大型高拱坝嵌深对坝肩块体稳定性的影响分析

结合古学拱坝坝肩不同嵌深设计方案,利用刚体和有限元极限平衡法,对坝肩块体进行稳定性分析,研究了高拱坝嵌深变化对坝肩块体稳定性的影响规律。结果表明,拱坝嵌深的增加会产生块体体积、滑面面积减小和拱推力增加两种效应,分别增加和降低块体稳定性,因此坝肩块体抗滑稳定安全系数随嵌深增加呈现出持续增大、持续减小、先增后减、先减后增4类变化趋势。经比选,推荐古学拱坝采用左岸嵌深36.5m、右岸嵌深40.5m的中嵌深方案。

高放废物地下实验室岩壁吊车梁优化设计研究

北山高放废物地质处置地下实验室是中国首个研究高放废物地质处置的地下实验室。在该地下实验室-560 m的主试验水平内布置了起重量为5 t的电动单梁起重机岩壁吊车梁。本研究以相关设计规范为依据,阐述岩壁吊车梁的计算方法及设计步骤,并提出了对于起重机吨位较小的岩壁吊车梁的优化设计方案。优化方案可有效节省岩壁吊车梁的材料和宝贵的地下空间,本研究结果对小吨位起重机岩壁吊车梁设计有借鉴意义。

考虑土工复合材料衬垫系统的尾矿库稳定性分析

尾矿库库底铺膜层构成的土工复合材料衬垫系统往往形成薄弱层面威胁坝体的稳定性,在分析中需要重点关注。文章基于水工分析系统Autobank对铺膜面形成的衬垫薄弱层进行标记,在最危险滑动面的搜索中若搜索圆弧与衬垫薄弱层相交,则增加考虑该薄弱层与部分圆弧构成的复合滑动面,计算方法采用适用各种形状滑面的摩根斯顿法,以得到库身的最小抗滑稳定安全系数。算例分析结果表明:部分通过土工衬垫薄弱层的复合滑动面安全系数较小,且该平移滑动是完全可能发生的,为该剖面的最危险滑动面。本文结果可为尾矿库设计和运行提供科学依据,并为同类工程提供参考。

和平水库右坝肩高边坡施工期稳定性分析

高陡边坡存在裂隙发育、风化严重、卸荷强烈等不良的地质现象,直接影响到高边坡的稳定性。该文分别采用三维有限元强度折减法和二维刚体极限平衡法,对和平水库右坝肩边坡在开挖支护后的稳定性进行分析。研究结果表明,和平水库右坝肩边坡在完建工况下的稳定性满足规范要求,开挖和支护措施合理可行。

地震和降雨工况下露天边坡排土场稳定性分析

为研究降雨和地震对露天矿边坡变形的影响,本文基于刚体极限平衡法,利用GeoStudio软件进行不同工况条件下的稳定性分析。结果表明:在自重+地下水、自重+降雨、自重+地震三种工况下对排土场边坡进行稳定性计算,排土场最危险滑面是圆弧形,计算结果均满足规范要求,边坡整体稳定性较好。研究成果可为该类边坡的灾害防控提供理论支撑。

条间力简化对边坡稳定性计算结果的影响

由于条间力的简化处理,导致采用不同的条间力简化方式得到的边坡稳定性系数计算结果,以及相应的滑面位置均存在差异。有限元强度折减法采用边坡岩土体的本构关系,对岩土体强度进行折减,计算边坡体的应力、应变大小及分布,依据计算收敛情况,确定边坡稳定性系数;依据最大剪应变区,确定边坡潜在滑动范围。得到的计算结果不受条间力简化处理的影响。以澳大利亚计算机应用协会(ACADS)通用考题1均匀土质边坡为例,分别采用有限元强度折减法(SRM),不同条间力简化的刚体极限平衡方法,求得边坡潜在滑动区域、条间力的大小与分布、稳定性系数,并进行对比分析。在此基础上,分析探讨了条间力简化对边坡的稳定性系数,以及滑面位置的影响。

