陡倾层状岩质斜坡极限平衡稳定分析

针对自然界中的层状岩质滑坡绝大部分呈现出明显的三维形态特征,在倾倒破坏极限平衡二维推导分析方法的基础上,考虑层状岩质斜坡的三维受力状态,进行三维力系的简化与等效,提出了考虑三维受力的倾倒分析方法,在考虑真倾角方向的倾倒极限平衡分析中,将层状岩质滑坡近似为悬臂梁处理。并以重庆鸡冠岭滑坡为例进行验证分析。计算结果表明:1自然状态下,鸡冠岭斜坡处于稳定状态;2地下采空状态下,鸡冠岭煤层上覆岩层逐层发生倾倒破坏,并挤压下伏阻滑关键块体,导致关键块体剪出破坏后形成滑坡。该分析结果与实际情况基本一致。

陡倾层状岩石路堑边坡的变形机制及其安全防护

陡倾层状岩体在单斜软弱层型垭口的演化过程中表现出较复杂的变形行为 ,其变形结果与人工开挖所形成二次边界条件的关系 ,决定了路堑边坡的地质模式和稳定程度。笔者运用过程机制分析法 ,明确了石灰岩山区某陡倾层状岩石路堑边坡 ,在开挖中产生的变形破坏是由于斜坡长期的滑移 -弯曲或弯曲 -拉裂等重力变形改造的结果 ,并根据边坡的地质力学模式进行了稳定性评价 ,同时提出了相应的安全防护措施。

陡倾层状斜向岩层视向溃屈机制力学分析——以陕西山阳滑坡为例

以陕西山阳滑坡为例,分析了陡倾层状斜向岩层岩质滑坡的视向滑动特征、滑移—溃屈破坏模式与机制。基于梁板理论、层状板裂结构岩体弯曲—溃屈破坏的力学模型在考虑自重、地下水静水压力作用及斜倾层状山体视向滑动侧向摩阻力作用的影响下,采用岩体结构力学分析的方法建立了相应的力学模型;经过力学分析,推导出基于斜坡自重、地下水静水压力与侧向摩阻力作用下的陡倾层状斜向岩层斜坡溃屈段长度条件方程。为验证条件方程的正确性,以山阳滑坡为例进行了验算,最后得出与实际调查较一致的结果,为防御陡倾层状斜向岩层斜坡产生视向溃屈破坏提供依据。

陡倾层状不同倾角岩体下隧道的施工力学行为分析

本文是以具备典型的陡倾层状围岩特性的鸭江隧道为背景,利用通用岩土有限元软件MIDAS/GTS,建立无层面及岩层倾角分别为30°,40°,50°,60°陡倾层状围岩下的隧道开挖模型。在各模型中分别考察围岩应力、位移变化规律及初期支护受力特征,对比分析得出陡倾层状围岩开挖时的变形与受力趋势。

地下采空诱发陡倾层状岩质斜坡失稳机制研究

以重庆武隆鸡冠岭陡倾层状岩质斜坡滑动为例,采用FLAC3D模拟分析地下采空诱发陡倾层状岩质斜坡"弯曲变形→层间错动→采矿加速倾倒变形→下伏岩体阻滑→下伏岩体剪切破坏→整体失稳"的渐进失稳过程,认为鸡冠岭山体滑动是一类层状岩体的倾倒–滑移失稳的复合破坏模式。模拟结果表明:(1)陡倾临空的斜坡在长期重力作用下,坡体沿山梁方向发生蠕滑变形,坡体逐渐产生拉裂缝;同时由于该斜坡位于背斜核部附近,应力集中导致上覆层状岩体呈现出弯曲变形的特征;(2)长期岩溶作用加速坡体裂缝的发育与扩张;(3)斜坡下部煤层开采导致鸡冠岭山梁发生应力发生重分布,上覆层状岩体逐渐发生层面分离,层状岩体下部产生裂缝,岩体强度逐渐降低;(4)当斜坡下部煤层逐渐采空后,上覆层状岩体变形急剧增大,发生倾倒破坏,挤压矿层下伏稳定岩体,发生剪切滑移,最终从临空处剪出形成高速碎屑流。因此,对于西南灰岩褶皱山区,认识长期地下采空对层状山体的扰动作用,对大型灰岩山体防灾减灾与风险区划具有重要的现实意义。

露天矿高陡逆倾层状边坡滑移模式与稳定性

为解决露天矿高陡逆倾层状边坡的稳定性与破坏机理等极为复杂问题,采用以平庄西露天煤矿顶帮边坡为研究对象,以Mohr-Coulomb准则作为边坡失稳判据,应用有限差分软件FLAC3D对露天矿高陡逆倾层状边坡破坏模式与稳定性进行了数值模拟研究,通过分析边坡的应力分布特征、位移分布及其演化过程,确定了边坡的破坏模式与失稳演化机理的方法.研究结果表明:平庄西露天矿顶帮边坡处于稳定状态;滑坡是在拉-剪复合作用下形成的,潜在滑坡模式为以弱层A为底界面的切层-顺层滑动;弱层A附近产生的应力集中是边坡发生剪切破坏的外在因素;沿弱层发生的隆起现象可作为露天矿高陡逆倾层状边坡失稳预警的宏观判据.

