低温条件下边坡岩石动态力学特性实验研究

我国多年冻结区和季节性冻结区面积广泛,在这些地区进行工程建设和矿产资源开采必须考虑特殊的地质和气候条件,其中寒区边坡的稳定性问题值得研究.以位于西藏自治区的玉龙铜矿为例,矿区平均海拔约4000 m,最冷月日平均最低气温约-20℃,冻结期长,边坡稳定性受冻融作用显著,冻结岩层给爆破开挖带来诸多困难,制约了矿山生产效率.为研究低温条件下边坡岩石的动态力学特性,从西藏玉龙铜矿边坡钻取了大理岩试样,借助含低温控制系统的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统,对常温干燥、常温饱水和低温冻结三种状态的岩样进行了动态拉压力学实验,以探究温度、含水量对岩石动态力学性质的影响.试验结果表明:(1)受低温水冰相变和岩石基质冷缩的共同影响,-20℃冻结岩样的平均单轴动态压缩、拉伸强度较常温下有所增大.其中,岩石基质的冷缩现象是造成冻结岩石强度显著提高的主要原因.四种应变率下,压缩应力分别增大1.30、1.62、1.41、1.43倍,拉伸应力分别增大1.36、1.28、1.22和1.29倍;(2)受孔隙水软化影响,饱水岩样动态强度小于干燥岩样,因此同一应变率下的实验数据满足规律,即冻结岩样强度最高,干燥次之,饱水最低;(3)相同应变率下,饱水大理石的动态冲击破碎时间最长,且随应变率增大下降速度最快,同时,在相同应变率下,冻结岩样破碎耗能大于常温耗能,随应变率变化增幅最大.

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。

轻质混凝土在破碎岩质边坡支护中的应用与性能分析

目前已有多种边坡支护技术来确保坡体的稳定性,但实际施工中依旧存在工序复杂繁琐、施工现场技术要求高、施工周期长等诸多问题。轻质混凝土的轻质特性使其近年来开始被逐渐应用到边坡防护中。对轻质混凝土特性进行了概述,分析了其在破碎岩质边坡支护中的应用优势与发展前景。重点设计了边坡支护工程中装配式组合护坡节点结构,优化了轻质混凝土各原材料配合比,使用ABAQUS模拟并分析构件的受力情况和应力分布情况。通过加载试验分析了轻质混凝土构件的结构承载力、变形性能,结果表明:轻质混凝土构件在整体加载过程中裂缝产生较少,有着较好的延性,在500 kN荷载下,最大裂缝约0.7 mm。

断层区斜巷段支护技术应用

基于惠阳煤矿15113断层区斜巷段掘进时,巷道顶板出现破碎、垮落现象,导致巷道上山掘进难度大、围岩控制效果差、掘进效率低等问题,惠阳煤矿通过技术研究,根据原支护设计主要存在的问题进行分析,提出了“超前注浆+梯形棚+护帮锚索”等联合支护措施。通过实际应用效果来看,采取联合支护技术后有效控制了斜巷围岩破碎现象,巷道过破碎区掘进效率由原来的1.5 m/d提高至4.5 m/d,取得了显著应用成效。

多措施组合支护技术在岩质边坡加固中的应用

以水厂铁矿北区上盘两处边坡加固工程为背景,分析了边坡失稳破坏的模式,根据边坡工程安全等级,参照规范合理选取了不同工况下边坡设计安全系数,根据边坡顺层节理发育情况,选取最不利滑面,建立计算模型,采用折线滑动传递系数法,分析计算了边坡整体稳定性及剩余下滑力,并根据最不利工况下的剩余下滑力,进行了多措施组合支护体系设计计算,并分析了后期边坡顶部水平及垂直位移的监测数据。结果表明多措施组合支护体系,在顺层节理发育的岩质边坡加固治理中,方案合理,效果显著,边坡加固完成后至今未出现任何安全隐患,边坡稳定性良好。

碎裂结构边坡变形机理及治理对策研究

碎裂结构边坡稳定性受多组相交结构面控制,且受降雨、地震等多因素影响强烈,具有一定的特殊性。本文以某花岗岩碎裂结构边坡为例,在边坡的地质条件和岩体结构研究的基础上,结合施工及监测反馈信息,深入分析了边坡变形破坏模式,并根据稳定性计算结果,提出锚索、钢筋桩与排水相结合的支护方案。研究结果表明:坡体内部陡倾卸荷裂缝发育形成后缘切割面,中下部滑面追踪陡缓两组结构面发展;支护措施实施后,边坡经历"5.12"地震及雨季,多点位移计监测结果表明,地震和降雨对边坡稳定性影响较大,支护措施较好地控制了边坡变形。

