基于坡体结构的岩质边坡稳定性分析

充分利用地质资料建立正确的岩质边坡稳定性分析计算模型,对于获得正确的分析结果至关重要。根据地质资料建立坡体结构,由此建立分析计算模型。考虑到岩质边坡所经历的浅表生改造和受到自然营力作用而具有的特殊工程地质性质,坡体结构和现有岩体结构的概念存在较大差别,用这些差别来充实现有坡体结构的概念,由此建立的计算分析模型才能获得较为正确的稳定性分析结果。首先对比坡体结构和岩体结构的不同之处,重点论述建立坡体结构应考虑的问题(即边坡所在岩体的浅表生改造特征)、自然营力对坡体浅层的作用程度和影响范围、坡体地质力学模型涉及的范围等;结合地勘资料建立坡体结构,在此坡体结构上既要能体现边坡所在岩体的地质结构特征,又要能反映其特殊工程地质性,例如组成坡体的岩性、节理裂隙特征、地下水和地表水的作用、结构面形状及其充填物、浅表生改造形迹、风化与卸荷性等;再由坡体结构建立用于稳定性分析的计算模型,确定模型范围、计算参数、主控结构面位置、可能的失稳破坏模式等,在此基础上选用合适的分析理论进行坡体的二维或三维稳定性分析就能得出较为合理的结果。

红层堆积体高边坡坡体结构及变形规律

红层堆积体高边坡是红层地区一种特殊的边坡型式。广元到巴中高速公路沿线分布有广泛的红层堆积体高边坡,从红层堆积体的改造过程入手,根据地质条件复查,依据坡顶形态,将沿线的红层堆积体分成:M型、双M型和单侧型;按照土体类型和结构堆积型式分为:层状堆积体、块石土堆积体、黏土层下卧块石土堆积体和块石土黏土中夹杂大孤石4种类型。根据现场调查资料并辅以MIDAS/GTS有限元分析软件,详细分析4种类型的开挖变形破坏特征。所有堆积体均存在坡体浅表层局部滑塌,其中层状堆积体中主要以顺层整体牵引式滑动为主,而在块石土和以黏土构成的堆积体中则主要出现圆弧状滑动面和沿基岩方向的平面滑动。含有孤石的坡体变形和破坏型式,受内部孤石的大小和位置不同而变化明显。堆积体边坡的具体变形特征除与堆积体结构特征有很大关系以外,还要受到其下卧基岩面的形状、倾角等因素影响。地质复查和数值模拟的结果显示,红层堆积体高边坡变形特征和破坏型式也与红层软岩地区同样具有多样化的特点。对进一步分析红层堆积体高边坡病害模式和灾害机制提供基础,也为红层堆积体地区设计开挖支护方法的研究提供依据。

一种基于稳定性评价的岩质边坡坡体结构分类方法

对目前岩质边坡勘测研究中所使用的结构术语及概念进行了梳理和厘定,提出了基于边坡稳定性评价的坡体结构的概念;结合我国近年来水电工程岩质边坡勘测实践,以边坡主控结构面和潜在变形失稳模式为核心,总结提出了坡体结构类型划分体系,即将岩质边坡划分为层状坡体结构、中陡裂隙(面)控制坡体结构、楔形坡体结构和均质坡体结构四个大类九个亚类。该坡体结构概念及其分类体系对于复杂岩质边坡稳定性的定性评价、计算方法选择、边界条件确定以及稳定控制方案的制定具有指导意义。

坡体结构对地震滑坡发育贡献率研究

根据地震滑坡数据资料,基于贡献率分析法和极差分析法,分析了坡体组成、坡度、坡型、斜坡坡向与地层倾向差以及斜坡坡角与地层倾角差共五个坡体结构因素对地震滑坡发育的贡献率。研究表明:坡体结构不仅决定着滑坡的空间分布,而且控制着地震滑坡面积、体积及变形长度;斜坡坡角与地层倾角差、坡度的贡献程度最高,坡体组成的贡献程度中等,坡型、斜坡坡向与地层倾向差的贡献程度最低。研究结果可为以后的滑坡研究及防治提供借鉴参考。

