地震荷载下岩质边坡动力失稳机制及影响因素分析

在分析岩质边坡动力破坏机制的基础上,实地调研5.12大地震后汶川震区道路沿线的边坡地质灾害分布,其边坡动力失稳主要受地形地貌及地质构造等因素的影响,沿发震断层长轴方向的地质灾害点数目明显比垂直于断层的短轴方向多;地震滑坡、崩塌等地质灾害在该区域分布上以沿河流水系呈线状分布;地震引发的滑坡多集中在坡度20°～50°范围的边坡上,开始滑动的位置大多发育在边坡的中上部。此外,地震引发的滑坡、崩塌的分布与地质构造关系也非常密切,距离发震断层越近,滑坡、崩塌出现的密度就越大;上盘区域内滑坡、崩塌的出现密度及震害程度都远远大于下盘区域,并存在明显的优势滑动效应;发震断层端部、错落、转折等尖端部位在错断过程中,能量释放最为强烈,这些部位的地质灾害发育较为集中。     

岩质边坡滑坡整治中锚杆加固的设计应用

针对某高速公路沿线开挖边坡的滑动受力特点,以岩质斜坡的稳定性分析理论为基础,采用有限元法对施工过程进行了模拟分析;由反分析结果得到了岩体的计算参数,利用锚杆技术对文中的岩石边坡进行了加固设计,并得出了一些有益的体会。     

岩质边坡滑坡整治中锚杆加固的设计应用

针对某高速公路沿线开挖边坡的滑动受力特点,以岩质斜坡的稳定性分析理论为基础,采用有限元法对施工过程进行了模拟分析;由反分析结果得到了岩体的计算参数,利用锚杆技术对文中的岩石边坡进行了加固设计,并得出了一些有益的体会.     

偏远山区混合堆积体边坡失稳加固处置研究

依托澜沧江沿江公路边坡工程实例,分析边坡混合堆积体特点及失稳变形特征,运用强度折减法原理和Midas GTS/NX有限元软件对边坡变形失稳过程、逐级开挖防护过程进行对比模拟分析;研究混合堆积体边坡失稳变形演化机制,模拟锚杆框架、锚索地梁、调整纵坡路基填筑等加固处治效果。     

岩质边坡的稳定性分析及加固效应研究

该文以某高速公路软弱夹层岩质边坡为研究对象,采用有限差分程序FLAC3D对含有软弱夹层的岩质边坡进行稳定性研究,并从抗滑移稳定性系数、位移、最大不平衡力、剪切应变增量和速度矢量5个方面对比分析预应力锚索和抗滑桩的加固效应.研究成果可以为类似岩质边坡工程的稳定性分析和加固措施的选择提供借鉴经验.     

岩质边坡锚杆(索)框架梁加固的数值模拟

采用一维弹塑性锚索单元及三维弹塑性锚杆单元与三维线弹性梁单元耦合的方法,模拟边坡工程中的锚杆框架、预应力锚索框架以及它们与加固岩体的相互作用,对西攀高速公路K132岩质高边坡加固进行了方案的评价比选。结果表明,与锚杆框架梁相似,无框架的锚杆加固方案能对坡体浅部位移及应力场有所改进,不同的是,锚杆框架能够显著限制坡体表面变形;预应力锚索框架体系中,锚索的布置及预应力设计值在较大范围内显著影响坡体内部的位移及应力场的分布。因此,预应力锚索框架梁方案是提高K132岩质高边坡稳定性的首选方法之一。     

基于变形响应率的路堑边坡失稳预报研究

岩土体的变形可以视为广义荷载作用下的响应,在布置了大量位移观测仪器的边坡上选择变形稳定的测点为参考点,将参考点的位移变化视为荷载变化过程。计算出边坡其余部位的测点相对于参考点的变形响应率,通过响应率的变化趋势来判断边坡不同部位的稳定状况。当响应率较小时,说明变形正常;若某测点的响应率突然增加,说明该位置很有可能发生局部失稳破坏。通过对某高速公路沿线路堑高边坡的实例研究表明,变形响应率的波动情况与边坡实际状态的变化基本一致,响应率大的部位发生了塌滑。     

上硬下软岩质边坡破坏特征及加固措施

为了探讨龙源电厂场区道路工程中,上硬下软结构边坡破坏特征和加固措施,运用数值模拟分析了边坡开挖对此类坡体结构坡体变形及坡体应力的影响,并结合工程实例分析此类边坡变形特征和加固措施。结果表明:①上硬下软的坡体结构以及上部硬岩结构面的发育是坡体变形失稳的主要内在因素。坡体开挖后临空面的形成是坡体变形失稳的必要条件;②为防止坡体结构为上硬下软的边坡破坏,必须加固软岩,防止软岩变形,稳固坡脚。     

公路岩质边坡稳定性评价的能量法研究

针对公路岩质边坡稳定性分析评价问题,根据能量法原理和塑性极限分析上限定理,建立了岩质边坡平面滑动的屈服机构.在刚塑性假定条件下,视岩质边坡的滑体为刚体,没有内能耗散,视滑面为塑性区,能量耗散主要集中在滑面上,根据能量法可以得到简化后的虚功率方程.综合考虑作用在岩质边坡上的后缘裂缝静水压力、沿滑面扬压力、重力、水平地震惯性力、锚固力等外力,按照强度折减法,推导得出了公路岩质边坡稳定性评价的能量法上限解.通过典型算例,将能量法上限解和刚体极限平衡法稳定系数计算结果进行了对比分析.     

