降雨及地震作用下高边坡安全性数值模拟

为研究降雨及地震同时作用下公路边坡的稳定性响应机理,以某高边坡为工程背景,采用岩土模拟软件GeoStudio分析在降雨及地震耦合作用下的边坡稳定性。结果表明:1)当降雨强度为75、150 mm/d时,边坡最小平均安全系数分别为0.813、0.854;2)当地震加速度为0.2g、0.4g时,边坡最小平均安全系数分别为0.786、0.804;3)地震作用下边坡经历弹性变形、裂缝扩张及非线性变形3个阶段;4)雨水入渗导致表层岩土体抗剪强度降低以及地震动荷载造成的边坡内部岩土体开裂是边坡稳定性下降的主要原因,实际工程中应注意边坡的日常监测及防护。本文成果可为类似公路高边坡工程的日常灾害防治提供一点借鉴。

降雨诱发缓倾顺层滑坡机制离散元模拟

降雨在节理岩体的离散元模拟中有一定的局限性。文章提出一种等效渗流法模拟降雨条件下地下水向坡脚的渗流过程。以西南地区某顺层岩质滑坡为例,采用施加固定水头的方法,实现地下水在滑体内部的渗流过程,从而诱发滑坡形成。研究结果表明:(1)雨水入渗从坡顶向坡脚渗流,导致滑体内部空隙水压力升高;(2)斜坡受地下水渗流影响,坡脚首先发生变形并逐渐向上部呈阶梯状扩展。随渗流时间的延长,坡脚产生滑移,斜坡中上部和后缘出现拉裂,沿软弱夹层发生整体向河流方向滑动堆积形成堰塞湖;(3)滑坡形成的地质力学模式为"滑移-拉裂",滑体前缘运动至河流对岸形成前缘鼓丘,模拟结果与现场实际特征吻合。该方法可实现降雨条件下节理岩质斜坡中地下水渗流对滑坡形成的影响模拟。

卸荷条件下高边坡大规模开挖的“地质-力学”响应研究——以西藏如美水电站右坝肩为例

以西藏如美水电站近700 m开挖边坡为例,通过现场卸荷的详细调查,对复杂地质条件下的岩质高边坡大规模开挖离散元模拟的变形响应进行了研究,得出此类边坡在卸荷条件下开挖后的变形响应过程、基本规律及地质-力学模式。模拟结果表明:高边坡大规模开挖之后,边坡的变形与开挖部位具有较强的联系,开挖面上部往往变形较大;边坡主要以浅表部碎裂岩体及深部的"滑移-拉裂"地质-力学响应为主导模式;边坡变形与开挖之后岩石卸荷有必然联系。随着开挖的继续,随着开挖面越来越远,坡体下部变形逐渐衰减,变形主要向开挖面上部累积,最终趋于稳定的响应特征。

基于结构面网络模拟的岩质高边坡变形破坏模式离散元模拟

结构面的分布在边坡分析中一直是一个难点，往往很少考虑结构面的随机分布特征，不符合客观实际。文章提出利用随机结构面网络模拟应用于边坡，以西藏右岸边坡为研究对象，对边坡变形破坏模式进行研究。根据结构面几何特征参数，采用边界固定法建立边坡随机网络模型，将网络模型与二维离散元软件UDEC相结合模拟边坡的变形破坏过程。实际工程模拟表明：①结构面网络模型对边坡中结构面的分布能够较为真实的模拟，较好的体现了结构面的随机分布特点；②边坡的变形破坏力学模式为“滑移拉裂”，主要受控于结构面的数量及组合关系，结构面数量越多，连通情况越好，则越容易发生变形破坏，这与野外实际一致。③与传统UDEC边坡模拟相比，随机网络模拟的变形破坏过程更加符合实际，体现出了结构面间的随机组合形成边坡破坏路径。该方法可实现高边坡较为真实的模拟，变形破坏模式更为合理，为边坡稳定性分析提供了一种参考价值。

基于结构面网络模拟的改进探讨

随着计算机技术的快速发展，以数学统计为基础的结构面网络模拟技术不断成熟，并逐渐应用于工程，而传统的结构面网络模拟技术应用于边坡离散元计算模拟极为困难。根据结构面几何特征参数，对生成区域进行了改进，采用边界固定程序法直接建立边坡随机网络模型，改进后的结构面网络模拟可以直接进行数值模拟计算，对工程应用更具有适用价值。