道路边坡危岩落石运动路径研究

为了研究公路边坡落石灾害的危害程度和危害风险,利用数值分析手法计算了危岩落石在沿坡面的完整运动路径。根据边坡坡度、落石和山坡面的减衰系数、落石速度等,提出一种减衰反弹接触法(DROM)的落石运动路径分析手法,以探究落石的运动特征、方向和角速度。考虑落石为多边体的非质点刚体,利用刚性的回转运动建立非质点的运动方程式。在二维落石运动路径的实例数值分析中,明确了落石水平垂直方向的运动路径、角速度和跳跃高度,为防灾减灾的工程措施提供必要的计算数据。     

落石灾害空间预测方法研究

对落石灾害进行准确空间预测,关键是求出落石最后一次与斜坡碰撞后的速度。基于落石的初始运动状态和成因,将落石类型概化为三种运动形式和六种基本破坏类型;结合运动过程可进一步划分,考虑斜坡形态,认为落石运动为坠落、滑落、斜抛、滚落和碰撞等状态复杂组合,对碰撞阶段进行详细分析,进而求出落石发生一种或多种运动后的速度,推求崩落距离;最后通过实例计算,验证了该法的合理性,为落石灾害的防治设计提供了依据。     

基于尺寸效应的节理岩体隧道开挖稳定性分析

节理岩体的开挖力学响应具有显著的尺寸效应,这对于研究隧道稳定性非常重要。运用离散单元法,模拟了相同隧道尺度条件下不同节理间距的4组情况。研究结果表明:①随着岩体节理间距减小,围岩结构类型由整体块状逐步转化为碎裂状,随之出现岩块松动脱落;②围岩塑性区、应力松动区以及节理张开区具有相似的分布规律,均随着节理间距减小而增大,但发生岩块松动脱落之前的尺寸效应不明显;③节理剪切滑移破坏区比张开区和岩体塑性区更大,且具有更加明显的尺寸效应,适合作为节理岩体隧道稳定性的判别指标。     

岩块受震滑动之临界加速度研究

受地形影响及隧道进洞位置限制,隧道洞中常有边坡稳定的问题存在.尤其在地震力之作用下,可能因岩石边坡表面之关键岩块滑移,进而导致坡面后方大规模坡体崩坏而肇灾.如能分析该类岩块受地震作用之运动行为,将可作为判断边坡受地震作用下之稳定性分析之参考依据.根据Newmark(1965)提出的滑动块体法,其说明了影响块体滑动之重要因子为「临界加速度」.因此,在利用此法进行岩石边坡块体受到地震力影响的滑动分析时,需先针对临界加速度进行研究.然而,滑动块体法定义的临界加速度为最大静摩擦角之函数,直接应用于工程上恐有过于保守之虞.本研究旨在利用小型振动台物理模型试验进行临界加速度之量测,进而了解实际滑动面之临界加速度与理论值之差异,并提供后续研究之参考.     

软岩隧道大变形机理分析

围岩大变形是软岩隧道建设中的常见灾害,由此引起初支破坏、工程延期、造价增加,给施工安全带来较大威胁。以十房高速公路通省隧道大变形为背景,从岩性、岩体塑性变形、地应力等方面分析软岩隧道的变形机理,并利用FLAC3D模拟通省隧道的开挖支护和围岩变形过程,最后提出了应对大变形的控制措施,以期减少灾害、指导施工。     

