基于三维块体切割分析及块体理论的高陡硬岩边坡稳定性分析

硬岩边坡稳定问题通常表现为受结构面控制的块体失稳。采用三维块体切割和块体理论对某高陡硬岩边坡确定性结构面切割形成的定位块体问题、随机裂隙形成的不定位块体问题与确定性和随机结构面共同切割形成的半定位块体问题进行较为全面地计算分析。结果表明:当存在较多产状和位置变化复杂的确定性长大结构面时,采用传统块体理论方法进行组合并确定不同组合形成的关键块体,则工作量大,且块体形态特征难以确定。然而,三维块体切割分析可以快速搜索得到所有块体。在综合考虑结构面延伸为110 m,搜索得到体积大于100 m^(3)的可失稳块体有6个,但块体稳定性均较好,不需要采取支护措施;随机节理裂隙形成的不定位块体,在重力的作用下,不存在失稳问题;确定性与随机性结构面共同形成的半定位块体,只在少数断层旁边出现,其稳定性均满足设计要求。该边坡的岩体结构面切割形成的块体问题不突出,结构面组合特征对边坡的稳定性影响较小。

台阶式锯切开挖边坡岩体质量及稳定性评价

锯切法进行边坡开挖施工,开挖面平整光滑,对边坡岩体质量影响较小,利于提高边坡的开挖稳定性。目前采用锯切法开挖边坡的应用较少,缺少对切割岩体质量和应力应变特征的详细研究。本文对某抽水蓄能电站台阶式锯切开挖边坡进行研究,通过现场岩石回弹试验和波速测试,对切割开挖边坡的岩体质量进行研究,分析了切割开挖过程中岩体的应变特征。在此基础上,利用三维有限元模型,对锯切法开挖边坡的应力应变情况和稳定性特征进行了模拟。结果表明:台阶式锯切开挖对边坡的扰动较小,岩体质量几乎不受切割开挖影响;边坡开挖过程中的稳定性系数均大于3,边坡整体变形量较小,边坡稳定性较好;在开挖台阶上部会产生较大拉应力,容易引起局部拉裂或崩塌破坏,需要进行及时支护,边坡的锚杆支护深度建议在4.0m以上。

济源市承留-小寨露天煤矿采区矿山地质环境治理研究

为了改善济源市承留-小寨露天煤矿采区周边地质环境,分析了矿山地质环境存在问题。研究区主要治理对象为露天采场和人类其他工程活动干扰区,治理面积705 hm 2,主要环境问题为滑坡、危岩体以及边坡。针对该问题,提出了“削坡压脚+场地平整+覆土绿化+宣传警示+配套设施+监测管护”治理方案,消除了地质灾害隐患,保护乐山区域生物多样性。

高寒地区路堑边坡植被恢复效果

以大兴安岭地区阿荣旗至博客图段高速公路边坡作为研究对象,研究厚质基层喷附技术和植生混凝土喷附技术的植被恢复效果。结果表明:1)从植物群落组成情况和群落相似性系数来看,两种技术的总体恢复效果差别不明显,但植生混凝土喷附坡面植物群落更为接近自然水平。2)同样基于植物群落组成和群落相似性系数,两种技术在阴坡和阳坡上的恢复效果存在明显不同。3)土壤全氮和有机质含量的适当增长可以促进植物群落发展,而土壤速效磷含量的增长会抑制其发展。4)推荐较为合理的物种搭配为艾蒿、柳蒿、羊草、贝加尔针茅、兴安胡枝子、紫穗槐和兴安柳。研究可改善这两种生态恢复复方式在该地区的应用,优化物种配置,防止二次退化问题的出现,为后期养护、管理提供理论依据。

顺层岩质路堑边坡稳定性的敏感性因素分析

运用弹塑性理论和有限元法,建立了顺层岩质路堑边坡稳定性的模拟分析模型。结合沪蓉国道主干线湖北宜昌至恩施高速公路的顺层岩质路堑高边坡工程,分析了结构面强度、岩层厚度、岩层倾角等各项因素对顺层岩质路堑边坡稳定性的影响,探讨了顺层岩质路堑边坡稳定性的规律。结果表明:软弱结构面的强度参数对顺层岩质路堑边坡稳定性起主要控制作用,岩层倾角对顺层岩质路堑边坡的稳定性也有明显的影响。在该工程的地质条件下,当岩层倾角为38°左右时,顺层路堑边坡的稳定性最差。

原子吸收光谱法测定铁路岩石边坡土壤中重金属含量

铁路岩石边坡土壤中重金属含量直接关系到铁路岩石边坡生态系统以及周边农田生态系统的环境安全。应用原子吸收光谱法检测了途经四川省紫色土丘陵区的成达铁路岩石边坡土壤与对照土壤中Pb,Cd,Zn,Cu,Mn等多种重金属元素的含量。结果表明:铁路岩石边坡土壤中重金属元素Pb和Mn的含量比对照土壤增加明显,增加幅度高达29.7%～35.4%;但重金属元素Cd,Zn,Cu在铁路岩石边坡土壤与对照土壤之间差别并不明显。

