基于FEM-SPH方法的岩质边坡开挖大变形分析

有限元法-粒子法(FEM-SPH法)作为一种新型耦合数值模拟方法,可用于模拟复杂物理过程中的大变形计算。采用FEM-SPH自适应建模方法,计算四川省泸州市某高速公路K4+360~K4+400段岩质顺层边坡在无支护工况下的变形过程,得到边坡各关键点速度随时间的变化规律,相关结论可为边坡支护结构设计提供工程参考价值。

岩质边坡最危险滑裂面的GA-Sarma算法研究

基于现有国内外边坡极限平衡法稳定性分析软件在岩质边坡滑裂面搜索中的局限性,将遗传算法(GA)和Sarma法相结合,提出岩质边坡最危险滑裂面的GA-Sarma算法。GA-Sarma算法解决以折线形为滑面形态、以层面等结构面为边界任意条分并满足条块间边界力平衡原理、滑裂路径可追踪顺坡向不连续结构面的岩质边坡最危险滑裂面的全局优化问题。

改进Sarma法在岩质高边坡开挖稳定分析中的应用

针对采用极限平衡分析法计算边坡稳定时,由于没有考虑条块间力,不能满足所有静力条件,计算安全系数较之其他较严格的方法偏低的问题,提出了考虑高边坡开挖过程引起的地应力释放荷载的改进Sarma法稳定分析方法,利用改进的Sarma法对某水电站高边坡进行了稳定分析,为分析岩质高边坡在开挖过程中的稳定安全提供了较切合实际的理论依据。

赤平投影法与Sarma法相结合在高陡岩质边坡稳定性评价中的应用

本文以万山地质文化产业园基岩边坡为例,采用赤平极射投影法、Sarma法相结合,定量计算和评价了边坡的稳定性,得出了完全一致的计算和评价结论:该高陡岩质边坡目前处于不稳定状态。文中采用两种方法计算并相互印证,对下一阶段该边坡的设计、施工等提供了重要依据,对类似工程有很好的参考和借鉴作用。

基于强度折减法及雷达探测法的破碎岩质边坡的稳定性研究

露天矿山断层破碎带附近的终了边坡的稳定性是矿山开采过程中重点研究对象,也是近年来国内外学者所研究的重要地质灾害之一。为了研究某矿山岩质破碎终了边坡的稳定性,以强度折减法为计算核心,采用雷达探测法提供基础岩体数据,并通过室内岩石力学试验法和结构面检测法等综合技术手段对该矿山两处破碎带(Ⅰ-Ⅰ剖面和Ⅱ-Ⅱ剖面)的岩体性质及边坡的稳定性分别进行了研究。结果显示:Ⅰ-Ⅰ剖面和Ⅱ-Ⅱ剖面的岩体力学参数均相对较低,但是边坡的整体性相对较好,通过三维数值计算得出两个剖面的最大剪应变的变化均不大,且两剖面最大剪应变的位置均出现在终了边坡的底部,边坡的上部和中部均没有产生大量的应变集中现象;通过对该矿区进行数值计算得出两处破碎带,随着矿区的开采,台阶坡面角设计为60°时,边坡的安全系数分别为1.61和2.41,两个边坡均处于稳定状态。

结合Morgenstern-Price法与Sarma法计算岩质-土质混合边坡稳定性

在Morgenstern-Price法及Sarma法理论假设的基础上,通过对岩质—土质混合边坡岩土分界面受力的推导,并假设不平衡力矩Mc,结合水平地震作用系数kc,建立了岩质—土质混合边坡稳定性的迭代求解方法;同时,通过对岩质—土质混合边坡算例的计算分析,验证了上述方法的合理性及可靠性,从而为岩质—土质混合边坡稳定性计算的理论研究提供了一种新的思路。

综合勘察方法在岩质边坡滑动面识别中的应用研究

开展滑坡勘察研究,采用综合勘察手段,将高密度电法与钻探、钻孔压水试验、孔内电视摄像及声波相结合,通过对比、验证及不断修正物探解释异常结果,使最终滑移面最大限度地符合工程实际情况。同时采用土工试验、现场原位测试和反演分析,获得软弱结构面的物理、力学参数,为设计提供更准确的依据。为类似工程提供了一种可行的勘察物探一体化工作方法。

