为表达式中应包含形状参数的因素。在和前人的研究成果进行比较后,提出了一种用块体各面面积来表达的形状参数,这一参数可用来判断块体失稳可能性的大小,并以一道路边坡为例进行了计算,并将计算结果和实际统计结果相比较,验证了这一形状参数的表达式,其结果对矿山及道路边坡岩体的稳定性研究具有借鉴意义。     

降雨诱发残积土坡失稳的模型试验

为了研究降雨条件对残积土坡坡体内部变形特征及边坡失稳机理的影响,结合自制监测系统、人工降雨试验及数字照相量测技术,开展不同位置、不同坡度、不同密实度边坡的地质力学模型试验,分析雨水入渗对坡体变形、吸力的影响。指出失稳预警因子应从降雨诱发滑坡失稳机理出发,着重考虑边坡关键位置的力学物理量变化。基于坡体变形和吸力时变规律,提出边坡变形发展的3个阶段;基于不同条件下边坡的失稳破坏过程,揭示降雨诱发残积土坡的失稳模式。试验结果表明：边坡上部土体吸力和变形变化幅度较大,速度较快,而下部土体变化幅度较小,速度较慢;陡坡和高密实度边坡抵抗降雨入渗引起的变形能力强于缓坡和低密实度边坡,由于小孔隙结构发生破坏所需的能量远大于大孔隙结构,导致低密实度、缓坡坡体中部产生的变形大于坡体上部;边坡变形发展阶段为初始蠕变阶段、加速发展阶段、滑动破坏阶段;无支护的边坡,失稳预警因子可选择边坡关键位置处的基质吸力;有支护的边坡,应根据支护结构受力（变形）和边坡关键位置处吸力变化特征来选择预警因子;土坡的失稳模式为坡表冲刷→冲沟、切沟侵蚀→坡脚局部坍塌→破坏范围纵横发展→整体失稳,滑动面深度为1～3 m,该类滑坡应注重坡脚防护,尽可能降低边坡渐进累积破坏的可能性。研究结果可为构建东南沿海地区降雨诱发滑坡预测模型提供重要依据。     

基于位移信息的均质土坡动态稳定性分析

现场位移监测是获得边坡体位移信息的直观手段,但据此不能判断边坡的动态稳定性。为此,基于FLAC3D内置的摩尔-库伦模型,建立典型均质土坡的数值计算模型,采用强度折减法模拟边坡变形发展的全过程,获得均质土坡失稳过程中的变形演化规律,并根据关键点的位移变化过程划分为三个阶段,即匀速变形,加速变形和剧烈变形阶段。最后,从关键点位移变化形态以及空间位移特征分析各变形阶段的特点,进行边坡动态稳定性评价。     

节理发育反倾边坡模拟研究

根据离散单元理论和利用离散块体技术,用离散块体模拟节理发育反倾边坡破坏机理和加固变性过程.将此理论和技术应用于贵阳市乌开公路K44+340～K44+450段右侧滑坡工程,利用强度折减法分析边坡的稳定性;研究了塑性变化范围和发展趋势;同时还利用独有的离散滑动的优势分析软弱结构面上的块体滑移和节理张拉破坏的演变过程.研究结果表明:进行路基开挖岩石坡脚是造成这次滑坡的外因;岩体风化强烈导致节理发育所形成岩体内软弱结构面是边坡失稳下滑的内因;塑性范围随着预应力锚索的加入逐渐缩小范围,在锚索加固区基本消失殆尽;采用强度折减法分析边坡的稳定情况及预应力锚索加固过程中的稳定性变化情况,充分反映和验证了预应力锚索加固岩石边坡对整体稳定性起到了至关重要的作用.     

卡尔沟料场边坡稳定性评价

卡尔沟料场是四川瀑布沟水电站填堆石坝的两大石料场之一。卡尔沟料场边坡岩体较破碎,呈次块状-镶嵌碎裂结构,结构面组合形成大量潜在不稳定块体,尤其是马道以下部位产生大量失稳块体,严重威胁施工安全。本文在阐明研究区工程地质环境条件的基础上,研究了卡尔沟侧900~960m边坡的坡体结构特征;进而讨论边坡已有变形破坏迹象,总结出边坡的变形破坏模式,进行变形破坏机制分析,采用块体理论的分析方法对代表性块体进行了合理的稳定性评价,提出工程建议。     