顺层边坡稳定性及可靠度的随机有限元分析法

阐述了基于摄动法的随机有限元基本原理,采用以均值为中心的2阶摄动随机有限元,运用局部平均的空间离散方法,对顺层边坡的应力场进行了2阶统计均值、协方差和方差的分析,并结合顺层边坡沿软弱夹层滑动的破坏特征,推导了基于Mohr-Coulomb准则的顺层边坡整体稳定的安全系数和可靠度的计算表达式。结合典型顺层岩质路堑边坡工程实例,采用摄动随机有限元法进行了边坡稳定性和可靠度的分析计算。结果表明,文中介绍的摄动随机有限元法可以考虑多种随机变量对边坡系统的影响,可同时采用安全系数和可靠度作为边坡稳定性的评价指标,判定结果更为准确和全面。

锚索与锚杆联合锚固支护岩坡的有限元分析

针对广东某高速公路74 m高的7级挖方边坡,采用三维弹塑性有限元数值计算方法分析山区路堑开挖岩质边坡的锚固支护的受力情况。分别计算了坡体无锚和3种不同的锚固方案。通过坡体无锚方案的计算确定坡体的滑动面并为锚固方案的设计提供依据。3种锚固方案中的预应力锚索和锚杆按不同方式进行了组合。所建立的锚固坡体三维有限元分析模型对锚固坡体进行了合理简化并节约了计算量。计算中锚索的预应力采用预先施加应变的方式施加。计算分析表明,边坡加锚后可显著减少边坡塑性区。实际工程中采用预应力锚索和锚杆交错布设方案进行边坡锚固支护可较好地达到安全与经济并重的边坡处治原则。现场监测结果表明,锚固边坡有限元分析合理可行。

顺层岩体路堑边坡稳定性的弹塑性有限元模拟分析

基于理想弹塑性本构模型和Drucker-Prager准则,运用岩体力学理论、有限元数值模拟技术和强度折减原理,对顺层岩体路堑边坡在开挖过程中不同阶段的应力、变形、结构面上的摩擦力和边坡的稳定性等问题进行了模拟分析。分析表明,顺层岩体路堑边坡的应力场、位移场、结构面的接触状况以及边坡的稳定性明显受开挖效应的影响;在每一阶段的开挖面上,坡脚附近的水平位移量最大,最危险接触面也都集中在开挖形成的坡脚处,此处岩石最先脱落破坏;边坡的稳定性安全系数也随着开挖阶段的深入而逐渐降低。

挖方岩石边坡绿化技术与方法探讨

对挖方岩石边坡进行了分类,分析了挖方岩石边坡绿化方法,探讨了植被混凝土护坡绿化技术及配比要求,并以植被混凝土绿化法为重点,介绍了高坝洲电厂岩石高边坡绿化工程实践。

岩质高切坡预应力锚索超前支护研究

采用极限分析上限定理研究遵循Hoek-Brown强度准则岩质高切坡超前支护问题。首先研究无支护岩质高切坡的稳定性,给出无支护岩质高切坡稳定计算方法;其次,分析预应力锚索超前支护岩质高切坡的力学机制,推导相关计算公式和预加固荷载确定方法;最后分析加固岩质高切坡在地震荷载下的临界屈服加速度及其永久位移。揭示了开挖方式、强度参数对预应力锚索加固岩质高切坡的影响。

强降雨激励下松散岩堆路堑边坡稳定性分析

岩堆是我国西南高山峡谷区常见的不良地质体,其存在对高速公路边坡稳定性提出了严峻挑战。文章依托国家高速公路网规划中南北纵线G85高速公路工程,运用数值模拟的方法研究了深厚岩堆拉锚抗滑桩路堑边坡在自然、强降雨和地震状态下的稳定性,对比分析了岩堆体在自然状态、地震状态与强降雨条件下岩堆体边坡变形破坏特征及锚索轴力变化规律。计算结果表明,开挖对岩堆体变形有较大影响,岩堆体自然状态和暴雨状态下,在无任何加固措施时整体稳定性相对较低;增加抗滑桩和锚索加固后,安全系数均有所提高,潜在滑动面整体向下移至抗滑桩下部,加固作用效果显著。研究成果为岩堆路堑边坡工程设计与施工提供了参考依据。