矿山节理岩质高边坡坡体结构特征分析

针对节理岩质高边坡的坡体结构特征分析,其核心就是研究控制性结构面与坡面的组合关系,确定不稳定块体。以焦作市龙寺矿山某节理岩质高边坡为例,分析了其坡体结构特征,结果显示:边坡整体稳定性较好,局部可能出现块体的滑移破坏和倾倒破坏。边坡坡体结构特征分析结果可为防治工程设计提供参考。

岩质边坡坡体结构分类及其工程意义

坡体地质条件分析是岩质高边坡稳定性和支护设计的基础,现有的地质分析方法多立足于现象描述和岩体结构分析,缺乏合理的指标反映边坡的结构特性,不便于设计人员应用。介绍坡体结构的概念,然后论述了坡体结构的建立方法,即在边坡地质调查分析的基础上,重点考虑坡体内部的主控制结构面,并全面分析坡体工程地质岩组、临空面特性、地质构造形迹、岩体浅表生改造形迹、自然营力作用结果、地下水发育状况等结构要素,建立坡体结构。通过对西南地区已建与在建工程中边坡地质条件的总结分析,划分了6类10型坡体结构类型,初步建立了坡体结构的分类体系。在此基础上,建立起坡体结构与破坏模式的对应关系,为进一步的稳定性分析和支护设计提供计算模型与方法选择依据,阐述了坡体结构研究结果在边坡工程中的重要应用价值。

红层堆积体地区坡体结构分类

广元到巴中高速公路沿线分布有广泛的红层堆积体高边坡。红层堆积体是红层地区一种特殊的坡体结构类别,不同堆积物形成的堆积体,特别是堆积体内含大量块石夹土或孤石的情况下,结构不均匀性非常明显,堆积体自身结构松散。块石土堆积体为主要的分布最广泛的堆积类型,但沿线三种不同类型的堆积地区均有其代表性堆积体结构:古滑坡地区以粘土层下卧块石土堆积体为主;岩堆地区主要为层状堆积体;而一般性堆积体地区广泛分布有块石土粘土夹杂大孤石堆积体。对红层堆积体坡体结构在不同堆积地区的详细分类,为进一步研究红层堆积体高边坡的破坏机理和致灾模式提供了初步依据。

平凉市区黄土斜坡的坡体结构特征研究

为进一步黄土斜坡地区的地质灾害,基于坡体结构,以平凉市崆峒区泾河北岸黄土斜坡为研究对象,进行坡体结构特征的调查,发现研究区坡体结构类型可以从岩性组合方面分为纯黄土斜坡和黄土-基岩斜坡两大类型。其中,纯黄土斜坡根据接触面和临空条件的交切关系可分为4小类;黄土-基岩斜坡根据下部基岩岩性组合特征与接触面特征可分为4小类,为黄土地区地质灾害的研究提供参考。

广东省煤系地层不同坡体结构的病害模式及防治对策

煤系地层在广东省分布广泛,其特殊的物理力学性质常常导致边坡工程失稳破坏,是困扰山区公路建设的一大技术难题。本文通过广东省7处典型病害工点的测算,得出了广东省煤系地层边坡岩土强度指标取值范围;将煤系地层按煤层厚度进行边坡坡体结构分类,并在剖析典型病害工点基础上,分析不同坡体结构边坡病害模式,针对不同模式提出相应的防治对策。

向家坡大型复杂滑坡的坡体结构和变形机理

渝黔高速公路向家坡滑坡属多层、复合式大型滑坡,自1998年至2003年间历经数次整治,多次修建抗滑及防滑工程后均未达到预期效果,2004年再次发生变形。滑坡一旦失稳,会导致已建抗滑工程的链式失效并且直接危及公路安全运营,损失难以估量,不得已再次进行了勘察设计和工程整治。因此,从实际调查出发,分析研究基础资料,认识滑坡变形的真正原因成为彻底治理滑坡的关键。通过进一步调查研究,剖析了这一大型复杂滑坡的坡体结构和变形机理,提出了防治工程措施,并取得了成功,研究成果对同类滑坡的治理具有重要的参考价值。

