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。

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。

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。

三峡大坝运行期深层抗滑稳定研究

三峡大坝左厂1~5号坝段和右厂24~26号坝段分别位于左右岸山体缓坡地段,坝后式厂房布置形成了临时坡高67.8 m、永久坡高39 m的高陡边坡,岸坡坝段深层抗滑稳定一直是三峡工程的重大工程问题之一。在梳理上述岸坡厂房坝段工程地质条件和前期他人研究成果的基础上,重点分析了运行期大坝及坝基变形、渗压等监测成果,分析多种工程措施下的运行效果;并基于渗流实测数据,采用刚体极限平衡法、参数反演、非线性有限元法等对大坝深层抗滑稳定进行了复核计算。研究结果表明:三峡大坝岸坡厂房坝段的坝基变形、渗流等监测数据均在设计允许安全范围内;坝基岩体缓倾角结构面基本处于疏干状态;基于实测扬压力,采用刚体极限平衡法和非线性有限元相结合的方法对深层抗滑稳定复核表明坝基是稳定和安全的。工程从2008年试验性蓄水至今已正常运行16 a,结合最新的大坝监测成果对大坝的深层抗滑稳定进行复核及评价,可为同类重力坝工程建设运行提供参考。

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。

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。

拱坝坝肩抗震稳定分析

高拱坝坝肩抗震稳定分析是建于地震高烈度区的高拱坝抗震设计的关键课题之一 .本文将传统的用于块体稳定分析的刚体极限平衡方法和有限元计算分析相结合 ,求解拱坝坝肩抗震稳定问题 .具体作法是 :有限元网格剖分时 ,尽可能布置有限元节点于拱坝坝肩的可能滑动块体表面 .完成有限元静动力分析后 ,将块体表面各节点的静动应力进行积分 ,求出块体拱推力、作用于块体上的地震荷载等 ,然后由刚体极限平衡法求拱坝坝肩抗震稳定安全系数 .上述方法的特点是能充分利用有限元和刚体极限平衡两种分析方法的优点 ,可以提供安全系数时程曲线 ,安全系数的定义与现行规范一致 。

考虑地震力的刚体极限平衡法及其工程应用

在斜坡稳定性分析中,地震力偏角对斜坡稳定性的影响极大,但水平方向并不是最危险地震力作用方向,如何合理简单地求取地震力,并参与条分计算,是一个值得研究的问题。针对规范中拟静力法的地震力作用方向为水平方向,提出考虑地震力最危险方向的计算方法。以不平衡推力法为例,对考虑地震力的刚体极限平衡法进行改进,并应用于三峡库区兴山县高阳镇核桃树沟滑坡稳定性评价。结果表明:桃树沟滑坡最危险的地震力作用方向为指向坡外与水平面夹角为7.8°,最安全的地震力方向为187.8°;桃树沟滑坡在库水位175 m以及叠加6度地震时,滑坡的稳定性系数在0.9以下,滑坡处于失稳状态,需要对该滑坡进行治理。

基于三维多重网格法的极限平衡法在锦屏高边坡稳定性分析中的应用

结合锦屏高边坡三维非线性有限元仿真分析,对高边坡整体稳定分析的极限平衡计算方法进行了研讨。提出并采用多重网格的概念和方法,将有限元的应力成果转移到任一滑面(平面或曲面)上,进而分析滑面的稳定状态,包括滑面的应力、屈服区与剪应力的分布及变化过程,并可求出类似刚体极限平衡法的滑面安全系数和滑块体安全系数,进而对块体变形直至失稳的全过程进行了全面深入的探讨。

基于三维非线性有限元的坝肩稳定刚体极限平衡法机理研究

结合溪洛渡高拱坝三维非线性有限元仿真分析,对拱坝设计规范采用的坝肩稳定的刚体极限平衡法的基本机理和假说进行了探讨。提出了多重网格的概念和方法,将有限元的应力成果转移到任一滑面(平面或曲面)上,进而分析滑面的稳定状态,包括滑面的应力、屈服区及剪应力的分布及变化过程,并求出类似刚体极限平衡法的滑面安全系数和滑块体安全系数,从而对块体变形直至失稳的全过程进行了深入的探讨。

