反倾岩质边坡破坏机理模型试验研究

通过室内物理力学模型试验研究发现,对于反倾边坡,其主要的变形破坏形式为倾倒变形折断破坏,破坏首先发生在坡顶;通过试验研究反倾岩层的层面剪切强度(c,?值)、岩层厚度及岩层倾角对反倾边坡变形的影响发现,反倾岩层的层面强度(c,?值)和岩层厚度是影响边坡稳定性的重要因素,而岩层倾角对反倾边坡的变形影响不大。对试验结果进行分析,显示此类边坡的变形破坏过程具有明显的“叠合悬臂梁”的特征,并得出反倾岩质边坡的抗倾覆能力随着反倾岩层的层面强度(c,?值)、岩层厚度及岩层倾角的增大而增大的结论,与工程实际比较吻合。

坡顶荷载作用下岩质边坡倾倒破坏分析

坡顶荷载是公路边坡、铁路边坡以及矿山边坡等稳定性分析中不可忽略的因素,倾倒破坏是陡倾层状岩体边坡一类主要的变形破坏形式,研究坡顶荷载作用下岩质边坡块体倾倒破坏具有重要的工程指导意义。在Goodman和Bray块体倾倒破坏极限平衡逐步分析方法的基础上,基于传递系数法,通过建立坡顶荷载作用下岩质边坡倾倒破坏地质力学模型,提出了考虑坡顶荷载作用的边坡倾倒破坏的解析分析方法,推导出了坡顶荷载作用下反倾边坡坡脚剩余下滑力和维持边坡稳定所需要的支护力的计算公式,为该类边坡的设计和支护提供了理论依据。通过算例分析,探讨了不同岩块厚度和切坡角度下坡顶荷载对剩余下滑力和滑动比例系数的影响。结果表明:对于一个给定的边坡,岩块厚度存在一个临界值,当岩块厚度小于该临界值时,坡顶荷载对剩余下滑力的影响程度要明显大于岩块厚度大于该临界值的情况;切坡角度越大,坡顶荷载对边坡稳定性的影响越显著;随着坡顶荷载的增加,滑动比例系数逐渐增大。对比分析理论解与UDEC计算的数值解,表明两种方法计算结果是一致的,相互得到了验证。

地震作用下岩质边坡倾倒破坏分析

倾倒破坏是陡倾层状岩体边坡一类主要的变形破坏形式,地震作用下岩质边坡块体倾倒破坏分析具有重要的工程指导意义。基于块体极限平衡,针对岩块长细比较大的情况,推导出了地震作用下岩质边坡倾倒破坏的一般解析解。对于简单的反倾边坡,给出了地震作用下倾倒破坏的显式解析解,并推导了岩块间法向力、破坏模式转变点和坡脚剩余下滑力计算公式。通过4个典型算例研究了地震作用对反倾边坡破坏模式、倾倒破坏时所允许的最大陡倾节理视倾角、破坏模式转变点和坡脚剩余下滑力的影响,为反倾边坡的抗震支护设计提供了理论基础。最后,根据地震影响系数与破坏模式转变点和坡脚剩余下滑力的定量关系对比分析了解析法与传递系数法,结果显示,当岩块长细比大于20时,解析法具有足够的计算精度。

露井联采逆倾边坡稳定性数值模拟

为最大限度回收资源,倾斜矿体开发时常采用露天与井工联合开采方式,形成露井联采逆倾边坡,由于受到双重采动效应影响,其变形破坏机理及稳定性问题变得极为复杂,是采矿工程领域研究的难题之一。以平庄西露天矿顶帮边坡为研究对象,同时考虑拉伸和剪切两种破坏判据,应用RFPA强度折减法对露井联采逆倾边坡岩移规律及稳定性进行了数值模拟。通过对比分析单一露天开采和露井联采条件下边坡岩体变形破坏规律、位移演化规律及应力分布特征的差异,揭示了地下开采对露天矿逆倾边坡岩移规律及稳定性的影响和原因。结果表明:单一露天开采时边坡发生滑移型破坏,而露井联采条件下边坡发生滑移-塌陷复合型破坏;受两种采动效应叠加的影响,地下采空区上方岩体以下沉为主,同时上山一侧岩体向露天采空区方向发生明显位移;受地下采动影响时,逆倾边坡稳定性下降,其根本原因是坡体内剪应力的大范围叠加升高,造成上部一定范围的岩体在边坡发生滑移前就遭到破坏,从而加剧了滑坡的发展。