某露天矿反倾岩质边坡稳定性分析研究

为研究反倾岩质边坡对露天矿边坡变形的影响,本文基于刚体极限平衡法,利用GeoStudio软件进行不同工况条件下的稳定性计算,结合合成孔径边坡雷达监测数据,对反倾岩质边坡的稳定性进行分析。结果表明:反倾岩质层状边坡对露天采场边坡的稳定性影响较小,采场边坡在自然、地震及爆破3种工况下,采区现状及年度计划均满足安全系数要求;采用合成孔径边坡雷达监测,结合现场监测数据情况,受冻土融化影响,区域受到自然沉降的影响而产生变形,刚体极限平衡法和合成孔径边坡雷达监测技术相互验证采场区域稳定性较好。研究成果可为该类边坡的灾害防控提供理论支撑。

四川省某露天矿石灰岩质高陡边坡稳定性分析

为研究高陡露天边坡的稳定性,本文以四川省某露天矿石灰岩质边坡为工程背景,选取1个典型剖面分析,运用赤平投影分析法对岩质边坡的稳定性进行分析评价,并采用强度理论的刚体极限平衡法与二维有限元数值模拟、三维数值模拟等进行了相互验证比较分析。研究结果表明:1个典型剖面在3种工况下的整体边坡安全系数均符合规范要求值,边坡整体稳定性较好。所得结论对后期施工设计提供了理论依据及数据支持,同时为类似工程的边坡稳定性分析提供了参考。

龙塘水库大坝深层抗滑稳定研究

龙塘水库重力坝坝基分布有较多的缓倾角裂隙面,裂隙面产状各异。结合地表地质调查、勘探平洞及钻孔揭示,确定优势裂隙面及大坝深层滑动模式。采用刚体极限平衡法和有限元应力积分法,对龙塘重力坝坝基深层抗滑稳定进行了计算,并对倾向下游的缓倾角裂隙面倾角进行了敏感性分析。结果表明,静动力工况下各坝段的深层抗滑稳定安全系数均满足规范要求,大坝深层抗滑稳定是有保证的。

露天煤矿端帮单车道运输设计研究

为了最大限度回采露天煤矿端帮边坡压覆资源,基于极限平衡理论和端帮超前内排技术基本原理,应用SLOPE/W软件分析双车道改单车道运输设计对端帮整体边坡和局部边坡影响,分阶段、岩性研究了单车道循环运输条件下露天煤矿端帮最优边坡形态。研究结果表明:合理优化单车道循环运输位置,在保证端帮整体和局部边坡稳定情况下,能够显著提高煤炭资源回采率;在不超初步设计情况下,与原研究设计相比,通过优化端帮边坡设计,在实行单车道循环运输基础上,可提高端帮整体边坡角4°,提高端帮局部边坡角5°,可多采出煤炭资源300.4万t;与端帮边坡上双车道运输平盘相比,基于不同阶段端帮边坡单车道设计,可创造经济效益非常显著。

改进的岩质凸块的超载储备极限平衡法

脱离模式是块体理论提出的有限可动块体的失稳模式之一。虽然直接塌落是地下工程中最常见的失稳现象,但是目前依然缺少适用的定量分析方法,这使得地下工程的开挖和加固设计缺乏必要的理论支撑。为此,提出了一种改进的考虑渐进破坏的岩块稳定分析方法。主要改进了3处:(1)引入超载基数和超载方向两个参数来量化描述储备荷载;(2)提出了Tan和Scal两种超载基数设定方式;(3)超载方向设定在节理锥的边界扇面上。算例验证结果表明,改进方法完全兼容现有双面滑模式的安全系数算法,实现了脱离模式的定量稳定性分析。最后,讨论了改进方法的刚度参数取值方法及其敏感性。

