含建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系振动台模型试验研究

基于Bockinghamπ定理,对具有建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系开展振动台模型试验,通过分析预应力锚索、建筑桩基的应变以及边坡坡顶加速度,研究支护体系的动力响应规律。结果表明,预应力锚索的应变在地震波加速度达到峰值时达到最大值,且上排锚索受力大于下排锚索,随着地震幅值的增大,最上排锚索锚固段率先发生滑移破坏失去锚固作用;建筑桩基应变最大值点位于滑动面以下一定深度,且远离边坡坡面的建筑桩基受力大于邻近边坡坡面的建筑桩基;坡顶各点峰值加速度随地震波幅值增大整体表现为线性增大,但在Wenchuan-Wolong波(0.55g)和Sin波(0.4g)工况时,各点峰值加速度相对有所下降,随着地震波幅值增大,各点峰值加速度放大系数在汶川波和正弦波作用下并非单调变化,而是表现为先减小后增大波动变化特点。

缓倾顺层岩质边坡失稳破坏机理分析

文中以某营运高速公路缓倾顺层岩质边坡为例,对边坡岩体特性、地质环境条件、形态特征等进行综合勘察,对边坡失稳破坏机理进行分析,阐述了缓倾顺层岩质边坡产生失稳破坏模式为后退式渐进滑移-拉裂破坏。对同类工程具有较好的指导意义。

降雨开挖诱发顺层岩质滑坡稳定性与堆积特征

在自然环境与工程建设中,顺层岩质滑坡因其易发、频发、突发等特征,一直是地质灾害领域研究热点之一。以湖北省建始县大包山滑坡为例,综合现场调查、无人机(UAV)摄影等手段,开展含软弱夹层结构面强度弱化规律试验,考虑强度弱化的降雨-开挖联合作用,进行边坡动态稳定性与堆积特征数值模拟分析,探讨边坡破坏诱因,揭示边坡变形机制。主要结论如下:①自然边坡在天然、暴雨工况下稳定性系数分别为1.35和1.20,开挖边坡在天然、暴雨工况下稳定性系数分别为1.04和0.90;最不利工况下,边坡第四级开挖后,发生失稳破坏,诱因为降雨-开挖联合作用;②大包山滑坡破坏模式为典型的滑移-拉裂破坏,即滑坡体前缘侧向隆起,中后缘牵引式滑动,后缘发生拉裂破坏,滑坡体沿软弱结构面整体性顺层平面滑动;③大包山滑坡的变形破坏和启滑运动堆积过程可划分为5个阶段,即裂缝发展贯通阶段、启滑动态响应阶段、整体高速滑动阶段、平台碰撞制动阶段、堆积侧向挤滑阶段;滑坡前缘于坡脚处堆积,堆积距离约15~25 m,整体滑移水平距离约15 m,滑坡最大位移量高达30 m。研究成果对类似顺层岩质滑坡研究具有一定参考价值。

抗滑桩爆破开挖引起多台阶顺层岩质边坡振动响应分析

为了研究临近抗滑桩施工爆破引起多台阶顺层边坡的振动响应规律,结合巫镇高速公路边坡工程,联合LS-DYNA和FLAC3D软件建立了抗滑桩爆破模型和多台阶顺层岩质边坡动力计算模型,分析了抗滑桩施工爆破荷载特征及其引起多台阶顺层边坡振动速度变化规律。结果表明,抗滑桩施工爆破最大荷载具有水平向小、竖向大的特点,其引起边坡坡面的振动响应特征表现为①坡体下部水平振速大于竖向振速,坡体上部竖向振速大于水平振速;②多台阶顺层岩质边坡坡面具有高程放大效应,且竖向振速放大率大于水平振速;③多台阶顺层岩质边坡内部具有“趋表放大效应”,坡体不同部位的“趋表放大效应”特征显著不同;④坡面下部水平向振速衰减率大于竖向衰减率,坡面上部竖向衰减率(放大率)大于水平向衰减率,各阶边坡坡脚处振动速度衰减率大于坡顶处衰减率。

观斗山背斜地区顺层岩质滑坡影响因素与形成机制分析

针对宜宾市观斗山背斜地区特殊的地质构造和岩性特征导致滑坡地质灾害多发的情况,该文以水井湾滑坡为研究对象,开展对该地区顺层岩质滑坡地质灾害的影响因素和形成机制分析,通过现场调查,了解水井湾滑坡的形态特征、边界情况以及滑坡的物质组成情况。再通过实验室相应的土工试验,得到水井湾滑坡相关的物理力学参数,计算出其稳定性。通过总结水井湾滑坡的影响因素和形成机制,以期为该地区顺层岩质滑坡的防治提供参考,有利于宜宾市对象鼻片区的规划开发。

基于离散元的顺层岩质边坡加固及稳定性分析

为研究顺层岩质边坡加固机理及稳定性问题,基于离散元方法,利用FLAC 3D软件建立二维模型,对岩体参数敏感性进行了分析,同时得出抗滑桩加固机理.主要得到以下结论:岩层倾角、坡角、内摩擦角和黏聚力对顺层岩质边坡稳定性影响显著,边坡安全系数对坡角和内摩擦角的改变更为敏感;内摩擦角以及黏聚力的增大会导致边坡抗剪强度增大,使抗滑力大于下滑力,进而使顺层岩质边坡安全系数增大;通过研究抗滑桩的布设以及桩间距,发现桩间距为2D~3.5D时,桩位5号时为最优布设位.