贵环高速顺层岩质边坡变形机制分析及临滑宏观判据研究

通过对贵环高速公路顺层边坡现场工程地质条件的系统调查,在边坡岩体结构类型、结构面与坡面组合特征、稳定性影响因素分析的基础上,采用有限元数值模拟技术,结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制及临滑宏观判据进行深入探讨。研究结果表明,边坡处于滑移拉裂型滑坡的加速蠕滑阶段,边坡变形受层间软弱夹层及岩体结构控制作用明显,临空面卸荷作用促使岩体张裂隙自软弱夹层处向坡顶面逐渐扩展并贯通,节理切割作用促使边坡滑移块体的形成,静水压力作用促使张裂隙自坡顶面向软弱夹层面逐步张开形成地表水下渗的通道,软弱夹层在地下水软化作用下促使边坡整体失稳,形成边坡滑塌区和变形区;该边坡局部失稳的临滑宏观判据为拉张裂缝距坡顶距离为8.0m,整体失稳的临滑宏观判据为拉张裂缝距坡顶距离为18.0m、滑移块体的厚度为16.0m、裂隙充水比例为80%,为该边坡的临滑预警提供了量化的宏观判据。     

基于分布式光纤感测技术的路基边坡失稳过程试验研究

为了探究路基边坡在附加荷载作用下的变形失稳模式，开发了一套边坡模型试验装置和包含分布式光纤传感技术的测试系统。在边坡内部不同高度植入了应变感测光纤、FBG应变和温度传感器以实时获取边坡模型内部应变分布和发展信息。试验结果表明:基于FBG应变传感器和OBR技术的应变监测数据反映了边坡失稳的过程，与边坡表面位移的观测结果十分一致，根据应变发展信息将路基边坡失稳破坏的过程划分为三个阶段。此外，根据每条监测线路的最大应变位置，定出边坡潜在滑动面的准确位置。     

节理岩体顺倾边坡失稳机理及演化过程研究

本文以节理岩体顺倾边坡五个危险滑面为例,在现场实地调查基础上,对边坡的基本特征和失稳控制影响因素进行了分析研究,结合前人研究的成果,采用工程地质过程机制分析法、赤平投影法、数值模拟法,对边坡失稳机理和演化过程进行了模拟研究。分析和模拟结果表明:节理岩体顺倾边坡主要在重力、溶蚀及开挖作用下形成危岩,危岩主要受破碎的岩体结构和顺坡向的岩层产状控制,岩溶水的存在进一步破坏了岩体的稳定性,促进了危岩的形成。边坡在开挖过程中坡体内部及顶部均产生了向着临空面方向的拉应力和剪应力。随着开挖工作的继续进行,将促进岩体沿着某一层面的滑移式崩塌的发生。     

骊山明圣宫滑坡侵蚀运动过程仿真

在地质调查及边坡岩体结构分析的基础上,对滑坡侵蚀的地质背景及工程地质条件进行了详细的研究。应用极限平衡法进行了稳定性计算,发现明圣宫滑坡侵蚀体处于临界—不稳定状态。利用离散元建立了计算模型,对明圣宫滑坡侵蚀滑动后的运动过程进行仿真模拟。采用离散单元法对滑坡侵蚀运动过程中各演化阶段的平均速度、平均加速度,滑坡侵蚀体后缘、中部、前缘的合力、合力矩进行了分析研究,由此可将滑坡的演化过程划分为4个运动阶段:启动加速阶段、减速运动阶段、振荡运动阶段、减速缓动阶段。     

小净距隧道围岩整体稳定性的下限分析

小净距隧道围岩的整体稳定性分析,目前分析研究比较少。运用边坡稳定性分析适用的强度折减原理进行评价小净距隧道围岩整体稳定性,以围岩塑性区贯通、位移突变或位移超过规范值与计算不收敛3种方法综合作为围岩失稳破坏的判据。通过计算分析可知在不同的折减系数下塑性区贯通基本与位移突变同步,且早于位移超过规范值及计算不收敛。塑性区贯通为围岩破坏失稳的必要非充分条件,故采用塑性区贯通作为强度折减法判据所得为围岩整体稳定性系数的下限解。利用塑性区贯通作为判据,得到戴峪岭2号小净距隧道围岩整体稳定系数下限值约为2．7,表明该隧道具有足够安全储能。     