反倾岩质边坡悬臂梁极限平衡模型的改进

反倾岩质边坡稳定性分析一直以来都是边坡稳定性分析中的难点,有很多悬而未决的问题。极限平衡分析方法仍然是目前最为常用的一种方法,也是相对比较成熟的一种方法。在Adhikary和Dyshin悬臂梁弯曲极限平衡分析模型的基础上,经过分析推导,对其折裂面形式、层间凝聚力的影响和各层岩体重度等方面问题进行了修正,得到了改进的悬臂梁极限平衡模型,提出了以各层位剩余不平衡力作为分析反倾边坡稳定性标准的新方法,并对边坡稳定性各影响因素进行了分析研究,得出的结论和规律更符合工程实际,对该类边坡的设计施工具有指导意义。

层状反倾边坡破坏机制及NPR锚索控制效果物理模型试验

以内蒙古长山壕露天矿区大规模倾倒失稳反倾边坡为工程背景。首先基于相似理论构建层状反倾边坡地质概化物理模型,开展在未加固、普通锚索加固(PR锚索)及恒阻大变形锚索加固(NPR锚索)3种不同工况条件下边坡控制效果物理模型试验。然后使用红外热成像系统、应变监测系统和数字散斑位移测量系统,对反倾边坡开挖试验全过程的温度场、应变场和位移场进行综合监测。最后,研究层状反倾边坡变形特征和失稳机制,对比分析不同加固对策下的加固效果。研究结果表明:层状反倾边坡变形过程具有明显的"叠合悬臂梁"变形特征,其倾倒机制主要表现为岩层初始裂纹产生、岩层裂纹发育以及滑动面贯通边坡失稳3个阶段。PR锚索在边坡开挖过程中断裂失效,无法抵抗边坡大变形失稳。NPR锚索具有高恒阻、大变形以及吸收能量的超强特性,有效防止反倾边坡倾倒失稳的发生,为边坡工程加固提供了一种新的思路。

露井联采逆倾边坡破坏模式及稳定性评价方法研究

首先分析了单一露天开采逆倾边坡的变形破坏模式、地下开采覆岩变形破坏机理和露井联采逆倾边坡的变形机理,在此基础上,对露井联采逆倾边坡的破坏模式及稳定性定量评价方法进行了研究。研究表明,露井联采逆倾边坡的破坏模式可分为3种类型:滑移型破坏、塌陷型破坏和滑移-塌陷复合型破坏,地下开采的空间位置对边坡的破坏模式及稳定性影响显著,其影响程度受进入塌陷范围内的边坡潜在滑面长度和岩体强度参数弱化程度的控制,据此提出了露井联采逆倾边坡稳定性的极限平衡法,并结合工程实例进行了数值模拟验证。

基于突变理论的反倾层状岩石边坡稳定性研究

反倾向层状岩石边坡失稳问题一直是工程地质学和岩石力学领域亟待解决的问题之一。针对反倾层状岩石边坡的岩体结构特点,以弯曲拉裂(倾倒)变形的地质模型为基础,根据突变理论建立反倾层状岩石边坡尖点突变模型。从理论上分析了边坡失稳的突变条件,并提出临界失稳深度。在此基础上建立基于突变理论的稳定性评价方法。通过对工程实例的分析,表明对于反倾层状结构岩石边坡,该稳定性评价方法是成功有效的。

反倾边坡倾倒变形演化过程的模型试验研究

以西藏扎拉水电站坝址右岸反倾边坡为工程依托,基于地质认识及相似理论建立边坡物理模型,采用分级开挖的方式模拟河谷下切作用,研究反倾岩质边坡倾倒变形的演化过程。模型开挖后变形破裂发展的过程表明:该类反倾边坡倾倒变形模式为初期卸荷回弹变形、长期重力弯曲(破裂)变形及后期蠕滑变形。通过对位移、变形速率和变形加速度变化规律的分析发现:反倾边坡倾倒变形的过程可以根据变形加速度a划分为3个演化阶段即倾倒启动阶段、稳态变形阶段和快速失稳阶段,各阶段分别对应衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变的变形特征。在此基础上采用变形加速度a作为倾倒边坡稳定性判别指标,并尝试将变形加速度突破稳态蠕变上限值(a≥a_2)作为边坡失稳预警判据。

多传感器数据融合技术在水泥袋计数器中的应用设计

针对当前水泥袋计数器计数误差较大的问题,设计了一套基于多传感器数据融合技术的水泥袋计数系统。系统采用光电开关传感器感知水泥袋的有无,用倾角传感器确定水泥袋是否叠袋,用光电编码器测量传输带实时速度来确定是否连袋,用单片机对采集到的3种传感器信息集中进行数字智能化处理,可精确计算经过传送带的水泥袋的数量。实验结果表明,该计数器系统运行稳定可靠,具有一定的推广价值。