基于微震监测的BK区域顺层岩质边坡开挖稳定性分析

本文通过依托某地区的水坝边坡工程为案例,研究了BK区域顺层岩质边坡微震监测系统的微震监测原理构建及其应用过程,首次对基岩崖壁开挖活动稳定性进行了早期监测、评价和预测预警。同时,基于RFPA研究针对左岸微震功能特点和断崖开挖持续低效等问题展开了研究。研究成果有望对后续顺层岩质边坡微震监测系统的构建和应用提供参考。

强降雨作用下风化顺层岩质高边坡变形监测及稳定性分析

为探究风化顺层岩质高边坡的稳定性,文章设计了不同层状角和降雨强度下的室内模型试验,对强降雨作用下对风化顺层岩质高边坡的变形规律进行监测,并对变形监测结果进行计算分析。结果表明:在降雨初期,边坡并不会发生变形,随着边坡土体含水率趋于饱和,在类似风化营力作用下边坡开始发生位移变形,变形从边坡中部发生,随后扩展到边坡上部,边坡下部变形十分微小;边坡以水平位移变形为主,竖向位移变形为辅,但竖向位移变化率大于水平位移变化率;层状角或者降雨强度越大,边坡越容易发生失稳破坏,预警变形时间和变形量越小。

不同降雨条件下软弱夹层顺层岩质边坡的失稳分析

在降雨入渗条件下,软弱夹层顺层岩质边坡会发生失稳。针对长时间大雨和短时暴雨条件下,软弱夹层顺层岩质边坡的渗软弱层间的软化作用、特征和变形规律进行分析。结果表明:①软弱夹层的存在改变了边坡原有的渗流特征,呈现“双重渗流”效应。随着降雨持续时间的增加,软弱夹层逐渐软化,局部形成塑性流动带。②由于上部岩体重力的影响,在软弱层间出现应力集中现象,雨水的大量渗透导致软弱层间挤压处边坡的塑性流挤压,随着软弱夹层上部拉伸裂缝的进一步发展,边坡沿软弱结构面逐渐产生滑动剪切变形。③在降雨量相等的情况下,长时间大雨对软弱夹层顺层岩质边坡稳定性的影响大于短时间暴雨。

顺层岩质边坡滑剪破坏规律研究

本论文旨在深入研究顺层岩质边坡滑剪破坏规律,探讨与岩石强度参数、外部条件、时间效应、地下水等多个因素的相互关系。我们将采用数学模拟和理论分析相结合的方法,以全面掌握滑剪破坏机制。最终的目标是为工程师和地质学家提供有关滑剪破坏的深刻见解,以更好地评估和减轻潜在的地质灾害风险,为基础设施和施工项目的安全性和可持续性作出贡献。

顺层岩质边坡失稳破坏机理及滑动岩体临界长度分析

顺层岩质边坡常因工程建设活动中在坡体下部开挖形成临空面(剪出口)从而产生顺层滑移—拉裂破坏,在对顺层岩质边坡进行支挡设计时确定滑动岩体临界长度是设计人员最关心的问题。根据岩层面的抗剪强度指标通过边坡稳定性分析来确定滑动岩体临界长度。根据理论分析建立顺层岩质边坡失稳破坏长度计算式,结合习水县和播州区两个工程项目进行理论计算滑动岩体临界长度与实际岩体后缘拉裂长度对比印证,通过印证比对基本吻合。在对顺层岩质边坡进行开挖过程中应先进行预支护或预加固后方可进行岩体开挖。

某地区顺层岩质边坡开挖模型试验设计研究

顺层岩质边坡其内部结构复杂,边坡表面稳定性更受多种因素影响。本文以湖南省兴察高速BK区域顺层岩质边坡为工程背景,先后阐述了模型试验的相似理论依据、室内模型试验的具体设计方案、以及材料的选取过程,同时考虑无降雨、无支护条件下进行边坡开挖模型试验的相关具体操作。尤其是试验过程中的一些操作细节、后期试验结果的误差处理等,希望总结此工程的模型试验设计过程,为后期相似岩质边坡的模型试验设计及操作提供指导建议。