压力分散型锚索锚固段的设计方法

边坡加固技术是工程界一直关注的重要课题,边坡开挖后坡体内应力调整和位移变化的复杂性,对加固技术有了新的要求,而在此方面国内起步较晚,且多数采用拉力(分散)型锚索对岩体实施预加力。经过大量试验结果表明,在破碎岩体中,当锚索长度大于8～10 m后,拉力(分散)型锚索的承载力无法获取较高的锚固力,而压力分散型锚索的受力性能不仅合理,而且在这种地层中可以实现较大的承载力,本文结合二康公路现场实践,采用Winkler假设,基于锚索粘结应力分布的特点,通过锚索锚固段受力状态分析和应力分布规律,利用理论与试验结果相对比,提出一种新的设计方法,及基于峰值粘结应力的计算方法,并通过具体工程实例验证,这种计算方法是符合压力分散型锚索在破碎岩体边坡加固中的受力模式,与现场试验是完全吻合的,具有一定的参考价值,供工程界参考。

复杂破碎露天边坡的综合加固技术

为降低剥采比,实现复杂破碎岩体条件下的陡帮开采,针对锦丰露天矿顺层滑坡、楔形体滑坡、倾倒滑坡和松散土体滑坡4种边坡失稳模式,综合考虑露天边坡坡面与岩体层面、岩体质量及边坡重要程度等因素,分别采取喷锚网＋长锚索支护、长锚索＋钢带支护、喷锚网支护、抗滑桩支护及HDPE防渗膜护坡等方式的大面积边坡加固措施,支护总面积达到53 200 m2,使坡面角达到55°~65°,整体边坡角达到34°~40°,边坡高度超过275 m,实现了复杂破碎深凹露天矿的陡帮开采。结合多年现场实践经验,全面分析了各种边坡加固措施的作用机理、适用范围、技术参数、施工步骤,以及支护效果和优缺点。

富水破碎岩质边坡滑塌成因分析及关键处治技术

边坡滑塌是高速公路常见病害,其受地质、水文、气候等条件综合影响,成为高速公路建设中的一大难题,它的出现通常会给高速公路建设及运营造成极大的经济损失和强烈的社会负面影响。随着我国西南地区高速公路的快速发展,富水、破碎、岩溶等复杂地质水文情况更是常见于高速公路施工过程中。通过对云南蒙自至文山至砚山高速公路PK32+500—PK32+590左侧富水、破碎风化岩质边坡滑塌的地质勘探,选取典型断面计算分析,提出了综合治理措施。

基于Hoek-Brown非线性强度准则的节理岩坡稳定性分析全局优化算法

基于Hoek-Brown非线性经验强度准则和简化Bishop法,导出了节理破碎岩体边坡新的稳定性系数计算公式。通过在简单遗传算法(SGA)中引入适应度变换技术改进其收敛性能,提出了节理破碎岩体边坡稳定性分析和最危险滑动面搜索的自适应遗传算法(AGA)。算例计算结果表明:(1)AGA能准确地搜索到边坡全局最小稳定系数及其对应的临界滑动面;(2)AGA计算效率和数值稳定性均比SGA和随机投点法有较大提高;(3)采用不同的适应度变换函数均可提高计算效率。为简便起见,推荐采用线性变换函数。

分层多次高压注浆预应力锚固试验与数值模拟

为了治理露天矿山破碎岩质高陡边坡,增强边坡稳定性,从分析锚杆预应力锚固技术和高压注浆技术机理入手,采用水力劈裂应力场计算得出高压劈裂的浆液走向,提出了结合2种技术优点的分层多次高压注浆预应力锚固技术。然后,通过在实验室中对普通锚固体与分层多次高压注浆劈裂形成的锚固异形体模型分别进行拉拔对比试验,采集锚杆应力分布数据,分析其应力传递规律,得出分层多次高压注浆预应力锚固技术能使锚固段的承载力提高约39.25%,同时可以避免应力集中。最后,利用FLAC3D软件建立模型进行模拟,取4组不同起劈宽度和4组不同的起劈长度,施加相同的拉拔力,分别进行对比研究,分析其内部应力分布及传递规律。研究结果表明:相对于普通锚固异形体,分层多次高压注浆劈裂形成的锚固异形体可以承担更多的剪应力,并且随着劈裂程度的增大,浆脉的长度更长,起劈宽度更大,浆脉应力场的影响力更大,锚固效果更好。

典型软弱破碎岩石边坡预应力锚索框架失效原因分析

通过对云南省元绿(元阳至绿春)二级公路LK7+800—LK8+030右侧路堑边坡预应力锚索框架失效的现场调查,从工程地质、变形迹象、现场监测数据等多方面对锚索框架的失效原因进行分析,然后提出软弱破碎岩石边坡中预应力锚索框架的适用性,并提出合理的处治对策,可为预应力锚索框架设计提供借鉴。

基于折线滑动面法的土石坝坝坡稳定分析

采用折线滑动面法,利用visual basic程序语言编制计算程序求解危险工况下的最小稳定安全系数Kc值。经计算,在三种工况下,水位在1/3坝高处、稳定渗流期设计洪水位以及正常蓄水位+地震,Kc值均满足要求。在此基础上,还讨论了上游水位变化对坝坡稳定的影响以及折坡折点位置变化对坝坡稳定的影响,并验证了与文献[8]中所述利用公式法计算得出的相关结论一致性,即坝内最小Kcmin值的折面不会通过坝顶平面,只限于坝坡范围内。

