陡倾坡内和垂直坡面走向张裂隙共生的成因机制及其工程效应

西南某水电站坝区右岸不但发育陡倾坡内并与坡面走向大致平行的张裂隙和断层也有一系列倾角近于直立与坡面走向近于垂直的张裂隙。这两组裂隙在同一边坡内同时出现,在国内已建的大型水电工程边坡中尚未见报道。研究表明,这一组合是由于右岸西侧穹隆新生代以来发生过较强烈隆升导致放射状和环状张裂隙同时发育的结果。正是由于两组张裂隙的存在,使边坡岩体深强风化发育,从而降低了坝肩岩体的强度。

基于正交试验设计和通径分析的反倾坡变形敏感性研究

针对反向倾倒边坡变形的敏感性问题,将正交试验设计和通径分析相结合,基于数值模拟的试验结果,筛选坡角、倾角、层厚、坡高、层间摩擦角和体积模量共六项影响因素作为主因子。此外,由于兼顾正交试验设计的试验组正交性和通径分析的理论优势,进一步分析了因子间交互作用对输出效应的影响。结果表明,坡面转动变形量主因子的敏感性影响总排序为坡高>层厚>坡角>倾角>结构面摩擦角,体积模量对于转动变形量为次要影响主因子;交互作用因子中最主要的组合为坡高-倾角,且互为协同作用。

西南某电站右岸倾坡内夹泥裂隙成因探讨

西南某拟建大型水电站的右岸岩体中存在倾向坡内的夹泥裂隙 ,通过对其的发育情况以及所处的地质环境进行系统的研究和认真剖析 ,认为该区内的倾坡内夹泥裂隙的成因并非正常卸荷引起 ,而是在构造的基础上 ,穹隆挽近期隆起的结果 ,为右岸坝肩稳定性评价提供了可靠的依据。

易滑超倾坡水力启动滑移破坏的现场模拟试验

易滑超倾坡的稳定性主要取决于地下水对斜坡岩体的水压力。通过易滑超倾坡水力启动滑移破坏的现场模拟试验,验证了在分析地下水作用下的岩质斜坡稳定性时必须考虑潜滑面通水率问题,并验证了易滑超倾坡稳定性的基本力学模型的正确性;同时也证明了滑坡发生时大多是前缘先破坏,在前缘部位出现喷水、冒水等现象。试验结果表明,潜滑体前缘段所受的地下水压力上升到滑坡的启动界值时滑坡即可发生,并提出了可以导致滑坡启动的地下水压力界值作为此类岩质滑坡监测预警的可靠方法。

缓倾坡内层状岩质高边坡稳定性分析——以黄桷湾危岩高边坡的主斜坡为例

黄桷湾危岩高边坡是泥岩和砂岩呈类似"夹心饼干"状软硬互层结构、缓倾坡内的岩质高切坡。危岩高边坡除坡顶的陡崖处厚层砂岩发生崩塌失稳外,主斜坡体下部还存在局部的切层失稳。为确保高边坡下部的工程建设的顺利开展和居民的安全,采用数值模拟的方法对高边坡的主斜坡进行稳定性评价,选取天然自重和地震动荷载两种工况进行分析。计算结果表明:(1)主斜坡岩体在两种工况下仍处于稳定状态,但在地震动荷载作用下稳定系数下降显著;(2)陡崖和主斜坡接触带附近及主斜坡坡脚处应力集中现象明显,发生破坏的可能性更大;(3)主斜坡潜在滑移面位于坡内中深部,剪出口位置可能位于主斜坡的坡脚处。

陡倾反向岩质边坡变形破坏机理及处治措施

随着公路建设规模增大,陡倾反向岩质边坡变形破坏在建设中逐渐增多,勘察设计人员往往忽略该类边坡的工程地质分析及综合处治措施,本文以贵州某道路陡倾反向岩质边坡变形破坏及处治措施为例,对边坡岩体结构、环境地质条件、变形破坏特征等进行综合分析,重点讨论了边坡变形产生的主要影响因素及重点加固处治措施,为同类项目提供工程经验。

某露天矿反倾岩质边坡稳定性分析研究

为研究反倾岩质边坡对露天矿边坡变形的影响,本文基于刚体极限平衡法,利用GeoStudio软件进行不同工况条件下的稳定性计算,结合合成孔径边坡雷达监测数据,对反倾岩质边坡的稳定性进行分析。结果表明:反倾岩质层状边坡对露天采场边坡的稳定性影响较小,采场边坡在自然、地震及爆破3种工况下,采区现状及年度计划均满足安全系数要求;采用合成孔径边坡雷达监测,结合现场监测数据情况,受冻土融化影响,区域受到自然沉降的影响而产生变形,刚体极限平衡法和合成孔径边坡雷达监测技术相互验证采场区域稳定性较好。研究成果可为该类边坡的灾害防控提供理论支撑。