含软弱夹层顺层岩质边坡变形-滑动演化过程研究

为研究含软弱夹层顺层岩质边坡的变形、破坏及滑动演化过程,以抚顺西露天矿南帮E1200剖面为研究对象,采用GDEM建立二维数值计算模型,模拟重力作用下边坡的变形、破坏及其沿滑面滑动的演化情况。研究结果表明:抚顺西露天矿南帮为上陡下缓的层状体边坡。在变形破坏阶段边坡整体遵从拉裂-滑移-剪断的变形破坏模式,其中坡顶回填土发生剪切破坏,坡中玄武岩及坡底软弱夹层2处发生滑移-弯曲破坏,坡底油母页岩发生滑移-剪断破坏;潜在滑动面从坡顶沿软弱夹层2向坡底逐步扩展最后贯通;滑动阶段边坡主要沿断层泥-煤接触面向下滑动。

碎裂状顺层岩质边坡地震动力响应与破坏模式

西南山区存在着大量碎裂状顺层岩质边坡,在地震作用下极易引发崩塌、滑坡等灾害。为探究碎裂状顺层岩质边坡的动力响应与破坏模式,以西南山区某边坡工程为依托,通过实地调研和参考工程地质资料,对结构面的分布规律进行了详细总结,并通过赤平极射投影对边坡的整体稳定性进行了分析。在此基础上,利用离散元UDEC建立了多组碎裂状顺层岩质边坡模型,通过加载EL–Centro波和Kobe波分析边坡动力特性及破坏模式,并研究了节理参数对位移和加速度响应的敏感性规律。结果表明:坡面位移响应规律呈现先增大再减小的规律,位移响应最大位于M4处;边坡的PGA放大系数呈现高程放大效应,地震波类型会影响PGA的响应规律;地震波穿过强弱风化交界处的结构面时会消耗一定的能量,局部FFT幅值会降低;碎裂状顺层岩质边坡的破坏模式为裂隙扩展–强风化岩体滑移型破坏;节理参数敏感性分析表明,弱风化岩体区域的层理间距对位移的影响最为明显,而强风化节理间距对加速度放大影响最为明显。数值仿真分析较好地揭示了地震作用下碎裂状顺层岩质边坡的动力响应规律和破坏模式,为进一步研究此类边坡的灾变机制和防治提供了有益参考。

地震作用下含软弱夹层顺层岩质斜坡动力响应的试验研究

以青藏高原金沙江流域下归洼滑坡为原型,开展了含软弱夹层的顺层岩质斜坡振动台模型试验,基于斜坡峰值加速度PGA的放大系数和Hibert-Huang变换(Hibert-Huangtransform,简称HHT)时频特征分析地震作用下含软弱夹层顺层岩质斜坡动力响应规律。试验结果表明:斜坡在地震作用下表现出明显“高程效应”和“趋表效应”,PGA在坡表距离坡底1/4高度处、坡顶、软弱夹层处较大。随着输入地震动强度的增加,斜坡刚度逐渐降低,自振频率逐渐减小。当输入波幅值达到0.7g之后,斜坡发生开裂和结构变形。输入波幅值相同的情况下,PGA放大系数与高程呈正相关,同一测点随着输入波幅值增加,放大系数逐渐下降,不同输入波的类型和时间压缩比对斜坡动力响应影响差异较大。Hilbert谱显示,高程和软弱夹层对地震波能量有放大作用,高频部分的能量放大尤其明显。Hilbert边际谱表明,软夹层作用下高频部分的累积能量放大明显,在坡表距离坡底1/4高度处的测点能量突然增大,与加速度放大效应部分的结论类似;Hilbert边际谱显示,随着输入地震波幅值增加,高频部分和代表斜坡自振频率部分的累积能量逐渐降低,输入地震波主频部分的累积能量逐渐占据主导地位,表明斜坡逐渐损伤破坏,斜坡的模态特性逐渐消失。

库水位变化时陡倾软弱顺层岩质滑坡变形机制

研究库水位动态变化时陡倾软弱顺层岩质滑坡的变形机制,为库岸滑坡防治及库水调度提供帮助。以四川省大渡河某水电站开顶滑坡为例,通过野外调查资料、库水位及地面监测数据综合分析,研究滑坡结构及变形破坏特征;建立二维地质模型,利用离散元模拟蓄水前后陡倾顺层岩质滑坡变形响应过程,结合有限元进一步分析库水作用下岸坡稳定性变化规律。研究结果表明,岸坡特殊的地质构造和岩性是控制滑坡产生的主要因素,水库蓄水诱发了滑坡的变形,库水位变化进一步加速了变形进程。当库水位以4.8 m/d、3.84 m/d、1.92 m/d的速率上升时,坡体稳定性呈现先增后减的趋势;当以小于0.5 m/d的速率下降时,岸坡变形不明显,但稳定性急剧降低,极有可能增加变形速率,加剧变形,导致大范围失稳破坏。在水库调度过程中,为避免渗流作用对岸坡稳定性的影响,库水位变化应保持在较小的速率平稳运行。