含剪切节理面岩质边坡滑裂面位置及稳定性研究

同向双平面滑动是存在单一地质断层面(剪切节理面)岩质边坡的常见破坏模式之一,但对该种类型的滑裂面计算方法并不充足。为了能够更加高效准确地寻找边坡的滑裂面位置,判断边坡的稳定性,基于极限平衡理论和非线性数学规划模型,假设滑体的滑动方式为同向双平面滑动,再假设目标函数为该岩质边坡的安全系数,运用MTALAB全局最优搜索法,计算含剪切节理面工程边坡在天然工况作用下的滑裂面位置及稳定性,并与极限分析法、强度折减法和毕肖普法进行对比分析。研究结果表明:基于极限平衡理论和非线性数学规划模型得出的滑裂面位置与安全系数基本一致,验证此类方法的可行性,为存在单一地质断层面岩质边坡的滑裂面计算和稳定性分析提供了新依据。

长袋法在废弃矿山高陡岩质边坡生态修复中的应用

在高陡岩质边坡上采用防护网和长形生态袋约束结构边坡防护技术,可有效改善裸露岩体面貌,迅速恢复矿山环境裸露岩体生态植被。该技术是近年来新型高陡岩质边坡防护网和长形生态袋约束结构。以河北省保定市满城区某废弃矿山生态修复治理为例,介绍了防护网和长形生态袋约束结构边坡防护技术具体施工流程,并对施工效果进行了评价,可为今后的废弃矿山高陡岩质边坡生态修复提供参考。

基于随机响应面法和Sarma法的边坡可靠度分析

研究目的:提出基于线性无关原则概率配点法的随机响应面法,并采用于C#语言的计算程序WHUSRSM。将随机响应面法和边坡稳定分析的Sarma法相结合,能够有效地分析极限状态方程为隐式的边坡稳定可靠度问题。研究结论:本文采用公路边坡工程算例证明了随机响应面法的有效性,并与传统响应面法及蒙特卡罗模拟方法的计算结果进行了比较。结果表明,随机响应面法的计算精度和计算效率均优于传统响应面法,且计算效率远远高于蒙特卡罗模拟方法。基于线性无关原则的概率配点法求解Hermite多项式展开的待定系数时,不仅可以消除系数矩阵的奇异性问题,而且大大地提高了计算效率;潜在滑体的可靠指标随着黏聚力和内摩擦角间负相关性增加而增大,不考虑这种负相关性得出的结果偏于保守。

基于随机响应面法的岩质边坡稳定可靠度分析

为客观描述岩质边坡中广泛存在的参数不确定性问题,同时解决传统的可靠度分析方法存在的不足,本文提出了基于随机响应面方法的岩质边坡稳定可靠度计算框架,并以一个典型的岩质边坡工程算例验证了本文方法的有效性。计算结果表明:2阶、3阶和4阶随机响应面法都能够较为有效计算岩质边坡结构稳定问题,计算结果与100万次蒙特卡洛方法的CDF曲线基本一致。此外,参数敏感性分析表明黏聚力c和内摩擦角φ变异系数的变化对失效概率的影响呈现正相关关系,单宽拉裂面面积z变异系数的变化对失效概率的影响呈现负相关关系。

基于双折减系数法的含软弱结构面岩质边坡动力稳定性研究

鉴于等比例强度折减法在折减过程中对粘聚力和内摩擦角采用同一系数,并不能真实模拟出结构的失稳破坏过程。依托于某一实际水利工程设计资料,建立该工程岩质边坡的非线性有限元模型,并在计算中重点考虑断层及岩层层面等软弱结构面的影响,基于双折减系数法对该含软弱结构面的岩质边坡在动力作用下的稳定性进行了研究,并与等比例强度折减法的结果进行对比。研究结果表明:双折减系数法得到的安全系数略大于等比例强度折减法,边坡失稳时的特征点位移值偏大,说明等比例强度折减法计算结果偏于保守;采用双折减系数法分析含软弱结构面岩质边坡动力稳定性是可行的,且能更加真实地反映出结构在失稳破坏过程中粘聚力和内摩擦角各自的安全储备。

拟静力Sarma法在岩质边坡稳定性分析中的应用

高烈度地震作用下,边坡滑坡滑面表现出折线形式,使用Sarma法计算这种折线滑面更加适合。文章将拟静力法与Sarma法相结合,对高强度地震区域的实例岩质边坡进行计算,并将计算结果与FLAC3D数值模拟计算结果相比较。

层次分析法-可拓学模型在岩质边坡稳定性安全评价中的应用

为解决境界外驻留矿体的开采技术难题,综合运用物元概念的可拓学理论与层次分析法,建立多层次多指标的岩质边坡稳定性综合评价模型,对边坡稳定性进行评价,得出安全等级标准及评价指标量值。运用层次分析法确定影响边坡稳定性的安全评价指标的权重系数,根据可拓学理论构造经典域物元、节域物元和可拓集合中的关联函数,建立岩质边坡稳定性安全评价的层次分析法-可拓学模型,得到岩质边坡稳定性安全评价结果。经计算,岩质边坡稳定性综合安全评价的级别特征值为2.19,安全等级为Ⅰ级,边坡稳定性处于极稳定状态。研究结果与矿山以往运用RMR法和BQ法计算的评价结果一致。

