考虑结构面震动劣化效应的岩质边坡块体动力稳定性评价

为解决岩质边坡块体在地震作用下的动力稳定性评价问题,基于结构面的循环剪切数值试验研究结构面的震动劣化效应,从而构建结构面震动劣化数学模型;结合坐标投影原理提出考虑结构面强度震动劣化效应的块体动力稳定性系数计算方法;基于数值分析法研究地震波波动特性对岩质边坡块体稳定性的影响,并进一步基于突变理论提出位移动力响应放大系数突变判据,最后形成一套以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数共同评价块体动力稳定性的评价体系,拓展地震作用下块体动力稳定性评价新思路。研究表明,结构面震动劣化效应不仅受循环剪切幅值、循环剪切次数及相对运动速度影响,还与起伏角度密切相关;通过算例证实了考虑结构面震动劣化的块体动力稳定性系数计算方法的准确性,所提出的以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数的共同评价体系更加安全可靠,将促进块体动力稳定性理论的发展,对边坡地质灾害的防治具有重要的科学意义和应用价值。

基于数值模拟和变形监测的副井稳定性评价

急倾斜矿体开采时一般将副井布置在矿体下盘不远处,以致副井附近矿体开采可能诱发副井井壁应力集中或损坏。为此,以湖北三鑫为例,利用FLAC3D仿真软件,探究沿走向或垂直走向布置采场引起的副井围岩应力、位移变化,并采用应变计、位移计监测井壁应力与位移变化,评价副井稳定性。结果表明:沿矿体走向布置采场对采场围岩、悬空底柱及开采段副井井壁的稳定都极为不利,沿走向或大宽度垂直走向布置采场都不会引起地表及开采标高段附近的副井发生明显位移,但都会引起井口以下约250 m内的井壁因变形而发生应力集中;必须垂直走向布置采场并缩小采场宽度;采取4 m×4 m进路上向胶结充填二步骤采矿后,除岩土分界面附近井壁偶尔因开快车而造成连续2次垂直位移、应力差分别超1.2 mm、1.4 MPa外,其他监测值变化基本可忽略;地表基岩沉降观测表明各点沉降值变化一般不超过3 mm。

降雨作用下考虑结构面劣化的边坡块体稳定性评价

降雨是诱发边坡失稳,发生崩塌、落石、滑坡的一个主要诱因,降雨作用下结构面强度会发生劣化,导致边坡块体失稳塌落,引起地质灾害,对人民生命财产构成严重威胁。基于离散元数值分析方法,考虑降雨作用对结构面抗剪强度的影响,分析结构面强度参数劣化及孔隙水压力变化规律,建立抗剪强度劣化模型;结合坐标投影原理提出考虑降雨作用下结构面强度劣化效应的块体稳定性系数计算方法;基于有限元分析方法研究降雨强度与降雨历时对岩质边坡块体稳定性的影响,并进一步分析稳定性系数与降雨强度及降雨历时的关系,提出降雨作用下考虑结构面劣化的边坡块体稳定性评价方法。研究表明,不同含水率作用下结构面的抗剪强度劣化不仅受黏聚力和内摩擦角影响,还与孔隙水压力有关,针对单滑面和双滑面型块体构建了考虑结构面降雨劣化的稳定性分析数学模型,提出的以降雨时长、降雨强度和块体稳定性关系曲线的共同评价体系可为边坡块体稳定性评价提供科学依据,并推动边坡地质灾害防治和工程建设发展。

基于GA-PSO混合优化SVR的边坡危岩体稳定性评价模型

边坡危岩体稳定性评价是地质灾害防治的重要内容之一。传统的稳定性评价方法在求解复杂非线性问题时存在着精度较低、收敛速度慢等问题,为此,提出了一种基于GA-PSO混合优化支持向量回归(SVR)的边坡危岩体稳定性评价模型。首先,通过采集大量的实测数据和监测数据,建立了边坡危岩体的训练样本集;然后,将SVR算法引入稳定性评价中,利用其非线性映射性能拟合边坡危岩体的稳定性函数。为提高SVR模型的优化能力,将遗传算法(GA)和粒子群优化算法(PSO)相结合,形成了GA-PSO混合优化算法,并用于求解SVR模型中的优化问题。选取了多个现场实际边坡危岩体工程案例进行了算法测试。结果表明:相对于传统方法,GA-PSO混合优化SVR模型能够准确预测边坡危岩体的稳定性,并且具有较高的精度和较快的收敛速度。

