强震作用下反倾层状岩质边坡变形及破坏模式研究

以反倾层状岩质边坡为研究对象,通过振动台试验,对强震作用下反倾层状岩质边坡的变形规律和破坏模式进行了研究,并通过数值分析对试验结果进行了验证。结果表明,反倾层状岩质边坡在强震作用下坡体内的位移不断增大,能量不断累积,裂隙不断发育延伸;裂隙从边坡的中下部开始发育,沿结构面不断向边坡内部和上部延伸;裂隙的产生、发育和贯通是反倾层状岩质边坡整体失稳的主要原因。反倾层状岩质边坡在强震作用下主要变形规律为,在震动初期坡体表面部分岩体松动,最终脱离坡体坠落;随着震动的持续,裂隙沿坡体内部结构面逐渐贯通,产生崩塌破坏。

反倾层状岩质边坡悬臂梁极限平衡模型研究

基于悬臂梁理论和运用极限平衡法研究反倾层状岩质边坡变形破坏是一种既注重变形过程又注重力学分析的可行方法。在国内外研究现状基础上,研究悬臂梁极限平衡分析模型。首先通过野外现象的观测,提出能对反倾层状边坡变形几何空间条件进行分区的"基准面"的概念,再利用"基准面"分析岩层分区破坏模式的力学机制,认为破坏面的形成机制是弯曲拉裂和压缩剪切的共同作用结果,对悬臂梁极限平衡分析模型中的各参数确定给出假设或理论分析,建立了计算模型。以重庆市巫溪县中梁水库硝洞槽-郑家大沟库段反倾岸坡为例,在边坡变形破坏模式识别基础上,应用悬臂梁极限平衡模型理论分析实例,验证该模型的合理性,同时也给出反倾层状边坡悬臂梁极限平衡模型计算步骤,用数值模拟方法验证该分析模型的正确性。模型计算结果表明,破坏区大体分为滑移区、倾倒区和倾倒变形影响区,破坏区大小由坡角、岩层倾角、坡高共同决定,当三者关系(见式(13))大于0时,才存在破坏区,才有可能发生变形破坏。研究成果对反倾层状岩质边坡稳定性评价与防治具有理论指导意义和应用价值。

隧道开挖作用下反倾层状岩质边坡变形响应分析

反倾层状岩质边坡通常较为稳定,但在开挖扰动等作用影响下容易产生较大的倾倒变形,影响工程施工与建设安全。在西南地区复杂地质条件下对此类边坡进行隧道开挖作业,易发生边坡失稳问题。为此,选取四川汶马高速某隧道进口边坡为研究对象,结合现场勘察、监测数据及数值模拟等手段对反倾层状岩质边坡在隧道开挖影响下的变形特征进行综合分析。结果表明:边坡受内部结构特征控制,隧道开挖后坡底失去支撑,各部位由下而上向临空面倾倒;倾倒体以水平位移为主,位移量值呈现中部大、四周小的态势,且受降雨量影响较大;数值模拟显示边坡在天然状态下为极限平衡状态,隧道开挖后位移由隧道洞口处向上扩展至坡顶,坡内岩体剪切破坏,在类似边坡进行隧道施工时需加强支护。

基于数值流形法的反倾层状岩质边坡倾倒破坏分析

边坡破坏是累积性过程,从变形到破坏的过程中会产生永久位移,如果永久位移过大,极有可能产生滑坡。因此根据不同工况下采集到的位移数据,分析地震作用下反倾层状岩质边坡在不同内摩擦角下的破坏特征。利用二维数值流形法(NMM),以青藏高原金沙江流域西藏昌都地区芒康县索多西乡贡扎倾倒滑坡为研究对象,依据实地考察数据及室内力学试验得到的物理力学参数,建立数值计算模型,模拟地震作用下反倾层状岩质边坡倾倒破坏过程,并在边坡上布置3组监测点获取位移数据。模拟结果表明:随着内摩擦角的增大,边坡坡体从开始破坏到新的平衡状态和达到最大位移所需的时间越短,同时,滑动块体最大水平位移逐渐减小;内摩擦角<40°时,坡体在前15 s呈整体移动趋势,大部分岩块产生整体滑移,靠近坡顶处的岩块发生轻微转动,推动前面的岩块加速滑动,呈倾倒-滑移模式;内摩擦角>40°时,靠近坡顶的岩块首先产生滑动,并转动驱使前面的岩块,推动坡脚处岩块产生滑动,最终上部岩块达到新的平衡,呈渐进式倾倒破坏,产生整体性破坏的可能性较小。