反倾岩质边坡次生倾倒机理及稳定性分析

倾倒破坏是反倾边坡的一种常见破坏模式,其中次生倾倒是反倾岩质边坡倾倒破坏的主要诱因。建立了反倾岩层在坡后土体作用下次生倾倒破坏的地质力学模型,基于室内物理模拟试验,分析了反倾岩层上覆土压力分布规律、岩层的破坏模式和整体破坏面的形状与位置。根据库仑主动土压力理论得到下卧岩层表面各点法向压力的理论值与实测值基本相符,土体中存在土拱效应导致两者存在差异,随着上覆土体厚度及堆载作用的加大,土拱效应越明显。各岩层可能的破坏模式包括弯拉破坏、弯滑破坏和滑动破坏。下卧反倾岩层的整体破坏面是一通过坡脚的近似平面,整体破坏面与岩层层面法线方向呈0°~25°的夹角。基于叠合悬臂梁模型,引入岩层横截面上节理面的黏聚力和岩石抗拉强度随岩层嵌入深度的折减系数,改进了反倾岩层的极限平衡分析方法,推导了坡体任意岩层下推力的理论公式,定义了任意岩层变形破坏的安全系数和边坡整体倾倒破坏的综合安全系数。提出了下卧反倾岩层潜在整体破坏面的理论计算方法,并确定了影响潜在整体破坏面位置的敏感因素。

锚索应力增量法评价边坡稳定性

预应力锚索加固后,边坡岩体的力学性能得到改善,从而使其受力状态发生变化,此时如仍按一般边坡稳定性评价方法评价并不是很合理。因此,提出采用支护结构的受力特性来表征加固后边坡的稳定性,具体是指用预应力锚索在各工况下产生变形所引起的应力增量与允许应力增量的差值,将该差值与允许应力增量的比值来表示边坡的稳定性。某水电站左岸坝轴线边坡天然岸坡高、自然坡角大、片麻理陡倾岸外,与片麻理垂直的陡倾裂隙和平缓裂隙是控制边坡稳定性的主要因素,结合现场地质资料和监测数据,利用离散化有限元软件FINAL建立左岸边坡开挖变形分析模型。对比研究3种工况下不同预应力锚索加固设计方案的边坡稳定性,得出暴雨工况为最危险工况,然后分析了最危险工况下不同加固方案时的变形、位移及应力,所得结果与边坡稳定系数法得到的边坡稳定性状况一致。研究结果对该电站左岸坝轴线边坡后续加固有一定的参考作用。

三峡库区杨家水井滑坡变形失稳机理研究

2015年4月11日,受持续降雨影响,三峡库区秭归县沙镇溪镇发生了大型的反倾岩质滑坡,滑坡面积约2.5×104m^2,体积约25.0×10~4m^3,造成道路及大量房屋、管道设施破坏。基于现场地质调查第一手资料,详细阐述了滑坡特殊的地质地貌及岩体结构特征,分别从地质因素和环境因素两方面进行了滑坡成因分析,基于地貌学与工程地质力学理论推断滑坡形成演化过程,并对其变形发展趋势进行了预测。得出如下结论:(1)杨家水井滑坡为持续降雨触发的牵引式反倾岩质滑坡;(2)特殊的地质构造及地形地貌条件是滑坡形成的长期孕育内在条件,持续降雨则是滑坡发生的直接诱发因素;(3)河谷下切,伴随着高应力释放及斜坡岩体卸荷回弹,层状岩体发生弯曲倾倒变形,顺向纵张节理发育,尤其是弯折带底面陡倾顺向裂隙逐步形成软弱结构面对滑坡变形失稳起着至关重要的控制作用;(4)现阶段正值汛期,后续滑坡变形以局部失稳破坏为主,而产生堰塞湖和泥石流的可能性较小,建议汛期结束后实施治理工程为宜。

三峡库区反倾岩质滑坡防治措施研究

选取巫峡段茅草坡一典型反倾岩质滑坡为研究对象,阐述了库岸滑坡防治措施的分阶段设计流程(原则、思路和方法):首先基于已有的地质勘察资料和现阶段岸坡变形破坏特征分析岸坡变形破坏过程及现阶段所处的变形阶段,确定其相应的失稳模式和主控因素,提出滑坡防治比选方案;其次对于滑坡不同变形破坏阶段进行合理划分,运用数值模拟对滑坡防治各比选方案的治理效果开展岸坡不同变形破坏阶段的全过程评价,对比分析制定较合理的防治措施。研究结论主要有:(1)对同一岸坡而言,当其处于不同变形阶段时,其变形破坏模式和主控因素不完全相同,且同一防治方案的治理效果差别较大;(2)就茅草坡现阶段而言,滑坡处于变形破坏过程的坡脚弱化滑移阶段,此阶段变形破坏的主控因素为消落带岩体的弱化和滑移,格构护坡方案的造价低且防治效果最好,而锚杆锚固方案造价高且效果低。