组合式刚塑带加筋土强度的理论分析与试验验证

根据试验结果和理论研究,推导得到水平向与环向组合式刚塑带加筋土的强度表达式,并考虑筋材强度的发挥和筋土比例,随后进行详细讨论分析。研究表明,组合式刚塑带加筋土的黏聚力有很大的提高,如果环内含有草根,则形成二次加筋作用,其强度会进一步提高。用文中所推导出的强度公式得到的计算曲线与试验曲线吻合较好,最大误差在5.1%以内,同时加筋材料强度的发挥在1%~7.5%。最后对加筋土强度指标进行分析,研究发现组合式刚塑带加筋土的黏聚力增大了2.75~5.35倍,内摩擦角最大提高了21.7%;而水平向刚塑带加筋土、环向刚塑带加筋土的黏聚力分别增大了0.5~2.767倍、0.732~3.417倍,而它们内摩擦角则增加不多,最大增加了2.2°。综合考虑认为,“4环+3水平”组合加筋形式的加筋效果最好,其次是“2环+4水平”组合加筋形式。在实践中,可参照以上两种加筋形式进行边坡、地基加固修复等。

块体单元法安全系数取值标准研究

边坡稳定性问题涉及矿山工程、水利工程等诸多工程领域,对边坡稳定性进行分析的方法主要有极限平衡法(LEM)、有限单元法(FEM)、块体单元法(BEM)、离散单元法(DEM)、边界单元法(BEM)、界面元法(ISEM)、不连续变形分析方法(DDA)等等。选取刚体极限平衡法、有限单元法和块体单元法,对单面滑动、双面滑动的算例进行了安全系数计算和对比分析,进而建议在滑动破坏模式一致的情况下,块体单元法的安全系数取值可参照刚体极限平衡法或有限单元法的标准选取,结果偏于安全。

复合加筋土的强度与应力应变特性研究

为了探索土工格室与水平向土工合成材料联合加筋作用下土的应力变形及强度特性,本文采用理论分析和三轴试验相结合的方法,对此展开研究。首先推导得到了考虑筋材强度发挥和筋土比例的涤纶布-环状刚塑带加筋黄土的强度表达式,然后对加筋土三轴试验结果进行了分析。研究表明,用复合加筋形式,被约束土体的黏聚力有很大的提高,如果环内填土含有草根,则形成二次加筋作用,当草根比较柔软时,加筋后复合体的黏聚力有很大提高,当根比较坚硬,加筋复合体的黏聚力和内摩擦角皆有很大提高。将计算得到的偏应力与小主应力关系曲线与试验曲线进行比较,发现理论计算曲线与试验曲线吻合好,其最大误差在7.6%以内,同时表明环向筋强度的发挥在3%~15%,水平筋强度的发挥为100%。分析了加筋土的应力应变曲线,发现随着轴向变形的增加,加筋土的应力持续增长,未出现应力降低拐点,再次证明联合加筋材料未达到破坏状态.最后本文对强度指标进行分析,发现组合加筋情况下,黏聚力增加了1.569~5.054倍,而单独水平向加筋时,黏聚力增加了0.260~3.019倍,单独环向加筋时,黏聚力提高了0.732~3.417倍;复合加筋与单独加筋情况下,加筋后土内摩擦角基本不变,最大增加了约2.2°。本文结果对土工格室、土工袋加筋土挡墙承载力及稳定性的研究有指导作用。

挡土墙支护溶蚀裂隙岩质边坡稳定性研究

基于刚体极限平衡理论,以裂隙岩质边坡安全系数为目标函数,将溶蚀裂隙深度作为决策变量,结合裂隙岩质边坡和挡土墙的平衡约束条件、结构面屈服条件,建立溶蚀裂隙挡土墙岩质边坡的非线性数学规划模型,采用内点算法进行求解,并对不同参数的敏感性进行分析。结果表明,随着溶蚀裂隙深度的发展,溶蚀裂隙岩质边坡的安全系数逐渐减小;边坡滑体结构面上内摩擦角和黏聚力的增大会导致边坡安全系数的增大,而顶部荷载对溶蚀裂隙岩质边坡的稳定性影响较大。