顺层岩质边坡稳定性分析及加固设计研究

以南京市栖霞古镇顺层岩质边坡为例,采用极限平衡法和强度折减法对开挖后边坡的稳定性、失稳原因和变形特征进行分析。针对边坡潜在的滑坡问题进行加固设计,模拟不同长度和倾角组合下锚杆加固效果,根据边坡稳定性系数及锚固后边坡位移和应力分布情况,确定锚杆长度7 m、倾角20°为最佳方案,并结合其他加固措施提高边坡的稳定性,分析结果表明,加固后边坡稳定性系数满足规范要求,边坡位移控制在安全范围内,加固设计方案合理可行。

多期地震作用的台阶式顺层岩质边坡震裂破坏机制

高烈度区斜坡震裂变形体广泛存在,为理清台阶式顺层岩质边坡在多期地震作用下的震裂破坏机制,以三清高速路堑斜坡为原型,开展大型振动台试验。引入加速度放大系数比(ratio of acceleration amplification factor,RAAF)研究不同台阶位置加速度动力响应差异性,利用希尔伯特−黄变换和边际谱识别边坡震裂累积损伤及失稳破坏过程,结合边坡失稳破坏现象阐明台阶式边坡震裂破坏机制。结果表明:边坡具有高程放大效应,加速度放大系数随输入地震波峰值增加呈现先增加再降低的趋势。RAAF在输入地震波峰值为0.6g前后出现正负突变,表明输入地震波峰值为0.6g是改变两种类型边坡动力响应差异性的“临界值”。多期地震作用下,希尔伯特谱低频部分减小,高频部分增加,岩体和夹层表现出滤波作用。水平地震作用下,台阶阴角极易产生动拉应力集中,造成阴角处被拉裂。不均匀台阶宽度边坡的渐进破坏过程为第2级台阶首先出现拉裂缝→上部岩层沿软弱夹层滑动→坡顶后缘拉裂→第1级台阶拉裂并脱离坡体。均匀台阶宽度边坡各级台阶阴角均出现拉裂缝,边坡未出现明显滑动面。模型试验揭示了台阶式岩质边坡的震裂破坏机制,针对勘察设计和施工应加强各级台阶阴角变形量的监测,阴角处可做圆弧处理降低应力集中现象。坡脚处可设置抗滑桩,提高边坡出现震裂破坏的阈值,增强边坡稳定性。

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡中抗滑桩-键组合结构的应用

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏往往是沿软弱夹层向下滑移。针对这类边坡的破坏特点,以贵州某含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡为例,提出采用抗滑桩-键组合结构对此类边坡进行支挡防护,并基于有限元软件模拟了抗滑桩-键组合结构对边坡的支挡防护机理,讨论了不同排距对边坡稳定性、坡体变形特征以及边坡剩余下滑力分担情况的影响规律。结果表明:将抗滑桩与抗滑键组合形成新的抗滑体系,能有效地控制含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡的坡体变形,进而提升边坡的整体稳定性;抗滑键设置后分担了前排桩部分下滑力,显著改善了前排桩的受力状态,其承担的荷载约为前排桩的75%~90%;抗滑桩-键组合结构承担的边坡剩余下滑力之和略大于单排桩承担的边坡剩余下滑力,且排距对边坡剩余下滑力的分担具有一定影响,随着排距的增大,抗滑桩-键组合结构承担的边坡剩余下滑力之和缓慢增大,当排距为45 m时其达到峰值。研究成果可为此类边坡的支挡防护提供新思路,具有一定的参考价值和借鉴意义。

吉牛水电站顺层岩质边坡变形体成因机制及防治效果分析

顺层岩质边坡往往在坡脚进行工程开挖后诱发滑坡等地质灾害,一般采用锚索、抗滑桩等进行防治,但其治理效果如何通常难以检验。以吉牛水电站开挖后的顺层岩质边坡为例,结合变形体的地质条件、变形破坏特征、监测数据等资料,采用离散元数值模拟计算方法,分析不同工况条件下的滑坡变形响应过程、基本破坏规律,确定其主要诱发因素及形成机制,并结合防治方案进一步检验治理后的防治效果。研究结果表明,该滑坡为一处主要由前缘开挖诱发的滑移-拉裂式滑坡,并根据其破坏模式和地形地质条件采用深层锚索、中层锚筋束、浅层锚杆、表层喷护等深浅层结合手段进行综合加固。数值模拟结果与实际监测数据均显示变形趋势得到有效控制,工程防治效果良好,对类似的其他工程具有一定指导意义。