基于赤平投影和萨尔玛法的西藏某露天矿山边坡稳定性评价

本文以西藏某铜矿区露天矿山岩质边坡为例,基于矿山边坡现场调查及其工程地质特征,开展了矿山边坡工程地质分区研究,并采用赤平投影法和萨尔玛法相结合,定性分析和定量计算边坡稳定性。研究结果表明:边坡稳定性评价结果与当前边坡现状相一致,矿区边坡总体上稳定性较差,局部区域边坡稳定性差。通过定性和定量两种稳定性评价方法相互印证,对下一阶段边坡灾害防治设计、施工等提供了重要依据,对类似边坡工程有很好的参考和借鉴作用。

金沙江深切河谷曲岗丁滑坡演化过程及稳定性评价

曲岗丁滑坡位于金沙江上游峡谷河段内,属某水电站坝前滑坡。滑坡规模较大,且发生过多期滑动及堵江。据调查,滑坡体前缘为厚层玄武岩,后部岩体倾倒变形强烈,在前缘岩性条件如此良好的情况下,斜坡岩体发生倾倒变形并高位剪出形成巨型滑坡,调查其形成原因对进一步认识倾倒变形规律具有重大意义。调查并研究了滑坡的发育特征;结合工程地质分析,开展了对滑坡成因机制的探讨,并基于河谷演化还原了滑坡形成的全过程;最后通过有限元数值模拟,评价了滑坡堆积体在某库区蓄水后各工况条件下的稳定性。研究结果表明,滑坡区原始斜坡为上硬下软的地层结构,滑坡是由倾倒变形破坏演化而来,其演化过程共有4个阶段;蓄水后,滑坡堆积体有发生局部蠕滑的可能,整体不会发生大规模失稳滑动。

岳池县石鼓乡高屋基村滑坡特征分析及稳定性评价

滑坡位于四川省岳池县石鼓乡高屋基村,滑坡区所处的斜坡的土体以第四系全新统残坡积物(Q4dl+el)粉质粘土为主且含有碎石块,为2001年为规划修建高速公路的居民迁至于此,2004年1月因修建高速公路而进行爆破作业,使居民房屋墙壁、屋顶和院坝震裂,此后裂缝没再发展。结合滑坡的勘察和试验,对滑坡的特征进行分析和稳定性计算后,可确认其目前保持稳定。但为做好局部滑塌的风险防范,应将已建有的排水沟进行浆砌,且后期应持续进行监测。

下伏窑洞路基稳定性评价及处治技术研究

为研究三淅高速公路建设中遇到的下伏窑洞路基稳定性问题,文章通过现场取样和室内试验获得岩土材料参数,并通过数值模拟,采用强度折减法研究了下伏窑洞路基典型工况的破坏机理,确定窑洞路基处治判别的安全系数标准和安全距离标准。研究认为,路基正下方埋深小于3m的窑洞均应处治。当水平距离为0m和5m时,路基可不进行处治的临界窑洞埋深分别为5.4m和8.4m;当窑洞埋深为3m、5m、9m和12m时,路堤坡脚与陡崖的安全距离分别为7.2m、8.1m、9.9m和12.6m。研究同时给出下伏窑洞路基处治措施,以期为三淅高速公路和类似工程建设提供参考。