复杂环境下桥隧结合部边坡施工期稳定性分析

为了确保复杂环境下边坡地质体在施工过程中的安全与稳定,以云南绿汁江大桥玉溪岸隧道仰坡为研究对象,通过对该边坡区域背景和地质条件的调查,运用极限平衡和Midas/GTS NX数值计算两种方法,对正在施工的绿汁江大桥和大栗树隧道结合部的边坡进行不同工况下的稳定性分析,并试图探明两种方法在边坡稳定性计算中的优劣与异同。结果表明:天然工况下,边坡稳定;暴雨或持续降雨工况下,边坡处于欠稳定状态。两种方法的计算结果基本一致,可以认为该边坡稳定性分析合理。

两河口水电站库区特大桥边坡稳定性复核与治理

两河口水电站库区哈格达沟特大桥建成后,经勘探复核发现右岸桥基边坡存在软弱破碎层面,电站蓄水后岸坡在库水反复升降浸泡软化及消落的作用下,存在蠕滑变形并局部失稳的风险。综合考虑岸坡岩体和桥梁基础在水库消落运行环境下的相互作用,构建了特大桥右岸边坡稳定性计算模型和设计工况,同时采用摩根斯坦-普莱斯法复核了该部位桥梁及岸坡稳定性。结果表明,蓄水后右岸边坡桥位区浅层卸荷松动岩体可能产生变形失稳。为了预防岩体变形失稳对桥梁墩台的影响,提出了“抗滑桩+锚索”“框格梁+锚索”的综合加固方案。经过处理后的哈格达沟特大桥经受住了近100 m的库水位抬升考验,各项监测数据均满足设计要求,边坡无明显变形,保障了复建道路在蓄水期、水库运行期安全稳定运行。该库区特大桥梁岸坡处理案例可为同类工程处理提供借鉴。

塔尔煤田Ⅱ区块露天矿外排土场边坡形态优化

为了解决露天煤矿外排土场边坡形态优化问题,基于逐水平形态优化理论,提出了外排土场边坡形态优化方法;以塔尔煤田Ⅱ区块露天矿外排土场边坡为工程背景,综合采用刚体极限平衡法与数值模拟技术,分析了原设计外排土场各帮边坡稳定性,对外排土场各帮边坡形态进行了优化,并分析了外排土场形态优化带来的经济效益。结果表明:外排土场各帮边坡+100 m水平设计平盘宽度为25 m,+120 m水平设计平盘宽度为20 m,新设计参数的外排土场比原设计参数的外排土场可多容纳9.16 Mm3的排弃物料,实现了在保证安全的前提下最大限度提高外排土场收容能力。

观音水库重力坝设计及有限元分析

采用有限元对观音水库重力坝的安全进行复核,得到大坝各工况下的结构应力、变形及坝基抗滑稳定安全系数,并与传统材料力学法和刚体极限平衡法的计算结果进行对比验证,证明大坝设计的正确性和合理性。对于坝基软弱结构面、坝体局部孔口削弱部位,有限元分析的成果也为后续设计提供了依据。

扎哈淖尔露天矿含断层和弱层软岩边坡变形破坏机理

为了研究变形破坏机理,基于刚体极限平衡理论与强度折减理论,利用SLOPE/W软件中刚体极限平衡分析Morgenstern法与FLAC3D有限差分软件分别对扎哈淖尔露天矿含有断层和弱层软岩边坡变形破坏机理进行了研究。研究结果表明:浅部边坡变形破坏主要受ⅠA煤层顶板控制,其滑坡模式为剪切圆弧为侧界面与弱层面为底界面的切层-顺层组合滑动;深部边坡变形破坏主要受断层和ⅣC煤底板弱层控制,其滑坡模式为断层、剪切圆弧为侧界面与弱层面为底界面的切层-顺层组合滑动;通过对比分析,极限平衡分析中搜索的最危险滑动面与FLAC3D模拟变形破坏二者具有一致性。