长河坝水电站进水口下游侧1749米高程以下边坡变形分析及处理

长河坝水电站进水口下游侧1749m高程以下边坡开挖后出现变形,多处出现裂缝,通过工程地质勘察,查明了边坡的工程地质条件,分析了裂缝形成的原因,并根据选取的岩体力学参数,对边坡可能存在的失稳模式进行计算分析,提出了相应的处理措施。本文对此加以介绍。

基于Voronoi节理模型的碎裂岩边坡稳定性分析

岩体结构是控制边坡稳定性的主要因素,因此无论用何种方法分析其稳定性时,都不能忽视岩体结构的存在。本文在简要介绍Voronoi图基础上,针对碎裂岩边坡建立了基于Voronoi图的节理网络有限元模型,通过有限元强度折减法分析了其破坏方式和稳定性,同时对比了该模型与碎裂岩边坡均值假设、不考虑节理条件下的计算结果。结果表明:相比于均质模型,Voronoi节理模型对边坡坡度的变化更为敏感;利用均匀连续介质模型和Voronoi节理模型对同一边坡的模拟结果差异不大,破坏模式都是圆弧破坏剪切破坏;Voronoi节理模型首先由坡顶开始产生最大位移,随后沿着坡面一定深度范围内向坡脚发展,而均质模型首先在坡脚产生最大位移,随后在坡体内部由下向上形成贯通的圆弧形破坏面。同时指出了利用该模型时应注意的一些问题。

主动防御网加喷混植生系统在破碎岩质边坡治理中的应用

介绍主动防御网加喷混植生系统的原理和构成。该加固防护系统由"系统锚杆+镀锌铁丝网+植生条+主动防御网"组成,其具有开放性强、绿化效果快、施工方便、视觉干扰小、对周边环境扰动小等特点。结合广东江罗高速公路K66+590~K66+805段右侧路堑破碎岩质边坡工程的实际治理,阐述该系统的工艺流程、应用效果及推广前景。

岩体破碎带路堑高边坡综合防护技术

破碎带岩石边坡,在开挖过程中都存在松弛变形现象,而且随着开挖深度和开挖面的增加,变形也会相应增大。结合实例介绍在施工中采用了预应力锚索地梁、锚杆混凝土框架植草等综合防护技术,并把信息动态施工法成功运用在锚索、锚杆施工中。

复杂地质高陡边坡锚索施工实践及若干技术控制标准的探讨

以雅砻江锦屏一级水电站大坝左岸550 m级高陡边坡预应力锚固工程为研究对象,在复杂工程地质条件下进行了超长、高承载力锚索施工实践,就锚索造孔技术、束体安装工艺、注(灌)浆技术、张拉工艺等方面进行研究与总结。然后,对监测资料进行分析评价,形成了一套复杂地质条件下高陡边坡锚索施工的技术与方法。文中还结合水电行业锚固施工规范、锚喷支护国标中的技术控制标准,对施工中存在的技术问题进行探讨,可为同类型高边坡锚固工程施工提供参考和借鉴。

白云西矿冻融期软岩边坡形变分析

白云西矿碎软岩边坡在春季开化后经常发生浅层坍塌,分析研究碎软岩边坡在冻融期发生的形变特点,获得冻融对软岩边坡形变的影响规律。首先对软岩岩块进行冻融试验获得岩块的崩解率,再对冻融期边坡的表面位移监测获得边坡体在冻融期的形变特点,最后对边坡坡面碎裂层的温度惰性反应进行分析,以及结合现边坡发生的浅层滑塌,综合分析冻融期白云西矿软岩边坡的形变特点。研究获得冻融期软岩边坡的日变形速度在±2 mm/d之间,边坡碎裂层具有保温、缓冲形变的特点,边坡岩石的冻融试验与岩体的真实冻融形变存在一定的差异性。

基于广义Hoek-Brown模型的破碎高边坡稳定性研究

由于破碎岩质高边坡问题不同于其他边坡问题,在强降雨作用下降水快速入渗,从而诱发边坡失稳。通过对福州市某地区破碎岩质边坡现场工程地质勘察,利用有限元分析软件Midas GTS NX,基于广义Hoek-Brown模型,分别对该地区破碎岩质高边坡在旱季和雨季进行计算,结果表明:破碎边坡在旱季时,最大累计水平位移约为4.144 mm,主要表现为沉降,最大累计沉降约为20.15 mm,岩质台阶坡面最大剪应力无明显变化,碎石土边坡区域无塑性区,整体边坡以及局部碎石土区域岩质台阶边坡稳定;在强降雨作用下,最大累计水平位移约为27.47 mm,最大累计沉降约为28.33 mm,岩质台阶坡面最大剪应力无明显变化,碎石土边坡区域出现了塑性区贯通,说明降雨对于破碎岩质高边坡稳定性影响较大,且在开挖卸荷后的边坡经历降雨后,变形易于在坡体坡脚位置发生陡增。