顺层岩质边坡稳定性极限平衡分析方法比较研究

顺层岩质边坡是影响工程岩体稳定性、导致地质灾害发生的典型边坡岩体结构类型。顺层岩质边坡的稳定性是边坡研究的重要内容。不平衡推力法、Sarma法和直线型分析法是应用广泛的边坡稳定性分析方法,在介绍这3种方法的基础上,以宜巴高速舒家槽大桥桥基顺层岩质边坡为研究对象,分析边坡岩体结构特征和破坏情况,运用这3种方法分析边坡的稳定性,并与边坡岩体结构特征和破坏情况进行比较分析。研究结果表明:Sarma法稳定性分析结果与边坡实际破坏情况非常吻合,更适合于节理裂隙发育的顺层岩质边坡的稳定性分析;不平衡推力法计算结果偏大;直线型分析法结果偏小,较保守。

公路岩质边坡稳定性评价的能量法研究

针对公路岩质边坡稳定性分析评价问题,根据能量法原理和塑性极限分析上限定理,建立了岩质边坡平面滑动的屈服机构。在刚塑性假定条件下,视岩质边坡的滑体为刚体,没有内能耗散,视滑面为塑性区,能量耗散主要集中在滑面上,根据能量法可以得到简化后的虚功率方程。综合考虑作用在岩质边坡上的后缘裂缝静水压力、沿滑面扬压力、重力、水平地震惯性力、锚固力等外力,按照强度折减法,推导得出了公路岩质边坡稳定性评价的能量法上限解。通过典型算例,将能量法上限解和刚体极限平衡法稳定系数计算结果进行了对比分析。

顺层岩质边坡稳定性极限分析上限法

基于极限分析上限法理论,运用体积力增量法,考虑单层滑动面极限分析模型的缺陷,建立考虑含结构面的多岩层错动的任意块体模型,利用岩块体在外荷载作用下达到极限破坏时,外荷载做的功与岩体消耗的功相等为基础建立等式方程,由此推导得到此类边坡稳定系数的计算公式。在分析典型边坡算例的基础上,对比离散元数值模拟结果,验证了该方法的可行性和适用性。对云南省普宣高速公路某顺层岩质边坡进行计算,其稳定系数接近离散元数值模拟结果,数值稍有偏大,边坡稳定。其研究结果为此类边坡稳定性评价提供了一种新的计算方法。

平面滑动型岩质边坡稳定性极限分析上限法

在极限分析理论框架体系的基础上,提出了平面滑动型岩质边坡极限分析上限法。该方法按照外力所做的功率等于内力所消耗的功率,即滑体处于极限状态时两功率相等的条件——虚功率方程,综合考虑作用在岩质边坡上的后缘裂缝静水压力、沿滑面扬压力、重力、水平地震作用力、锚固力等外力,按照强度折减法,推导得出了岩质边坡稳定性评价的极限分析上限解。锦屏一级水电站右岸泄洪洞引渠内侧工程边坡属于典型的多级台阶状岩质高边坡,该边坡岩体结构为层状结构,变形破坏模式为平面滑动。对引渠内侧岩质边坡稳定性分析结果表明,极限分析上限法对平面滑动型岩质边坡有较好的适用性。

赤平极射投影法在岩质边坡稳定性分析中的应用

赤平极射投影法在岩质边坡稳定性研究中,可以根据边坡的结构面的空间组合关系,做出边坡稳定性状态的初步评价,并进行边坡稳定性的分析计算。本文在万州九龙W2危岩体稳定性分析中,应用赤平极射投影法计算稳定性系数,并通过极限平衡法的计算验证,表明该方法是岩质边坡稳定性研究中的一个重要而有效的方法。

反分析法与室内试验法确定岩质边坡结构面抗剪强度对比研究——以西柏坡纪念馆不稳定斜坡为例

岩质边坡结构面抗剪强度是分析边坡稳定性的重要参数。反分析法是视滑坡将要滑动而尚未滑动的瞬间为极限平衡状态,求解滑动面抗剪强度的一种方法,相对于室内实验和原位测试具有成本低的特点,但其普适性较差,对反分析法的应用条件进行研究对该方法在边坡工程中的准确应用具有重要意义。本文用反分析和室内试验两种方法确定西柏坡纪念馆不稳定斜坡结构面抗剪强度,发现对于单滑动面岩质顺层滑坡,直接采用滑坡断面进行反分析获得的结构面抗剪强度与室内试验结果相近,可用于评价同一结构面边坡的稳定性。