高应力软岩隧道破裂碎胀米级大变形机理研究

深埋高应力软弱围岩频繁遭遇米级剧烈大变形灾害，但却面临其大变形灾变机理和过程认识不清等问题。采用有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)研究了高应力软弱围岩的破裂碎胀大变形过程，并研究了地应力量值、侧压系数和隧道断面形状对大变形灾变机制的影响。结果表明：(1)高应力软岩隧道大变形灾变力学机理为隧道开挖卸荷导致围岩产生破裂块体的碎胀性变形；(2)围岩大变形过程中的裂隙扩展过程、应力场和位移场结果表明，在静水压力状态下，围岩主要产生共轭剪切破坏，破裂的块体沿着主剪切带发生滑移并伴随着剪胀现象和翻转运动，使得块体间产生大量空隙，这些碎裂块体向隧道空间移动造成了隧道断面的急剧缩小，以致发生米级剧烈大变形灾害；(3)随着地应力量值的增加，围岩破裂程度和隧道表面最大位移迅速增大，后者呈现明显的非线性特征，而损伤破裂区半径增长较为平缓，当垂直地应力高达约58 MPa时，剧烈位移区内的岩体难以形成主剪切裂隙带，极为破碎的岩块呈整体向隧道内挤压态势，并产生大量空隙，造成隧道断面面积的急剧缩小；(4)在静水压力状态下，正方形隧道只对裂隙起裂、剧烈位移区形状和该区域内岩体位移模式产生影响，而在剧烈位移区范...     

软岩力学参数对隧道力学特征响应的敏感性分析

围岩物理力学参数是隧道稳定的关键影响因素,为了解武当群片岩力学参数对隧道施工力学的作用效果,采用现场实测与数值计算相结合的方式,进行各力学参数(包括弹性模量E、泊松比μ、粘聚力c、内摩擦角ψ)对围岩初期衬砌力学特征的敏感性分析.结果表明:隧道洞周位移受E影响最大,其次为μ,且二者敏感度远大于c、ψ的敏感度;洞周偏应力对c、ψ的增减尤为敏感;参数对衬砌内力的敏感度从大到小依次是:E＞μ＞c＞ψ.该研究结果可为软岩隧道结构设计、施工监测、灾害处理等提供参考.     

泸州岩窝头古滑坡群稳定性分析及防治措施研究

以四川泸州岩窝头滑坡为例,研究了泸州山区大型滑古坡群变形破坏机理及复活成因。根据详细地质勘查,结合岩土体工程地质特性和变形破坏特征,得出了滑坡复活失稳的主要诱因为地下水;通过定性及定量分析,对不同工况下的坡体稳定性进行计算和评价,依据评价结果,提出了工程防治宜采用的治理方案。     

基于透明土的隧道突泥破坏特征试验研究

为探究不同致灾介质和地下水体量条件下隧道突泥灾害的灾变机制,利用透明土材料开展了全可视化突泥室内模拟试验,并利用PFC-CFD方法开展数值模拟试验对室内试验结果进行验证。论证了透明土材料用于岩土室内试验的可行性,克服了传统突泥试验的"黑箱"问题,分析了隧道突泥灾害的破坏形态,提出了刻画灾害破坏形态的抛物线旋转体形态模型;研究了介质内部位移场演化规律;发现了突泥扰动区,探究灾害真实影响区域的变化规律,最终从灾害的破坏形态、演化过程和影响区域等破坏特征角度揭示了隧道突泥灾害的灾变机制。研究结果表明：突泥灾害的破坏形态呈明显的抛物线旋转体状,且致灾介质和地下水的体量对灾害破坏形态的形态类型无影响。除因介质涌出形成直接破坏区外,突泥灾害还导致未突出介质中形成扰动区,破坏区和扰动区联合构成了灾害真实影响区;破坏区和扰动区均随致灾介质和地下水体量的增加呈扩展趋势,但破坏区范围受致灾介质体量影响显著,而扰动区范围则受地下水体量影响显著;突泥灾害演化过程分为介质启动运移、临空面形成、介质整体迁移和灾害渐停4个阶段,灾害过程中突泥量依次呈现启动、加速、缓慢和稳定的时变特征,突泥口应力呈现急剧上升、持续波动、缓慢下降的演化特征。     

浅埋偏压隧道围岩渐进破坏机制分析

为了研究浅埋偏压隧道围岩的渐进破坏过程和破坏模式,为隧道支护参数的确定提供依据。运用自行研制的隧道模型试验装置,对浅埋偏压工况下单洞及小净距隧道的破坏过程和破坏模式进行研究。研究表明:浅埋偏压隧道的破坏模式可以看作岩体在重力作用下的坍塌破坏,且浅埋偏压隧道的偏压角度和围岩的力学参数决定了破坏体的规模和范围,破坏体的范围主要受偏压角度的影响。