基于工程模糊集理论的边坡治理方案优化

根据影响边坡治理决策的定量指标(安全稳定系数、期望造价)和定性指标(施工难易程度、边坡治理效果和环境扰动大小),建立各指标的模糊判断矩阵,并将定性指标转换为模糊值,有效组合主、客观权重,建立基于工程模糊集理论的边坡治理方案优化模型。以商州至漫川公路危岩斜坡的防护为例,详细地分析了该方法的应用。计算结果表明:该模型能避免决策或评价结果的主观随意性,减少了目标的客观权重与实际情况之间的误差,符合人工决策的一般过程,较易体现专家的意见和边坡的客观实际情况,有利于提高边坡治理方案优化的决策精度。模型适应性较强,计算量小,有利于推广应用。     

顺层岩质斜坡溃曲破坏机理的力学分析

分析顺层岩质斜坡的溃曲破坏模式,建立力学模型,运用梁板理论分析斜坡滑移弯曲变形破坏的机理。计算挠曲曲线的理论解,得出岩质斜坡发生溃曲破坏的临界坡长。以某桥基斜坡为工程实例,计算斜坡在天然、暴雨、暴雨+地震3种工况下的临界坡长,发现雨水和地震对斜坡临界长度有较大的影响。研究对深入理解该类斜坡的变形破坏具有参考价值。     

地震作用下的层状岩质边坡块状-弯曲倾倒解析分析

为了进行地震作用下块状-弯曲倾倒破坏边坡的稳定性评价,基于极限平衡理论,运用逐步分析方法,建立了地震荷载作用下块状-弯曲倾倒破坏的地质力学模型,并推导出了地震荷载作用下块状-弯曲倾倒破坏的解析公式,分析了地震荷载对岩质反倾边坡稳定性和破坏模式的影响。采用边坡几何力学参数、潜在破坏岩块编号及地震影响系数作为稳定分析中的变量,运用MATLAB编写了求解不同变量下的边坡安全系数和破坏模式的计算程序,此外,还将该方法与传递系数法、数值模拟结果进行了对比分析。研究结果表明：随着地震惯性力的增大,边坡稳定性逐渐下降;部分相邻块体的潜在破坏模式不同,滑移破坏和倾倒破坏交叉出现,但随着地震影响系数的增大,整体破坏模式逐渐由倾倒破坏转变为滑移破坏;随切坡角度增加,边坡的稳定性下降,较易发生倾倒破坏;不同地震影响系数下岩层厚度对边坡的影响不同。     

预应力锚索群锚锚固边坡均质岩体的室内模型试验研究

为研究预应力锚索群锚锚固实体均质岩体边坡的群锚效应及锚索的布置方案,针对预应力群锚锚索锚固后的边坡均质岩体进行了室内模型试验。根据多种群锚方案试件的试验结果,研究了预应力群锚锚索锚固均质岩体模型的强度变形特征。通过试验中不同间距群锚中的单锚对模型试件强度变形的不同影响,研究了模型试件中所体现出的群锚效应。最后得出了与群锚效应相关的可供工程参考的相关结论。     

用离散元法研究锚索锚杆联合加固边坡的机理

采用离散单元法深入研究了高陡岩石边坡在未加固、锚杆加固、锚索加固和长锚索短锚杆联合加固情况下,边坡岩体中的塑性区和应力场分布特征,从力学机制上阐述了长锚索短锚杆联合加固高陡岩石边坡的机理。结果表明:锚索锚杆联合加固边坡,能改变岩体较大范围内应力场分布,减少应力集中的区域和降低应力集中程度;在锚索间布置的锚杆,强化了局部的岩体强度,使得形成的“加固梁壳”更有利于坡体稳定。     