湿陷性黄土斜坡建筑场地变形与坡体结构相关性分析——以兰州碑林景区场地为例

湿陷性黄土斜坡场地稳定性不仅与地基土的特殊工程性质密切相关,更受到地质构造与人工改造所形成的坡体结构的控制,本文从地层层序与结构探查、土体工程特性研究、人类活动影响等若干方面,对该类场地稳定性影响因素进行分析总结,为同类治理工程技术工作提供参考。

红层区路堑边坡典型坡体结构类型及其变形破坏模式分析

在西部山区的红层地层区因其特殊的地质构造环境和地层结构,修建公路时常常形成大量的路堑开挖边坡,路堑边坡变形失稳破坏给公路施工及后期运营都带来了巨大的挑战。通过分析红层区大量公路路堑边坡坡体结构特征及变形破坏规律,总结出红层区路堑边坡典型的坡体结构类型及相应变形破坏模式,分析典型边坡坡体结构及其变形破坏的关系,为红层区路堑边坡防治提供了理论依据。

基于稳定性评价的坡体结构统一分类研究

回顾和讨论早期边坡结构的概念、分类方法和结构类型。为完善和统一边坡的结构分类体系,进一步阐释了坡体结构的概念,在地层岩性、软弱结构面发育程度及其与坡面的组合、岩体完整性、变形破坏特征等影响因素基础上,提出基于边坡稳定性评价的边坡统一分类体系,共划分出块状结构、似块状结构、非块状结构、碎裂散状结构和变形结构5大类21个子类的坡体结构类型。分类方法突出软弱结构面及其与坡面的组合特征对边坡稳定的控制作用;依据边坡稳定性属性,对传统的层状结构区分出似块状结构和非块状结构2个不同的结构类型;将土质边坡纳入分类并增加了变形结构类型。分类依据合理,易于理解,实用性强,对边坡地质勘察、边坡稳定性评价、失稳破坏模式识别、稳定性分析方法以及开挖与治理设计方案选择等均具有重要指导意义。

岩土荷载作用下坡体支护结构强度验算强制性规定的分析

即将实施的《建筑和市政地基基础通用规范》对岩土荷载作用下坡体支护结构强度验算作出了强制性规定。本文对此进行分析,认为这些规定在支护结构岩土荷载类型、材料强度验算、锚杆和土钉抗拔承载力验算方面均存在问题(共同的问题是没有注意到坡体抗失稳支护结构岩土荷载的特殊性),提出了修改建议。

支护桩水平承载力验算和岩土荷载作用下坡体支护结构抗震强度验算问题的分析

即将实施的《建筑和市政地基基础通用规范》对支护桩水平承载力验算和岩土荷载作用下坡体支护结构抗震强度验算未作规定。本文对这两个问题进行分析,认为单桩水平承载力验算需采用安全系数法,其中岩土荷载由按稳定性公式反算法计算时的单桩承载安全系数需小于岩土荷载由岩土压力法计算时的单桩承载安全系数,当抗失稳支护结构岩土荷载采用按稳定性公式反算法计算时,支护结构抗震强度验算是不必要的。

库水位涨落条件下不同结构边坡的变形破坏机制分析——以千将坪滑坡和树坪滑坡为例

三峡水库自2003年蓄水后,在长江干流和支流发生了不同程度的边坡变形和破坏。有些变形缓慢并对房屋和道路造成损坏,有些产生高速运动并引发涌浪,造成惨重人员伤亡。本文从库岸边坡的结构着眼,以千将坪滑坡和树坪滑坡为例,通过现场调查、现场长期观测、室内简易模型试验,分析库水位涨落条件下不同结构边坡的变形破坏机制,为库区运营过程中滑坡灾害防控提供科学依据。结果表明,顺层结构边坡在水位上升过程中易失稳,并产生高速滑动;而松散结构边坡受渗透力影响,在水位下降过程中易产生明显变形,且变形速率与水位下降速度呈正相关关系。