层状反倾-顺倾边坡倾倒变形形成条件及发育规模特征

以往研究中倾倒变形研究在反倾边坡较多而在顺倾边坡中很少,对两种不同结构的边坡形成倾倒体的异同点更是存在较多空白。在总结大量倾倒体实例基础上,对层状反倾和顺倾边坡倾倒变形形成条件及发育规模特征进行了详细研究。结果表明,顺倾边坡若发生倾倒,通常表现为坡高H>100m,边坡坡角β>35°,岩层倾角α>60°,岩性为薄层或薄层与中层互层的软岩、软硬相间的岩石;反倾边坡当坡角β>30°及岩层倾角α>30°就可能发生倾倒,其岩性为薄层~中厚层状的软岩、硬岩及具有似层状结构的坚硬岩石均可;提出层状岩质边坡'倾倒临界倾角δ'的概念,对于顺倾边坡,δ≈60°,当α>δ时边坡将可能产生倾倒破坏,当α<δ时边坡通常产生顺层面的'滑移-弯曲'或'滑移-拉裂'型破坏;反倾边坡δ≈30°,当α>δ时边坡才可能演化成明显倾倒变形,当α<δ时边坡不会倾倒或倾倒不明显;对于地质条件基本相同而坡体结构不同的两种边坡,反倾边坡形成的倾倒体无论是发育分布面积还是倾倒深度通常是大于顺倾边坡的,而且一旦形成倾倒体,二者的规模通常是深层的、大型或特大型的;倾倒体的分布面积和倾倒深度均呈现一种随坡高的增加而增加的趋势,坡高H=250m时其分布面积和倾倒深度表现为陡然增加,并且反倾边坡增加幅度大于顺倾边坡。

陡倾煤层开采条件下上覆山体变形破坏物理模型试验研究

大型岩质滑坡是中国西南岩溶矿区的主要地质灾害类型,其破坏和成灾过程具有复合性。以我国重庆武隆鸡冠岭滑坡为例,通过离心物理模型试验研究了地下开采条件下陡倾灰岩斜坡的变形失稳机制。试验时随着煤层模型板被拔出,上覆岩层在拟重力作用下开始出现位移与层间错动,当煤层模型被拔出150 mm时,模型山体发生显著破坏。试验结果表明:陡倾灰岩斜坡在长期重力作用下,会出现弯曲倾倒的变形,随着地下煤层逐渐采空,上覆陡倾层状岩体失去支撑,岩层层面分离并产生拉张裂缝,岩体变形加剧发生倾倒破坏,并对煤层下部的稳定岩体形成挤压,下伏稳定岩体发生剪切破坏,最终导致鸡冠岭以倾倒—滑移的复合模式整体失稳。这一研究对中国西南山区大型岩质滑坡的早期识别与失稳机制分析具有指导意义。

龙滩水电站地下厂房主要洞室围岩锚喷支护设计

龙滩水电站地下厂房洞室群支护采取工程类比、理论计算及现场监控的多种方法进行设计。针对中陡倾角层状岩体上、下游边墙的变形特征不同、潜在不稳定体出现部位的区别,提出了上、下游边墙预应力锚索重点加强部位有所区别的支护设计方案。

大奔流沟料场施工期高边坡稳定性数值模拟

锦屏一级水电站大奔流沟料场边坡开挖高度468 m,开挖量巨大,岩层陡倾坡外,快速开挖卸荷过程中边坡安全稳定问题突出。在边坡破坏模式分析的基础上,建立了考虑层状岩体各项异性的数值分析模型,研究边坡开挖过程中应力、位移、塑性区和锚固受力演化特征,并评价边坡稳定性。研究表明,边坡整体稳定性主要受控于边坡的地质结构特征、层间错动带和岩层层面的抗剪强度等因素。总体上,开挖完成后边坡安全系数满足规范要求。

公路隧道爆破振动动力响应数值模拟

针对陡倾层状岩体的特点,以青山隧道为研究背景,通过动力有限元数值模拟,系统的研究了在爆破振动作用下,围岩和支护结构的振速、应力和位移的动态响应规律。研究表明:在同一断面上,隧道各部位的振速不同,表现为底板振速最大;隧道开挖轮廓面外会形成拉应力区,围岩将受到应力波的不断反复拉伸作用;在掘进隧道中距开挖面5m的范围内的支护结构可能会受到破坏。

陕西山阳特大型滑坡视向滑移-溃屈破坏力学分析

陕西山阳滑坡为典型的陡倾层状斜向岩质斜坡,其破坏模式不同于常见的顺倾层状岩质斜坡溃屈破坏模式,也不同于斜倾层状山体的视向滑移-剪切破坏模式,更不同于陡倾顺层岩质斜坡的倾倒、倾倒-滑移破坏模式,属于视向滑移-溃屈破坏模式。在实地调查的基础上,从斜坡结构特征、结构面组合特征以及剪出口特征分析了滑坡的破坏模式,进而分析了山阳滑坡的视向滑移-溃屈破坏机制;以梁板理论、层状板裂结构岩体弯曲-溃屈破坏的力学模型为基础,结合斜倾层状岩质滑坡的视向滑动机制研究,建立了基于斜坡自重、地下水静水压力、侧向摩阻力以及斜坡岩体厚度变化作用下的陡倾层状斜向岩质斜坡视向滑移-溃屈破坏力学模型,进行力学分析,推导了溃屈段长度条件方程,并以山阳滑坡为例验证了长度条件方程的正确性。

乌弄龙水电站库区拉金神谷坡体变形成因机制分析

以乌弄龙水电站库区拉金神谷坡体变形破坏为例,通过地质分析,揭示反向陡倾层状岩质斜坡早期倾倒折断后,受重力等外界因素作用折断带沿倾坡外的中缓倾结构面贯通并形成滑动面,产生滑移变形的历史成因机制。电站蓄水后,坡体受地下水位抬升影响,再次产生整体变形调整,随后变形减缓并趋于收敛。通过对勘探和监测成果的分析确定本次变形的成因和诱发因素,并进行稳定性评价和变形发展趋势预测。