顺层路堑边坡锚杆支护稳定性的有限元模拟分析

基于理想弹塑性本构模型和 Drucker-Prager 准则,运用 ANSYS 软件和有限元数值模拟技术,建立了顺层岩体边坡的有限元分析模型。结合沪蓉国道主干线宜昌至恩施公路白氏坪-榔坪段顺层路堑高边坡工程实例,对顺层岩体路堑边坡布设锚杆支护前后的应力、变形和稳定性进行了模拟分析。分析比较表明,锚杆支护结构可以减小边坡临界状态下的最大位移、增大最危险接触面的摩擦力和提高边坡的稳定性系数,从而能有效地提高边坡的稳定性以防止顺层滑坡的发生。

基于Hoek-Brown方程的边坡光面爆破参数设计方法

针对目前边坡光面爆破参数设计中经验方法未能反映边坡岩体强度特性的问题,引入岩石点荷载强度试验指标,并基于Hoek-Brown的岩体强度经验方程,得到岩体单轴抗压和抗拉强度的计算公式;进而推导岩体边坡光面爆破钻孔的孔间距、光面爆破钻孔距主爆孔孔底的垂直距离(最小抵抗线)、钻孔装药不耦合系数和钻孔线装药密度的计算公式。在肯尼亚的内罗毕至马拉巴新建标轨铁路工程中,应用这些计算公式进行岩体路堑边坡光面爆破参数的设计,工程的实施结果表明:强风化和弱风化段岩体边坡炮眼痕迹率分别约为56%和85%,坡面超欠挖量最大值约为16cm,整个开挖轮廓线型流畅,爆破效果十分理想,验证了这些计算公式的正确性。

软质岩路堑高边坡的加固与防护技术研究

针对京珠高速公路粤境北段软质岩路堑高边坡工程地质和水文地质条件,提出了锚固桩、预应力锚索桩、桩板墙、挡土墙及预应力锚索地梁等加固措施,以及结合加固边坡所采用的植被护坡技术。为保证合理组合的加固防护措施得到顺利实施,提出了分层稳定,逐级加固和坡脚预加固的施工方法。这些措施和方法对于软质岩路堑高边坡的稳定和安全具有重要的指导意义。

顺层岩质路堑边坡的光面爆破技术

将光面爆破原理应用于渝怀铁路顺层岩质路堑工程,提出了顺倾边坡一侧采用预留保护层的浅孔光面爆破及反倾一侧采用预留保护层深孔光面爆破的施工方案。通过选取合理的爆破参数,使光面爆破产生的质点振动速度仅为相应常规爆破的25%～50%,既使坡面平顺、光滑,又保证了顺层边坡岩体的稳定。

顺层岩质路堑边坡稳定性有限元分析

路堑边坡稳定性分析是工程建设中的重要问题。在工程地质勘察的基础上,利用非线性有限元法,结合强度折减理论,采用有限元软件ANSYS对某顺层岩质路堑边坡的开挖变形进行数值模拟,分析了该顺层岩质边坡的变形破坏机制及其演变过程,为边坡的工程治理设计提供了合理的建议。

膨胀岩路堑边坡破坏机理研究

本文从南昆线那百段膨胀岩的工程地质特性出发，结合膨胀岩路基试验工程中路堑边坡破坏实例和那百段边坡破坏调查结果，分析研究了南昆线那百段膨胀岩路堑边坡产生破坏的机理，指出引起路堑边坡失稳破坏的主要因素为膨胀岩的膨胀性、破裂性和低强度性，从而为整治膨胀岩病害采取工程措施提出依据。

缓倾外层状结构边坡变形破坏模式及支护对策研究

高速公路开挖形成越来越多的工程边坡。缓倾外层状结构边坡作为一种典型的岩质边坡,一般情况下整体稳定性较好,但在特定的结构面组合状况下,开挖后也可能产生整体变形破坏。本文以软弱结构面和长大裂隙发育的公路工程边坡为例,通过岩体结构及边坡一定范围内已有边坡破坏现象的调查研究,采用工程地质类比和三维离散元法综合分析边坡变形破坏模式,并针对变形破坏模式的特点,提出支护对策。研究结果表明,结构面贯通坡体形成切割块体的后缘和侧缘边界时,缓倾外层状结构边坡可沿层面产生滑移-拉裂变形,若滑面与临空面具有一定夹角,边坡的变形可表现为旋转式滑移-拉裂;结构面组合控制的缓倾外层状结构岩质边坡稳定性受坡体中下部的关键块体控制,一旦关键块体失稳,将引起上部块体的连锁失稳,此类边坡变形控制的重点是对关键块体分布区域进行强支护;支护工程实施后的变形监测结果表明,基于变形破坏模式分析的边坡支护方案保证了边坡施工和运营过程中的安全。

含有防空洞的岩石开挖边坡稳定性分析

结合对某大厦边坡的加固设计 ,通过数值模拟稳定性分析和现场观测结果分析 ,对含有防空洞的岩石开挖边坡进行了较为全面的研究。并在此基础上 ,提出了采用斜向上锚杆进行加固的有效措施。