反倾岩坡倾倒变形结构面影响效应研究

为探究斜坡内赋存不同角度裂隙对反倾岩质斜坡倾倒变形影响效应,设计9组底摩擦试验,对比无裂隙、含一组陡裂隙和一陡一缓两组裂隙的3种类型试验,并研究不同裂隙角度对破裂面影响效应。研究发现:陡倾裂隙倾角的变化对岩坡变形及主破裂面形态有明显规律性影响,陡倾裂隙倾角越陡,发生倾倒破坏的初始破坏部位逐渐偏浅,破坏面积相对减小,破裂面从近直线型逐渐转变成近弧形;缓倾裂隙的赋存,使陡倾裂隙顺尖端开裂增长并且相互沟通形成贯通的破裂面过程更加快捷;主破裂面上覆层状岩体在倾倒变形时,会在其中部产生反向弯曲折断;通过定量分析,发现随着陡倾裂隙倾角增大,岩坡倾倒变形破坏幅度降低,而主破裂面无论是长度还是反映迹线复杂度的分维值亦随之降低。

湖北鹤峰红莲池铁矿反倾岩坡崩塌破坏特征及形成机理分析

我国西南山区曾发生过多次因采矿活动导致的反倾岩质边坡崩塌灾害,均造成严重后果,反倾边坡开挖稳定是斜坡地质灾害研究关注的重点之一。以湖北鹤峰红莲池铁矿山体崩塌为例,通过野外地质调查,归纳总结了边坡崩塌破坏特征,主要表现为:崩塌物大部分堆积于坡脚,并阻断公路,崩塌堆积物多为块石、巨块石;崩塌后缘山体出现地裂缝、地面塌陷等变形,且尚有体积约20×10~4m^3的危岩体。在此基础上,采用地质历史分析方法探讨了边坡演化过程,认为该边坡崩塌灾害的孕育主要经历了三个阶段:(1)河谷下切过程中的初始变形阶段,以卸荷变形为主;(2)露天开采作用下的等速变形阶段,以倾倒-拉裂变形为主;(3)地下开采作用下的加速变形阶段,并在暴雨的诱发下发生崩塌。探讨了崩塌灾害机理,认为内因主要有:山高坡陡的地形地貌条件、"上硬下软"的边坡物质结构、块状岩体结构等,外因主要有:岩溶溶蚀作用、采矿活动及暴雨等。最后,针对该类采矿诱发反倾岩质边坡崩塌的特点,提出了采空区及时回填、后缘危岩体削方、裂隙封填、加强山体变形监测预警等防治建议。

某具有软弱夹层的反倾岩坡变形特征探索

反倾岩坡的结构面倾向与边坡倾向相反,通常认为反倾岩坡的稳定性较强,因此相对于顺倾向坡而言,对反倾岩坡的研究较少,但工程实例表明对反倾边坡的稳定性研究意义重大。当反倾岩坡中有软弱岩层时,软弱结构面会对坡体变形产生影响,因此借助内、外观测成果对一具有软弱夹层的反倾岩坡进行研究,对其变形特征和变形机制进行分析。研究结果表明边坡在开挖过程中变形呈现"点头"现象,且在边坡变形体后缘出现拉裂缝。由于存在较厚的软弱层,坡体在倾倒变形的同时对软弱岩层压缩产生压缩蠕变,所以坡体整体变形模式为压缩-蠕变、倾倒-拉裂复合模式。软弱岩层对坡体变形具有一定控制作用,支护效果说明对穿锚索可以有效地约束坡体变形。