研山铁矿顺倾含水岩质边坡稳定性与生态修复技术研究

顺倾边坡是矿区生态修复与重建的重点与难点区域,为实现顺倾含水岩质边坡的安全稳定与快速复绿,以研山铁矿东帮边坡为研究对象,在对不同饱水时间条件下边坡稳定性分析的基础上,提出适宜的技术进行生态修复。结果表明:长期饱水对岩体的抗剪强度参数和边坡稳定性均产生显著影响,黑云变粒岩、白云母片岩的黏聚力由天然状态时的221.2 k Pa、92.2 k Pa下降到饱水90 d时的192.3 k Pa和66.4 k Pa,内摩擦角由38.3°、37.1°下降到33.2°和31.2°;饱水15 d、30 d、45 d、60 d、75 d和90 d后,在安全系数为1.25的情况下,最终边坡角分别为37.5°、36.8°、36.1°、35.7°、35.4°和35.2°。根据边坡稳定性分析结果,结合坡面岩体结构特征,提出适宜于顺倾含水岩质边坡的生态修复技术——钻孔-钢管植藤生态修复技术。

露天煤矿非工作帮顺倾软岩边坡稳定性研究

为达到提高露天煤矿顺倾软岩边坡稳定性的目的,结合白音华二号露天煤矿非工作帮为典型顺倾软岩边坡的工程实际情况,采用岩土工程数值模拟软件FLAC^(3D),揭示边坡稳定性的形态效应与尺寸效应;建立了临界坡角与弱层暴露临界长度之间的关系曲线,最终设计了有利于稳定的白音华二号露天煤矿非工作帮边坡空间几何形态。研究结果表明:通过合理控制弱层的暴露长度以及开挖坡角等关键指标,可有效提高露天矿边坡的稳定性,最终确定的白音华二号露天煤矿非工作帮开挖坡角为45°,此时坑底弱层的临界暴露长度约为176 m,边坡即可满足安全要求。

坡脚岩体劣化条件下库区软硬互层反倾岩质边坡的破坏机制和稳定性

大型水电工程库区内的软硬互层反倾岩质边坡,坡脚岩体位于消落带范围内时其物理力学性质在周期性水-岩作用下可能劣化,威胁边坡的整体稳定性。基于三峡库区典型岩石和结构面在干湿循环作用下的物理力学性质劣化研究成果,选取砂岩和砂质泥岩为硬岩和软岩原型,建立软硬岩层等厚的互层反倾边坡数值模型,使用GDEM软件模拟坡脚岩体劣化条件下的边坡变形破坏过程,揭示其破坏机制并明确稳定性演化规律。研究表明:坡脚岩体劣化条件下软硬互层反倾岩质边坡的破坏存在诱发型和触发型两种机制。诱发型机制下坡脚岩体劣化后的变形导致边坡破裂面出现,随着劣化程度增加破裂面不断向上延伸,最终边坡失稳或形成倾倒趋势。触发型机制下坡脚岩体劣化打破了边坡沿已存在的非贯通破裂面的力学平衡,导致边坡失稳破坏。诱发型机制下,边坡破裂面多为上陡下缓的折线,转折点位于劣化区与非劣化区的区域分界,岩层倾角α和坡角β是决定该折线形态的主要因素。坡脚岩体劣化条件下边坡安全系数初期下降幅度较大,后期下降幅度趋缓,安全系数的下降幅度与岩层倾角α之间存在明显的正相关关系。

研山铁矿西帮反倾岩质边坡变形监测及数值模拟分析

针对研山铁矿西帮反倾岩质边坡开挖稳定性问题,建立了集成钻孔测斜仪、锚杆应力计、微震、高清摄像头等多种手段的坡内及坡表协同监测网,通过原位监测与数值模拟相结合的研究方法,对研山西帮反倾岩质边坡变形破坏机制进行了分析。结果表明:根据目前监测显示边坡仅14 m深度及以上有较小的位移变化,受降雨影响坡体内部出现明显的应力变化特征。微震事件时空分布情况及微震反演分析表明,高坡段为潜在失稳破坏区域,坡体浅层易形成拉裂松动趋势,微震事件呈现出密集—贯通性分布状态,但是沿坡脚发生切层滑移的可能性不大;根据数值模拟计算结果判断,边坡为拉应力主导的变形破坏,下部台阶受节理切割作用先发生拉裂破坏,上部台阶牵引式受拉发生倾倒破坏,整体边坡发生倾倒滑移变形。微震监测结果与数值模拟结果基本一致,研究成果对现场滑坡预警及工程防护有着重要的参考意义。