基于多源信息融合的海底矿山开采及治理稳定性评价

地下开采是金属矿山开采的主要方式,在长期开采过程中,所形成的采空区以及不稳定区域需要进行充填注浆处理。针对三山岛金矿新立矿区在治理后的稳定性评价问题,首先通过数值模拟对该矿区开采及治理后全过程稳定性进行分析,其次采用层次分析法对影响岩体稳定性的各种因素进行权重计算,将影响较大的因素作为D-S证据理论的评判指标,进行治理后的岩体稳定性评价。结果表明:治理后整体的变形量增长缓慢,塑性区变形处于稳定状态,充填治理效果良好,达到预期效果;治理情况、治理后围岩力学状态对岩体稳定性影响最大,治理前稳定性次之,地质因素影响最小。因子层中,采空区治理率影响最大。通过D-S证据理论证明所有水平在治理后处于稳定状态,其中-165 m水平稳定性相对较差,-240 m水平次之。

某高速公路下伏煤矿采空区稳定性评价

针对高速公路穿越煤矿采空区问题,在综合地质勘察的基础上,应用概率积分法评价煤矿老采空区、新采空区及准采空区的稳定性及危害性,并提出处治建议。研究结果表明,采空Ⅰ区属不稳定~基本稳定状态,建议进行注浆处理;采空Ⅱ区停采时间较久,近期地表无明显变形,场地整体稳定;采空Ⅲ-3区若继续按计划开采,将严重影响公路建设,建议划定禁采区,并在公路影响范围内停止采矿相关活动。

支持向量机在边坡稳定性评价中的优化研究

支持向量机在边坡稳定性评价中得到了较为广泛的应用,但目前学者们对边坡的稳定性等级的分级数量及分级区间尚未有统一的认识,同时对训练样本数和验证样本数的划分亦停留在经验层面,较少探讨其最优的样本数。为此选取边坡的坡高、坡角、容重、粘聚力以及内摩擦角五个参数为评价指标,使用GeoStudio软件对不同评价指标的组合进行数值模拟,得到963组数据。使用MATLAB软件对该数据进行SVM模型训练分析后认为边坡的稳定性等级可分为8个等级,验证样本平均准确率为88.39%;当样本总量固定时,验证准确率随着训练样本数的增大而增大;当无其他划分经验参考时,尽量让每个分类等级的验证样本数量约为12个。

黄河玛尔挡水电站库区Qd04倾倒体稳定性评价及涌浪分析

玛尔挡水电站库区发育的Qd04倾倒体距离上游抽水蓄能电站下水库进水口较近,考虑到该倾倒体潜在失稳体积较大,宏观稳定性较差,水库蓄水后可能沿软弱面或折断面发生失稳,准确评价其稳定性及涌浪风险至关重要。为了准确评价该倾倒体稳定性,分析涌浪情况,采用M-P(Morgenstern-Price)法进行稳定性分析,并采用常用的3种滑速计算方法与3种涌浪计算方法9种组合进行涌浪计算,使用数值模拟法对涌浪值进行验证。结果表明:结合新滩滑坡实测的涌浪数据,得出使用经验公式法时采用能量守恒法计算滑速和潘家铮法计算涌浪高度的组合计算成果更贴近实测值,即在死水位、正常蓄水位时倾倒体整体失稳产生涌浪至上游抽蓄电站的涌浪高度分别为11.3、11.5 m。研究成果可为玛尔挡水电站库区相关工程的风险预测提供借鉴。

采空区地表InSAR形变监测与安全稳定性评价

为探明河南省平顶山市某变电站拟建场地的安全稳定性,避免采空区地表沉降或倾斜给变电站造成安全隐患,采用永久散射体(PS)合成孔径雷达干涉测量(InSAR)研究平顶山市2015—2022年间的45景Sentinel-1A数据,精细化分析拟建场地的9个代表位置的时序形变特征,进而建立基于InSAR监测的采空区地表场地安全稳定性评价机制,完成对场地的安全稳定性评价。研究结果表明:基于模糊数据集的模糊PS选点法可克服PS点密度低的弊端,有效增加分析可用数据,提升监测结果的准确性;依据基准点校正拟建区内代表点的时序形变后发现,拟建场地整体形变较小且逐渐呈现趋于稳定的趋势,最大沉降量为13.05 mm,最大沉降速度为5.73 mm/a,最大倾斜为0.070 mm/m。基于安全稳定性评价机制分析可知:采空区地表场地移动变形处于稳定状态,变电站地基基础处于安全状态,采空区地表沉降对拟建变电站的影响程度小,综合3种评价指标进行分析,采空区地表场地安全稳定性等级为高,具备建设变电站的可行性。