含陡缓倾结构面反倾岩坡折断面演化特征 的离心试验研究

为研究含陡缓倾结构面的反倾岩坡在自重条件下的折断面演化特征,以苗尾水电站右坝肩倾倒变形体为地质原型,通过在坡体内不同部位预置切割岩层的非贯通裂缝开展离心模型试验,模拟反倾岩坡在自重条件下的折断面演化特征。研究表明:(1)含陡缓倾结构面的反倾岩坡破坏以折断面的形成为标志,折断面的形成分为3个阶段:初期(0~40g,g为重力加速度)为局部岩层断裂阶段,以岩层局部断裂及后缘岩层前倾为主要破坏特征,坡体表面位移变化量较小;中期(40g~80g)主折断面形成阶段,坡体深部结构面自上而下断裂扩展连接形成主折断面,坡体表面位移变化量约占总位移量的3/4;后期(80g~120g)为多级折断面形成阶段,以坡体内部断裂岩层应力重分布为主要变形特征,坡体表面位移基本保持不变。(2)结构面间岩桥断裂具有瞬时性,但折断面的形成是渐变发展的过程,主要受陡倾结构面控制,主折断面处裂缝应变量最大,受力方式最为复杂,次级折断面处裂缝应变量次之。(3)基于断裂力学,简化了复杂应力状态下含结构面的反倾岩坡压剪断裂判据和岩层不平衡力公式,揭示了主折断面处岩层不平衡力呈现由坡体高度1/3处向坡底和坡顶两侧变小的规律,折断面的形成主要受剪应力与正应力的强度因子比值、岩层结构面长度和裂纹率共同影响。

复杂反倾岩质边坡的稳定性分析方法研究

以坡体内含有多组结构面的复杂反倾岩质边坡为研究对象,考虑结构面未将岩块与母岩彻底分离的情况,建立了复杂反倾岩质边坡的稳定性分析方法。首先,根据岩层的受荷状态和岩层间的接触关系,建立各岩层的挠度计算方法。然后,以岩层的挠度为关联变量建立方程组,通过求解方程组得到各岩层间的层间荷载,进而量化了边坡内各岩块后部结构面受到的荷载,并据此构建了各结构面的断裂力学模型。利用该模型并基于断裂力学建立了各岩块的稳定系数计算方法。最后,通过算例分析表明文中建立的复杂反倾岩质边坡稳定分析方法得到的结果与边坡实际破坏形态基本一致。

层状反倾岩质边坡崩塌机理研究:以湖北鹤峰红莲池铁矿边坡为例

以湖北鹤峰红莲池铁矿山体崩塌为例,在分析边坡地质条件及采矿扰动的基础上,通过离散元软件UDEC模拟,研究边坡在自重、露采、地下开采等因素作用下的变形破坏特征,认为这一类层状反倾岩质边坡发生崩塌灾害的控制性因素主要有4个:(1)层状块裂岩体结构,岩体被岩层面及节理切割成块体,离散性好,形成架空结构;(2)露天开采导致弯曲倾倒变形,露采区上部岩体发生类似于"悬臂梁"的弯曲变形,边坡处于长期蠕变状态;(3)地下开采直接降低下部岩体的竖向承载力,同时,部分"悬臂梁"嵌固端被截断,导致其抗弯力矩降低,边坡岩体加速蠕变;(4)暴雨加速崩塌发生,降雨入渗直接导致岩体结构面强度降低,并在节理裂隙中产生渗透压力或静水压力,加速崩塌的发生。对于该类层状反倾山体,矿体主要埋藏于地下,山脚也有出露,前期露天开采和后期地下开采共同导致山体应力环境的调整,是崩塌发生的主要原因。建议采取对露天采空区上部岩体进行支撑、对地下采空区进行及时回填、对山体上部裂隙进行封填的防治措施。

基于变形监测的边坡稳定性及加固方案探讨

通过对某高速公路的高边坡滑移变形进行地表位移监测,分析坡体不同区域的变形特征、临空面与滑面变化趋势,以及岩体结构对坡体稳定性的影响。结合降雨量和监测数据,探讨降雨与边坡位移的影响规律,从而得出反倾软质岩边坡的稳定性影响因素。监测数据表明,受降雨、临空面开挖及岩体结构的影响,边坡出现牵引区和变形区2种变形特征区域;变形区存在3个阶段:①坡体变形随时间而匀速增长的线性变形期;②裂缝后缘及两侧坡体随之加速变形的失稳期;③坡体应力重分布形成二次应力场的固结稳定期。而牵引区整个过程变形较小;反倾软质岩边坡变形受层面影响,但不受层面控制;地表水渗入则是坡体变形的主要诱因,工程设计中注意地表排水及深层排水。