基于FLAC3D的危岩体高陡边坡稳定性分析

以代表性山区高速公路项目湖南省湘西境内某高速公路一个标段的危岩体边坡为例,通过FLAC3D软件对危岩体边坡进行数值模拟,详细地对研究区危岩体边坡的稳定性进行了分析与评价,通过分析最终的应力、位移、剪切应变等物理量,对3类危岩体的失稳模式进行了验证,结果表明研究区2类典型危岩体（贴坡式、悬挂式）的稳定性均较差,都有脱离母岩而失稳的趋势,因此要对其进行处理。     

单轴压缩下不同长度单裂隙岩体能量损伤演化机制

为探寻裂隙岩体变形破坏过程中内在的能量演化机制,基于岩石能量耗散理论和室内试验数据,研究了单轴压缩条件下单裂隙岩体变形破坏过程中各能量指标（总能量、弹性应变能及耗散能）演化规律,分析了裂隙长度变化对岩样力学特性、破坏模式、各能量指标及峰前能量突变幅度的影响规律。研究结果表明：裂隙岩体的峰值强度、峰值应变及弹性模量均随裂隙长度增大呈逐渐减小趋势,岩样最终的破坏模式主要为拉剪复合破坏;依据岩样变形破坏过程中耗散能演化规律可将裂隙岩体受荷能量损伤划分为初始损伤阶段、稳定损伤阶段、损伤平稳阶段、突变损伤阶段、加速损伤阶段及损伤破坏阶段6个阶段;峰值点岩样的总能量、弹性应变能及耗散能均随裂隙长度的增大而逐渐减小,但耗散能减小幅度最小;储能极限随裂隙长度变化拟合公式符合指数递减规律;岩样峰前能量突变幅度随着裂隙长度的增加而逐渐减小,且能量突变幅度越大,引起裂纹损伤扩展程度越严重。研究成果对于深化认识裂隙岩体的能量演化机制具有重要的理论价值和实际意义。     

基于失稳机制的岩质路基边坡加固方案优化

以边坡失稳的普遍机制为基础,对边坡岩体的应力环境变迁、表生环境下边坡岩体的演化过程及岩质边坡加固方案优化问题进行了初步探讨。结果表明:坡面卸载诱发的应力场变化决定了边坡失稳的必然性,降水起源的地下水是驱动边坡岩体发生渐进性演变的核心因素;应力场恢复和防水是边坡加固方案优选的首要目标;预应力地锚群应成为岩质边坡加固的首选方案;在坡面设置坚固的防水屏障不仅可以遏制岩体表生演化,而且对防止地锚腱体松弛及防腐也是重要的。     

层状岩体边坡变形破坏机理分析

某边坡是典型的倾倒变形体，其变形破坏的本质是近直立的块状板裂化花岗岩，在重力弯矩的作用下产生结构性弯曲，从而显现出倾倒-折断的变形特征。针对边坡的倾倒变形问题，在掌握其基本地质条件的基础上，建立边坡的离散元数值计算模型，通过岩体倾倒变形的基本特征的研究分析，得出了该边坡的变形破坏机理发展过程为:初期倾倒变形发展阶段；倾倒-弯曲变形发展阶段；弯曲-折断破裂发展阶段。     

降雨致滑的土坡体积演化规律研究

前人对滑坡演化划分为蠕动压密、滑动、剧滑和稳定压密四阶段.对于新开挖的土质边坡,若在降雨作用下发展为滑坡,在滑坡演化的蠕动压密阶段存在明显的体积减小,滑坡演化的滑动阶段体积变化不明显.因此,若土坡在降雨作用下持续变形,可将边坡体积变化作为边坡由蠕动压密阶段转化为滑动阶段的判据,据此对边坡危险性进行预警.采用室内地质力学模型模拟了土坡在降雨作用下的失稳过程,坡面位移持续增大,坡体体积先持续减小后渐趋稳定,坡体出现整体失稳,验证了坡体体积减小的终点就是滑坡滑动阶段的起点.     

基于实时位移监测的风化花岗岩边坡安全风险动态调控技术

基于风化花岗岩边坡岩土体特性、开挖过程及防护结构施工工序,确定了边坡施工安全监测的重点部位,建立了以坡体位移监测为核心的自动化安全监测系统。通过安全监测信息反馈对风化花岗岩边坡安全风险进行动态评估,并结合工程实例,提出了边坡施工安全动态调控技术流程。