地下复杂陡倾采空区稳定性评价的改进AHP-TOPSIS法

为了准确评价地下陡倾采空区的稳定性,提出1种地下复杂陡倾采空区稳定性评价的改进层次分析结合逼近理想解排序(AHP-TOPSIS)法,该方法基于各影响因素之间关联性分析,选取地质因素等3个一级指标与地质构造等14个二级指标建立采空区评价指标体系,采用改进AHP法确定各指标因素权重,通过TOPSIS理论对采空区稳定性等级进行评价,并结合实例将改进AHP-TOPSIS法与其他常用方法的评价结果进行对比分析。研究结果表明:提出的改进AHP-TOPSIS法得到陡倾采空区呈现稳定状态,与现场实际工程相符,改进AHP-TOPSIS法相比于其它方法具有可靠性与优越性。研究结果可为陡倾采空区稳定性的准确评价提供参考。

基于工程调研的红黏土边坡稳定性评价方法研究

本研究以工程调研为基础,对贵州高速公路红黏土边坡破坏特征进行了分析。采用现场DCP和室内直剪试验,对边坡坡面不同深度的相对强弱程度、土体抗剪强度参数与含水率的关系进行研究,并探讨了边坡破坏机理如下:边坡开挖扰动、干缩开裂引发裂隙逐渐发育和联通;同时,降雨入渗造成土体含水率增加,引起上部滑体容重增加和土体抗剪强度衰减,致使边坡安全系数大幅降低。针对简化Bishop法用于红黏土边坡稳定性评价存在的不合理性,提出了基于工程调研分析的数值模拟计算方法,并在工程实例中较好地得到了验证,该方法有助于在边坡防护中实现精准防护,具有一定的社会效益。

植物油脂体提取及稳定性评价研究进展

油脂体是油料作物种子贮存油脂的细胞器,油脂体表面特殊的磷脂-蛋白质膜使其可以分散于水中形成稳定的水包油乳液,呈现出良好的物理化学稳定性和乳化性,在食品领域具有广阔的应用前景。近年来,为提高油脂体的提取率和应用性,油脂体的提取分离和稳定性研究一直是该领域研究的热点。植物油脂体的提取方法和提取条件具有多样性,可总结为水提取法、溶液提取法和酶辅助提取法3大类,不同植物来源和应用所适用的提取方法也不同。植物油脂体稳定性可以分为物理、化学和生物稳定性3个方面,文章总结了常用的稳定性评价方法,以期为油脂体的深入研究和应用提供参考。

顺层变质岩坡稳定性评价与生态治理方案

为了探究鄂西北变质岩区不稳定斜坡滑崩地质灾害的成因机制和生态治理模式,以三用塘顺层变质岩不稳定斜坡为研究对象,在查明灾害体地质与变形特征的基础上,分析了其可能的破坏模式与主要影响因素,深入探究了顺层变质岩坡渐进式变形破坏的成因机理。采用极限平衡等方法对不稳定斜坡进行了稳定性分析评价,结果表明,该斜坡体处于不稳定状态。基于地质灾害生态治理理念,提出了削方整形、护脚墙、格构锚固、截排水沟、生态绿化与监测等综合防治措施。通过工程实施及效果监测表明:该治理方案不仅有效地消除了三用塘滑崩地质灾害安全问题,而且取得了良好的环境绿化与美化效果。其综合防治措施,特别是将地质灾害防治与生态绿化融为一体的生态治理模式可为同类顺层变质岩不稳定斜坡的加固与坡面防护提供借鉴。