岩土工程边坡破坏模式探讨及多块体组合“刚体极限平衡法”稳定分析案例

随着中国筑坝技术的不断发展,高度大于200m的超高土石坝(或拱坝)相继建成或处于前期规划阶段。高坝泄洪消能及雾化问题十分突出,尤其对窄深峡谷岸坡的稳定可能产生极大危害,甚至影响水电站的安全运行,且工程治理规模及投资往往较大。通过对岩土工程边坡破坏模式的探讨,并结合某工程案例对复杂岩质边坡在考虑侧向约束作用下,采用多块体“刚体极限平衡法”进行稳定分析,可减小工程治理规模和投资,取得了明显效益。

西南水电高陡岩石边坡工程关键技术研究

我国西南地区山高谷深,水力资源丰富,高坝大库工程较多。由于特定的地形地质条件,高陡边坡稳定问题突出,成为制约水电资源开发和工程建设的关键技术问题之一。立足于西南水电岩石边坡工程实践,结合边坡工程科研成果,总结分析边坡工程的主要技术特点和关键技术问题,提出边坡工程研究思路和研究内容;在此基础上,从边坡地质条件、设计理论与方法、实施过程控制等方面,对边坡深裂缝成因、坡体结构、参数取值、安全控制标准、加固设计方法、反馈分析等若干关键技术问题,进行一些探索,提出一些新的认识。研究成果在水电工程边坡设计和建设过程中得以成功应用,特别是由深卸荷松弛岩体组成的锦屏一级特高边坡(530 m)和大岗山特高边坡(420 m)实施效果良好,对边坡工程勘察设计和岩石力学理论研究具有借鉴意义。

地震作用下顺层岩质边坡动力响应和破坏模式大型振动台试验研究

5.12汶川大地震触发了大量的顺层岩质滑坡,对其进行研究很有必要。根据动力模型试验的相似关系,设计制作了1个坡角大于岩层倾角的尺寸(高×长×宽)为1.6 m×1.75 m×0.8 m的顺层模型边坡,并完成了大型振动台试验。试验结果表明,在坡体表面和内部竖直方向上,加速度放大系数随着坡体高程增加而增大,并且随着高程增加,加速度放大系数增大的速度加快;在坡体内同一高程上,坡面处的加速度放大系数大于一定水平深度坡体内部的加速度放大系数,表现出趋表效应;地震波输入频率对坡体动力响应有明显影响,随着频率的增加,越接近坡体的自振频率,加速度放大效应越显著;加速度放大系数随着输入波振幅的增加,总体上表现为递减趋势;通过和均质边坡振动台试验加速度监测数据对比,发现坡体结构对坡体加速度放大系数也有一定的影响,结构面对地震波的反射和折射作用加大了坡体加速度的放大效应。,对试验过程中坡体破坏特征的描述和分析发现,边坡的破坏模式为地震诱发-坡肩拉裂张开-坡面中部出现裂缝-裂缝贯通-发生高位滑坡-转化为碎屑流-堆积坡脚。研究成果对地震灾区滑坡形成机制的认识和减灾防灾有一定的价值。

地震作用下岩质边坡动力响应特性及变形破坏机制研究

以汶川地震诱发大型岩质边坡为研究对象,基于相似理论,采用室内大型振动台模型试验,通过输入不同频率、不同持时以及不同幅值的正弦波,研究顺层及均质结构岩质边坡的动力加速度响应特征及动力输入参数对边坡动力特性的影响。试验结果表明,模型边坡动力加速度分布存在明显的而非线性高程放大特性及非线性趋表特性;且边坡对加速度的放大存在高度效应,即边坡中上部大约3/4坡高以上对水平加速度放大明显,而中下部对竖直加速度放大明显;受地形作用影响,边坡坡脚对加速度具有明显的抑制作用;地震波输入的动力参数对加速度动力特性有影响,地震波频率对加速度影响最为明显,边坡动力加速度随频率的增加而呈非线性增大的趋势,当地震波频率接近边坡模型自振频率时影响最大,且频率的增加改变坡体内加速度的分布特征;动力加速度随边坡输入加速度峰值的增加而增加,但幅值的变化并不改变加速度在坡体内的分布;地震波持时对动力加速度影响轻微。边坡坡体结构是影响其动力特性的重要因素,顺层结构边坡由于存在大量的结构面其动力加速度放大系数要高于均质结构边坡15%左右。