顺层缓倾复合介质边坡水力驱动型滑移破坏机制研究

为了对水力作用下顺层缓倾复合介质边坡稳定性进行定量研究,以沪蓉高速公路彭家湾某同类边坡为例,基于极限分析上限法原理建立针对性的简化力学计算模型。首先,根据位移协调条件以及塑性力学关联流动法则,构建出一个机构允许的应变速度场;其次,根据流体力学原理,在Hoek和Bray假设的基础上,建立适合顺层缓倾复合介质边坡的水压分布模型。通过边坡内水压分布特性分析,得出水力作用（潜滑面扬压力、潜滑面动水压、后缘张裂隙静水压）均与后缘张裂隙内充水高度直接相关;在此基础上,分别建立临界充水高度与临界降雨强度表示的边坡滑移失稳判据。通过该力学模型,计算工程案例边坡滑坡时后缘张裂隙临界充水高度值与临界降雨强度值,确定边坡滑移失稳时滑移面具体位置,并进行边坡稳定性的敏感性因素探讨。研究结果表明：当后缘水位达到临界充水高度或降雨强度达到临界值时,边坡沿着稳定性系数最小的潜滑面发生滑移破坏;底层滑体厚度仅影响底层滑体的稳定性;岩层倾角小于15°时,各潜滑面稳定性受倾角影响较大;水力作用下边坡稳定性下降主要由潜滑面扬压力与张裂隙静水压引起,动水压几乎没有影响。     

基于虚拟试验的边坡失稳概率分析方法

针对边坡稳定性分析中,极限平衡条分法得出的边坡稳定性系数表达式是一个高度非线性方程而导致可靠度计算无法进行的问题,按照复杂结构稳定可靠度求解思路,建立了以条分模式稳定性系数计算作为虚拟试验,以二次多项式为验算点逼近过渡函数,依据基本随机变量分析边坡稳定失效概率的方法。以陈祖煜-摩根斯坦边坡条分模式为例,阐明了在新方法中可靠度指标计算的步骤和精度控制及递归修正的实现过程。采用该方法计算了某公路边坡的失稳概率,并与精确解进行了比较。结果表明:该方法计算结果与精确解的相对误差为4.66%,绝对误差为0.535%,适用于边坡工程的失稳概率分析。     

震裂软岩隧道围岩-支护失稳机制和处治机理分析

以穿越5·12发震断裂带(龙门山断裂带)的广甘高速公路软岩隧道为工程依托,依据对施工现场频发的围岩-支护结构失稳破坏的统计,以及典型失稳案例的分析,探讨了震裂软岩隧道围岩-支护失稳机制及处治机理,并选取具有代表性的围岩-支护失稳段为试验段,对其处治机理及效果进行验证分析.研究结果表明:隧址区岩体受地震及新近地震的反复揉搓,致使山体内部岩体产生震裂损失、围岩稳定性不足、地下水的渗透性增强、围岩与支护结构不能密切接触,是造成软岩隧道围岩-支护失稳事故的直接诱因;通过掌子面反压回填、地下水引排、塌腔回填、加强超前支护、基底注浆加固、改善施工工法和加强支护参数等处治措施,可有效地稳定掌子面前方松动岩体、控制震裂松动围岩压力、增强围岩-支护体系的稳定性,且使支护体系具备一定的安全储备能力.     

高速公路红砂岩高路堑边坡加固处治技术研究

针对湘西高速公路建设中出现的大量红砂岩高路堑边坡失稳破坏现象,探讨了软硬互层红砂岩高路堑边坡的破坏机理、稳定性分析方法,提出了防水、防风化、坡体预应力中空锚杆注浆、平式排水管引排坡体裂隙水的边坡防护加固措施,实际应用表明,该处治措施行之有效,尤其对湘西红砂岩地区的高速公路高路堑边坡防护加固具有指导意义。     

复杂缓倾角岩体边坡的三维稳定性分析

为了建立复杂缓倾岩体边坡的三维稳定性分析方法,以含有层面和多组结构面的缓倾角岩体边坡为研究对象,根据现场调查资料将缓倾角岩体边坡相邻岩块间的接触关系分为脱离、面接触和线接触3种模式,依据每种岩块接触方式构建相应的接触力学模型,明确岩块的受荷情况,基于材料力学以岩块的竖向位移和转角为中间变量建立3种接触情况下的层间荷载计算方法。根据各岩块受到的荷载,推算出岩块后部结构面处的拉应力、剪应力和扭矩计算式,再基于断裂力学方法获得了该结构面的第1,2和3型应力强度因子,进而获得结构面的联合应力强度因子计算表达式。将结构面的断裂韧度与联合应力强度因子的比值作为各岩块的稳定系数,通过比较该岩块稳定系数与1的大小关系判断各岩块是否稳定,并将该分析方法应用于綦江羊叉河缓倾角岩体边坡。研究结果表明：该方法计算获得的坡顶破坏位置与现场边坡已经开裂的位置基本一致,说明该方法基本可行;改变岩块后部结构面贯通段的长度和弹性模量,稳定系数变化幅度达分别为74.32%和16.45%,不考虑Z方向各列岩块的相互影响岩块的稳定系数将增大5.16%~11.72%;研究结果可为缓倾岩体边坡的防治提供初步的理论支撑。