分段空场嗣后充填法人工矿柱多源信息融合稳定性评价模型

针对分段空场嗣后充填法人工矿柱(充填体)稳定性评价指标因素概率分配过程和权重分配中存在的问题,综合考虑工程地质环境、岩体质量、力学响应指标、声发射参数特征和几何形态5类信息源的影响,建立了涵盖17项稳定性影响因素的人工矿柱(充填体)稳定性多源信息评价指标体系,并基于此确立了人工矿柱(充填体)稳定性D-S证据理论的识别框架及评价指标分级标准。通过引入正态隶属度函数及改进的K-L距离对指标因素概率分配和权重分配进行优化,构建了基于改进D-S证据理论多源信息融合的人工矿柱(充填体)稳定性评价模型。选取某分段空场嗣后充填开采矿山5个典型人工矿柱(充填体)对模型的适用性进行验证,结果表明:多源信息融合稳定性评价等级分别为AP-2、AP-3和AP-5(Ⅱ级)>AP-4(Ⅲ级)>AP-1(Ⅳ级),稳定性评价结果与前期位移、声发射现场监测分析评价和数值模拟分析评价结果基本吻合,验证了评价模型在实际应用中的科学有效性。该模型为人工矿柱(充填体)稳定性分析提供了一种更全面的综合评价方法。

考虑侧壁阻力的顺层边坡失稳机制及稳定性评价

侧壁阻力作用下,顺层边坡主滑方向将偏离岩层倾向,其变形及失稳机制具有典型特征。以四川盆地马边河流域某顺层边坡为例,基于其工程地质条件,总结顺层边坡不同变形区域的特征,结合失稳边界条件研究了考虑侧壁阻力的顺层边坡失稳演化机制;最后,对比主滑方向偏离岩层倾向与否的受力差异,分析考虑侧壁阻力的顺层边坡三维稳定性,并研究了各影响因素的作用效应。结果表明:(1)考虑侧壁阻力的顺层边坡变形可划为失稳滑走区、滑坡区和稳定区,滑坡区包含滑动区和蠕滑变形区,滑动区岩体滑动后解体风化为碎、块石土,蠕滑变形区受侧壁阻力影响岩体仅变形拉裂;(2)顺层边坡经岩体劣化和前缘临空后,总体呈下部滑动、中部蠕滑拉裂的顺层临空-后退式破坏;滑动区边界受前缘及侧壁临空控制,长度与侧壁冲沟下切段长度相近;蠕滑变形区部分侧壁由节理面转化为挤压带,侧壁阻力增大,稳定性高于临界失稳状态;受侧壁阻力及滑体厚度控制,蠕滑变形区与稳定区界限处因滑体厚度削薄而拉裂;(3)建立了考虑侧壁阻力的顺层边坡稳定性系数计算式,以及岩层倾角δ、滑面倾角α、主滑方向偏离岩层倾向夹角β三角度间的换算关系式,侧壁摩擦系数和β越大,侧壁阻力越利于顺层边坡稳定。

基于博弈论与可拓云的盾构掘进安全稳定性评价

为了研究对盾构掘进安全稳定性评价过程中各评价指标间的模糊性、随机性和各个指标的权重问题,选取地面沉降、建筑物沉降、河堤沉降、管线沉降以及管片沉降等监测数据作为评价指标,采用博弈论、层次分析法和熵值赋权法进行了组合赋权,通过可拓云模型计算评价指标的期望、熵和超熵,运用Matlab计算并绘制了各评价指标的云滴图。最后,将博弈论赋权结果与可拓云模型计算结果相结合,构建了盾构掘进安全可拓云综合评价模型,对实际工程案例中19组监测数据进行了安全稳定性评价,并与模糊综合评价结果进行了对比。结果表明:案例中盾构隧道区间安全稳定性评价指标的重要性排序依次为建筑物沉降、管片沉降、地面沉降、管线沉降和河堤沉降;综合评价结果为8个Ⅲ级,4个Ⅱ级,7个Ⅰ级,其中,对于Ⅱ级和Ⅰ级数据组附近需采取相应的预防措施;评价模型能够反映各指标之间的不确定性关系,避免了单一赋权的片面性,相较于模糊综合评判其计算结果更符合客观实际情况。综合上述研究提出了一种基于博弈论理论与可拓云模型相结合的综合评价方法,为盾构施工安全评价提供了新的方法和思路。