对重力坝设计规范中双斜面抗滑稳定的补充讨论

本文对现行规范关于结构承载能力验算表达式进行了进一步探讨 ,从传统刚体极限平衡法计算重力坝深层抗滑稳定问题三种方法的力学机理出发 ,推导了传统刚体极限平衡法用于可靠度计算的极限状态表达式 ,得出了现行规范规定的对结构承载能力验算表达式应该与之所导出的极限状态式在力学概念上应该相同的结论 ,在此基础上得出了抗力和作用函数的正确表达式。工程算例的计算结果表明 ,应用修正过的抗力和作用函数进行计算可以解决现行规范关于结构承载能力验算表达式存在的问题。

复杂渠坡稳定性分析方法比较

目前边坡稳定性分析方法主要有刚体极限平衡法、有限元极限平衡法以及有限元强度折减法3种.为了分析这3种方法以及不同屈服准则在边坡稳定计算中的差异性,以南水北调工程中某典型复杂渠坡为例进行比较计算.结果分析表明,3种计算方法所得渠坡稳定安全系数相近,其中强度折减法中不同的屈服准则对计算结果影响较大.鉴于M-C准则在应力空间中屈服面棱角会对数值计算稳定性产生影响,建议优先采用与M-C准则相匹配的D-P3或D-P4作为强度折减法的屈服准则,由此计算得到的边坡稳定安全系数合理,且参数折减时能保持计算过程具有良好的稳定性.

胜利东二露天矿南帮滑坡区压煤回采边坡稳定性研究

针对含有断层、软弱夹层的露天矿边帮压煤问题,从控制边坡稳定性的角度出发,结合胜利东二露天矿南帮边坡工程实际情况,运用极限平衡法、数值模拟等方法和手段,研究了不同煤柱留设长度边坡稳定性变化规律,确定了横采内排跟踪距离及横采工作帮坡角对南帮边坡稳定性的影响。研究结果表明、胜利东二露天矿南帮的滑坡模式为剪切圆弧-顺层滑移;当滑坡区F8断层上盘留有煤柱时边坡稳定性系数均小于1.0,且留设煤柱越长边坡稳定性越小;当清理F68断层上盘滑坡体小于100 m时南帮边坡稳定性有所提高,但变化较小;考虑到实际剥采工程发展过程中采运设备布置空间需要及安全问题,最终确定横采内排跟踪距离为10 m、横采工作帮留1个工作平盘。

基于三维多重网格法的抗滑稳定计算精度分析

在以有限元法来分析评价坝基、边坡的稳定安全度时,多重网格法将有限元分析网格和滑移块体的滑面网格作为独立的两套网格,滑面网格可随意切割有限元单元。这样一套有限元网格和一套应力成果就可以进行任意的滑块稳定分析。着重分析了多重网格法的精度。针对三维柱体和锦屏高边坡,研究两套网格如何匹配以提高计算精度进行处理,初步得出了一些有关多重网格法计算精度的知识。最后,应用基于多重网格法的第2类方法分析了锦屏左坝肩高边坡的稳定性问题。

基于FLAC^(3D)的抗滑桩设计方法研究

边坡治理措施中最常用的就是抗滑桩工程,但目前其设计与计算理论却非常不成熟,设计过程中的很多问题都依赖于人为假设,设计结果也非常保守。在FLAC3D数值模拟的基础上,提出了基于该软件的抗滑桩设计方法。由于数值计算能够相对准确的模拟滑坡传力和抗滑桩受力过程,因而其设计结果也就更符合实际情况。本方法的提出,突破了人们长期以来以经验为主的刚体极限平衡设计体系,对指导实际抗滑桩的设计和施工,以及今后抗滑桩的设计研究具有一定的参考价值。

高拱坝坝肩稳定分析中拉裂面的作用机理研究

在拱坝坝肩稳定分析的刚体极限平衡法里,一般认为滑移体拉裂面完全脱开,不考虑其上的岩体抗力,对高拱坝而言,这种做法可能使稳定分析过于保守。基于三维有限元分析的多重网格分析方法,可以将三维有限元分析成果投影到任一滑面网格上,进而求得其上的应力分布及合力,以及滑面和滑块的安全系数。利用此方法对溪洛渡高拱坝工程的坝肩关键滑块的分析研究表明,直至超载3倍时,虽有部分区域受拉,拉裂面就合力来说仍处于受压状态,故拉裂面提供的抗力在较大荷载变幅内是可资利用的。计算表明计入拉裂面岩体抗拉力后,块体稳定安全度有显著的提高。