西冲矿山岩质边坡在地震动力作用下失稳机制模拟研究

以西冲矿山某一反倾岩质边坡为例,在现场工程地质条件调查的基础上,依据相似原理构建了地震动力作用下边坡失稳物理模拟试验模型。模拟试验水平向峰值加速度为1.025m/s2、竖直向峰值加速度为2.102m/s2、振动持续时间为20s。试验得出,地震力作用下边坡的失稳模式为松动→倾倒→崩塌,边坡的变形部位主要为坡体前缘,竖直向变形量为0.5cm,水平向变形量为0.4cm,边坡前缘出现贯通的破裂面,坡体后缘出现倾倒变形现象。物理模拟结果与UDEC数值模拟分析结果有良好的一致性。

Experimental study of motion characteristics of rock slopes with weak intercalation under seismic excitation

In order to investigate the effect of a weak intercalation on slope stability, a large-scale shaking table model test was conducted to study the dynamic response of rock slope models with weak intercalation.The dynamic response of the prototype slopes were studied in laboratory with the consideration of law of similitude. The initiation failure was observed in the rock slope model with a counter-tilt thin-weak intercalation firstly, not in the slope model with a horizontal thin-weak intercalation. Furthermore, it was interesting that the fracture site is shifted from crest top to the slope surface near the weak intercalation, which is different with the location of failure position in a normal layered slope. We also discussed the effect of the dip angle and the thickness of weak intercalation on the failure mechanism and instability mode of the layered rock slope. From the experimental result, it was noted that the stability of the slope with a counter-tilt weak intercalation could be worse than that of the other slopes under seismic excitation. The findings showed the difference of failure in slopes with a horizontal and counter weak intercalation, and implicated the further evaluation of failure of layered slopes caused by seismic loads.

反倾岩质边坡弯曲倾倒-剪切滑移破坏分析方法研究

目前反倾岩质边坡弯曲倾倒破坏分析方法仍以基于极限平衡理论的悬臂梁模型为主,但大多未考虑坡脚岩层的剪切破坏。为准确评价该类边坡的稳定性,建立考虑坡脚岩层剪切破坏的分析计算方法。首先,根据岩层变形破坏特征,将边坡分为后缘稳定区、中部弯曲倾倒区和前缘剪切区3个区域;其次,建立弯曲倾倒-剪切滑移破坏模式的稳定性分析方法;最后,通过工程实例验证,并进行参数分析。研究结果表明:提出的分析方法与工程实际符合性较好;边坡在倾角较陡、坡角较大时稳定性最差,坡角对边坡稳定性影响大于岩层倾角的影响;岩层厚度及层面内摩擦角增加有利于边坡稳定性,且会扩大坡脚剪切区范围。研究成果对反倾岩质边坡破坏的防治具有实践指导意义。

玉三高速公路曾家湾滑坡综合治理研究

分析了曾家湾滑坡的变形破坏特点,针对该反倾边坡强风化层厚、滑面长、具有次生滑动面的大型复杂滑坡体,提出预应力锚索锚固、抗滑挡墙和抗滑桩支挡的综合治理措施以及地表排水、坡面绿化等非支挡措施,采用分级支档、分段分期实施,取得了良好的加固效果。

基于形成机理及材质不均匀性的深孔缺陷分析与对策

深孔加工中存在多种缺陷,文章首先通过深孔内表面形成机理的研究,分析了孔径的扩大与缩小、不圆度误差、孔轴线的偏差等缺陷产生的原因,重点分析了零件材质的不均匀性所引起的倾斜与弯曲等深孔加工缺陷。实验表明,预钻孔的偏斜、壁厚不均、刀刃形式对深孔轴线偏斜有直接影响,并存在一定的规律性。有针对性地提出了缺陷预防、减缓刀具磨损的措施,实现切削条件的改善,可有效地预防孔径变化、孔轴线偏差、倾斜与弯曲等深孔加工的缺陷,深孔加工质量显著提高。

反倾边坡支护结构的拉筋动力响应振动台试验研究

采用几何相似比为1∶30的模型,模拟含泥化夹层的反倾岩质边坡振动台试验,在EL Centro地震波、汶川地震波和人工波的作用下,研究了预应力锚索(杆)拉筋轴力的动力响应规律。结果表明:泥化夹层饱水后,不同高程处拉筋轴力的地震动力响应值均大于泥化夹层饱水前;拉筋轴力的最大值并不随着输入地震波峰值(PGA)的增加而递增,在汶川地震波激振下,当PGA=0.3 g时达到峰值;拉筋预应力的损失值随着高程的增加而增大,随着输入地震波峰值的增加而收敛。