反倾等厚层状岩质边坡倾倒破坏折断深度计算

倾倒破坏是反倾层状岩质边坡一种主要的变形破坏模式。基于悬臂梁极限平衡理论研究反倾层状岩质边坡变形破坏是一种既注重变形过程又注重力学分析的可行方法。以地质分析为基础,基于梁板上、下层面间的正应力为三角形分布的假设,根据悬臂梁极限平衡分析模型,通过物理力学解析,开展反倾等厚层状岩质边坡倾倒破坏折断深度的研究,并推导出其计算公式。通过对一个工程实例的计算,得出其折断深度与实际现场调查的倾倒变形发育相近,并采用离散单元法(DEM)数值模拟手段进行了分析验证。实例计算表明,推导的公式能较准确地计算反倾等厚层状岩质边坡倾倒破坏折断深度。研究成果对反倾层状岩质边坡稳定性评价与防治具有一定的理论指导意义和应用价值。

不同临空条件的层状反倾岩质边坡倾倒变形几何特征参数影响规律

层状反倾岩质边坡是一种常见边坡类型,其变形破坏模式多样、力学机制复杂、影响因素众多。为揭示层状反倾岩质边坡不同临空条件几何特征参数对反倾边坡倾倒变形影响规律,通过3DEC并结合数理统计系统深入研究几何特征参数对倾倒变形影响。研究表明:①反倾边坡具有3个临空面时边坡变形最大,1个临空面时边坡变形最小;②变形随边坡高度、切坡角度增大而增大,随节理面与临空面夹角的增大而减小,随岩层厚度增大先增大后减小;③2个临空面夹角90°时边坡变形最大;④1个、2个临空面时节理倾角60°时位移最大,3个临空面时随节理倾角增大而增大。

注浆压力对反倾岩质边坡支护效果分析

反倾层状岩质边坡灾变过程隐蔽,变形破坏机理复杂,边坡一旦失稳,往往造成严重的灾难性后果。青岛市经济开发区扒山边坡为典型的反倾层状岩质边坡,选取以锚杆+墙为主要支护方法。由理论推导和UDEC数值模拟确定合理支护参数和合理注浆压力,并对该方案的支护效果进行模拟评估。

反倾岩质边坡多级破坏边界折断深度计算模型

目前对边坡多级破坏折断深度及演化过程的研究相对较少,针对这类问题,在已有破坏边界模型的基础上采用悬臂梁极限平衡理论,对边坡多级破坏边界折断深度进行理论推导,建立多级破坏边界折断深度的计算模型,并通过大型离心模拟试验及工程实例对模型的可靠性和适用性进行验证。结果表明:离心模拟试验展现的多级破坏边界演化过程与提出的岩质边坡破坏边界一致,经计算二级破坏边界的折断深度为215.35 mm,三级破坏边界的折断深度为87.39 mm,模型计算结果与离心机试验结果相吻合,验证了所建立模型的可靠性;利用计算模型对云南省澜沧江左岸一处反倾岩质边坡多级折断深度进行计算,其二级破坏边界折断深度为8.06 m,三级破坏边界折断深度为2.34 m,经现场测量其二级、三级破坏边界折断深度分别为6~10 m和0.5~2 m,计算结果与边坡实际相符。研究成果对反倾层状岩质边坡稳定性及破坏机制的分析具有理论指导意义。

某水电站2号变形体倾倒变形影响因素研究

为定量研究反倾层状岩质边坡岩体倾倒变形的影响因素,以某水电站2号变形体为研究对象,采用离散单元法,通过单因素试验,研究了边坡几何特征参数、岩体物理力学参数、层面力学参数等因素对该变形体倾倒变形的影响规律,并在此基础上通过正交试验及灰色关联度分析法进行了影响因素敏感性分析。研究表明,在9个二级影响因子中,影响该变形体倾倒变形最为敏感的3个因素依次为层厚、倾角、坡角;在3个一级影响因子中,边坡几何特征参数最为敏感。