库水涨落条件下三峡库区反倾岩质边坡稳定性分析

三峡库区库水涨落对消落带岩体的长期水岩作用导致消落带岩体的力学性质劣化和渗透性增强,进而威胁库区反倾岩质边坡的稳定.基于三峡库区反倾岩质边坡的概化模型,使用GDEM软件的裂孔隙渗流分析系统分析反倾岩质边坡在库水周期性涨落过程中的渗流场变化,并采用悬臂梁极限平衡法评价周期性涨落过程中的反倾岩质边坡的稳定性.研究发现库水周期性涨落过程中反倾岩质边坡内的地下水位线升降存在较强的滞后效应,反倾岩质边坡稳定系数呈“库水水位由145 m上涨至175 m过程中,稳定系数增加→库水稳定在175 m之后,稳定系数下降→库水水位由175 m下降至145 m过程中,稳定系数下降→库水水位稳定在145 m之后,稳定系数增加”的变化趋势,边坡渗透性、库水涨落速率、岩层厚度差异和岩层倾角均是反倾岩质边坡稳定性的重要影响因素.

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡中抗滑桩-键组合结构的应用

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏往往是沿软弱夹层向下滑移。针对这类边坡的破坏特点,以贵州某含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡为例,提出采用抗滑桩-键组合结构对此类边坡进行支挡防护,并基于有限元软件模拟了抗滑桩-键组合结构对边坡的支挡防护机理,讨论了不同排距对边坡稳定性、坡体变形特征以及边坡剩余下滑力分担情况的影响规律。结果表明:将抗滑桩与抗滑键组合形成新的抗滑体系,能有效地控制含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡的坡体变形,进而提升边坡的整体稳定性;抗滑键设置后分担了前排桩部分下滑力,显著改善了前排桩的受力状态,其承担的荷载约为前排桩的75%~90%;抗滑桩-键组合结构承担的边坡剩余下滑力之和略大于单排桩承担的边坡剩余下滑力,且排距对边坡剩余下滑力的分担具有一定影响,随着排距的增大,抗滑桩-键组合结构承担的边坡剩余下滑力之和缓慢增大,当排距为45 m时其达到峰值。研究成果可为此类边坡的支挡防护提供新思路,具有一定的参考价值和借鉴意义。

软硬互层反倾岩质边坡倾倒变形深度研究

软硬互层反倾岩质边坡破坏类型复杂,影响因素众多,难以防治。为进一步探明此类边坡倾倒变形深度的变化规律,利用二维颗粒流方法并结合重度增加法,研究了不同岩性组合对倾倒变形深度的影响规律。模拟结果表明:(1)边坡倾倒变形过程中产生1~3级破裂面,且破坏模式主要有倾倒-滑移破坏、倾倒-弯曲和倾倒-折断3类,破裂面级数和破坏模式随岩层厚度增大而逐渐变化。(2)随着硬岩层厚的增大,软岩层厚为0.5 m的边坡深层主破裂面、第一次级破裂面和第二次级破裂面深度逐渐增大,而软岩层厚为1.0 m的边坡深层主破裂面、第一次级破裂面逐渐减小,第二次级破裂面不发育。(3)总体上,随着软岩层厚的增大,硬岩层厚为0.5 m和1 m的边坡深层主破裂面和第一次级破裂面深度逐渐减小,且影响程度前者大于后者。

初始地应力对反倾层状岩质边坡变形的影响

初始地应力场对反倾层状岩质边坡的变形破坏会产生重要影响。以西部代表性水电工程岸坡区域的实测地应力资料为基础选择9种初始地应力状态,以非连续变形分析方法(DDA)为工具,对不同边坡坡角和岩层角度组合的反倾岩质边坡模型进行变形分析。结果表明考虑初始地应力的释放之后,边坡倾倒变形所需的岩层倾角与边坡坡角条件有所降低,侧压力系数对变形趋势发挥主导作用,同样的水平地应力情况下,垂直地应力降低会导致变形有所增加。当存在较大水平地应力时,为保障安全,岩层倾角大于60°的反倾岩质边坡坡角建议不超过45°。

强震作用下陡倾顺层岩质边坡动力响应与破坏模式研究

以陡倾顺层岩质边坡为研究对象,采用振动台模型试验与FLAC3D数值模拟方法,对强震作用下陡倾顺层岩质边坡的动力响应规律和变形破坏模式进行了研究。研究结果表明:陡倾顺层岩质边坡在坡表及坡内竖直方向的加速度响应均表现出高程放大效应,而水平方向上的加速度响应则表现为趋表效应;输入波类型对边坡模型加速度响应有显著影响,正弦波作用下的加速度响应明显强于天然地震波;加速度放大系数随地震波振幅的增大,呈现先增大后减小的变化规律;地震波加载持续时间对陡倾顺层岩质边坡加速度响应的影响较小。对模型试验和数值模拟中边坡变形破坏特征的分析,得到陡倾顺层岩质边坡在强震作用下的破坏模式为:地震诱发-坡表岩层出露处岩块松弛张裂-坡肩岩层处拉裂张开-坡面中部出现剪切裂缝-裂缝逐渐贯通-发生多级高位滑坡。

基于离散元方法的反倾层状岩质边坡变形破坏影响因素研究

为研究反倾层状岩质边坡变形破坏影响因素,基于离散元数值模拟方法,利用UDEC软件建立岩质边坡模型,通过改变岩层倾角、边坡坡角、边坡高度,影响反倾层状岩质边坡变形破坏模式,并建立坡体结构-最大位移量敏感性关系。结果表明:①边坡变形位移量随着岩层倾角、坡角、坡高的增大而增大,边坡结构-最大位移量曲线的变化趋势基本相同。②坡高的增加会导致岩层折断深度增大,但变形破坏模式基本不变。③坡角的增大导致岩层弯曲程度相对提高,使边坡几何形态发生变化,弯曲倾倒变形现象更为明显。

顺倾层状岩质边坡滑移-溃屈破坏力学分析

顺倾层状岩质边坡是工程建设中经常遇到的一种边坡类型,在岩层自重、地震力及静水压力作用下常常发生滑移-溃屈破坏.基于弹性压杆理论和能量法建立了顺倾层状岩质边坡的滑移-溃屈破坏力学模型并进行了力学分析,推导出在由岩层自重、地震力及静水压力联合作用下顺倾层状岩质边坡发生滑移-溃屈破坏时的弯曲段长度条件方程.以霸王山滑坡为实例对该条件方程的合理性进行了验证,结果显示所计算的结果与实际情况较为一致,证明了该条件方程的合理性.通过参数敏感性分析发现:随着静水水头高度、岩层厚度、岩石弹性模量及层间摩擦强度的增加,顺倾层状岩质边坡发生滑移-溃屈破坏时的弯曲段长度随之增加;随着岩石重度、岩层倾角及水平地震系数的增加,顺倾层状岩质边坡发生滑移-溃屈破坏时的弯曲段长度随之减小.

反复微震作用下顺层及反倾岩质边坡的动力稳定性分析

水库蓄水后诱发的高频次微小地震在一定程度上会对区域地质体的稳定性产生重要影响。本文采用振动台试验、UDEC数值分析方法,对顺层、反倾两类典型岩质边坡在反复微小地震作用下的动力稳定性进行了深入研究。结果表明：两类边坡的加速度响应均表现出＂高程效应＂和＂趋表效应＂,且随地震作用次数的增加,坡体损伤（表现为层面与次级节理的起裂、扩展、贯通）不断累积,造成两类边坡的动力响应均呈现减弱的趋势;在反复微震作用下,边坡自振频率减低和阻尼比增大是其动力特性变化的基本规律;边坡累积永久位移随着地震作用次数的增加而增加,而稳定性系数则呈现递减趋势;在反复微震作用下,顺层坡的后缘竖向拉裂缝逐渐向下扩展并与下卧层面连通,边坡主要发生沿层面的整体滑移失稳模式;反倾坡首先在坡肩及坡面出现块体崩落,随后上部岩层逐层剥落,最终形成圆弧形破坏面,边坡以坡肩处发生落石、中上部岩层发生崩塌为主要破坏特征。

缓倾外层状结构边坡变形破坏模式及支护对策研究

高速公路开挖形成越来越多的工程边坡。缓倾外层状结构边坡作为一种典型的岩质边坡,一般情况下整体稳定性较好,但在特定的结构面组合状况下,开挖后也可能产生整体变形破坏。本文以软弱结构面和长大裂隙发育的公路工程边坡为例,通过岩体结构及边坡一定范围内已有边坡破坏现象的调查研究,采用工程地质类比和三维离散元法综合分析边坡变形破坏模式,并针对变形破坏模式的特点,提出支护对策。研究结果表明,结构面贯通坡体形成切割块体的后缘和侧缘边界时,缓倾外层状结构边坡可沿层面产生滑移-拉裂变形,若滑面与临空面具有一定夹角,边坡的变形可表现为旋转式滑移-拉裂;结构面组合控制的缓倾外层状结构岩质边坡稳定性受坡体中下部的关键块体控制,一旦关键块体失稳,将引起上部块体的连锁失稳,此类边坡变形控制的重点是对关键块体分布区域进行强支护;支护工程实施后的变形监测结果表明,基于变形破坏模式分析的边坡支护方案保证了边坡施工和运营过程中的安全。