某营运高速公路类土质边坡的稳定性分析及加固设计

某高速公路类土质边坡表层为坡积土,下伏强风化—弱风化泥页岩,公路营运巡检中发现该边坡出现变形破坏迹象。对该类土质边坡变形破坏发展过程、成因及稳定性进行分析研究,研究结果表明,该边坡破坏形式为浅层牵引式滑坡,分别利用有限元强度折减法和瑞典圆弧滑动面法对边坡的稳定性进行分析计算,计算结果显示,正常工况下和非正常工况I(暴雨)下边坡都处于不稳定状态,经综合分析结合稳定性计算,提出采用封闭坡表裂缝+预应力锚杆格梁+仰斜排水孔进行治理,加固后的监测数据验证了边坡的稳定性和治理方案的可靠性。研究成果可为类土质边坡滑坡灾害防治提供参考。

复杂地形条件下充填工艺研究及应用

在构建高效绿色环境友好型矿山指导思想下,全尾砂胶结充填采矿法因其具备处理尾砂及控制围岩变形、降低开采对地表环境影响的优点,成为了矿山安全、高效、绿色开采的关键支撑技术,得到了全面的推广应用。在矿山应用过程中,尾砂料浆多采用管道运输,而在以陡峭山谷为主的复杂地形条件下,特别是长距离、大落差、反坡输送过程中,极易出现堵管、爆管,甚至损坏输送泵等问题,成为了限制大规模充填的瓶颈问题。本文以武里蒂卡金矿为例,在开展系统性试验研究获取完整充填试验数据的基础上,结合矿山总图布置特点、地形条件及采空区空间相对区域位置等因素,进行尾砂输送方案对比优选,首次提出适应大落差山地条件的压滤尾砂缆车运输再造浆充填工艺方案,并在现场成功实施和运行。矿山生产运行情况表明:单套充填系统即可满足矿山3 000 t/d的生产需求,充填料浆似膏体态,系统运行稳定,配比参数精准,充填质量有保障。压滤尾砂缆车运输再造浆工艺方案具有流程短、占地少、效率高、运行经济可靠等优点,在大落差山地条件下该充填工艺能够实现充填物料高效运输、制备及低成本充填,具有较好的推广应用意义。

球状风化花岗岩类土质边坡随机重构与其失稳破坏模式研究

球状风化花岗岩类土质边坡高度的非均质性、非连续性以及土-球接触界面的复杂性致使其失稳破坏复杂多变,综合运用几何学、计算机随机模拟技术等,以有限元软件ABAQUS为平台,基于Python开发了球状风化花岗岩类土质边坡的随机结构模型程序,研究了球状风化体的含量、空间分布、粒度组成以及土-球接触界面等作用下球状风化体类土质边坡的失稳破坏模式。结果表明:球状风化花岗岩类土质边坡破坏模式复杂多变,且由于球状风化体的存在,使得该类边坡的潜在滑动面极其不规则,甚至出现多条滑动面;位于滑动面附近的风化体阻碍了滑动面的发育,迫使其出现“绕石、分流或者包含”的塑性扩展模式。随着球状风化体含量的增长,坡体内部越来越难以形成单一的、上下贯通的滑动面,安全系数随之逐步提高;(0.22~0.3)Lc粒径风化体含量越多,Ⅱ区风化体所占面积越大,越有利于边坡稳定;土-球接触界面最有可能发展为滑动面,界面接触类型显著影响着球状风化花岗岩类土质边坡的失稳演化过程。研究成果可为合理准确地评价球状风化花岗岩类土质边坡的稳定性提供科学依据和理论支撑。

降雨条件下球状风化花岗岩类土质边坡渗流特性与稳定性分析

降雨作为边坡失稳破坏的最常见诱因,在非均质性、非连续性特征显著的球状风化花岗岩类土质边坡中具有更为复杂的影响特征。依托ABAQUS及其二次开发,通过构建降雨条件下球状风化体类土质边坡渗流模型,综合考虑降雨参数的影响,开展了降雨条件下球状风化花岗岩类土质边坡渗流特性与其稳定性研究。研究结果表明:受球状风化体影响,边坡浅层土体更快达到饱和,并且其饱和速率亦受风化体的埋藏深度、“迎雨”面横截面积和含量控制;降雨条件下球状风化花岗岩类土质边坡潜在滑动面仍表现出显著的复杂多样性,存在与无雨状态相似的滑面,也可能拓展形成新的浅层滑面;边坡安全系数与降雨历时和降雨强度为负相关,随着降雨的持续有趋于平缓的趋势,但也能在球状风化体的影响下失去平缓趋势而持续降低;在所设雨型中,渐变递增型对边坡稳定性影响最大。研究成果可为降雨条件下球状风化花岗岩类土质边坡稳定性评价提供科学依据。

重金属污染物CuCl_(2)对粉土边坡稳定性影响研究

重金属污染物CuCl_(2)对黄土状粉土边坡整体稳定性具有较大影响。为探究黄土状粉土中CuCl_(2)含量对边坡稳定性的影响,选择污染场地黄土状粉土为研究对象,按CuCl_(2)占黄土状粉土总质量的0%、8%、16%混合配比,将含CuCl_(2)黄土状粉土与水调配成含水率为15%的试样,对试样进行室内直接剪切试验与边坡案例极限平衡计算分析。研究表明:①随CuCl_(2)含量增加,土样抗剪切强度、粘聚力、内摩擦角呈降低趋势,试样在法向应力150 kPa条件下应力-应变曲线呈“S”型,在法向应力100 kPa、50 kPa条件下应力-应变曲线遵循对数曲线关系;②通过对研究区斜坡工程地质详细调查,发现斜坡失稳破坏除受低频强降雨、灌溉、活断层、人类工程扰动等因素影响外,污染物CuCl_(2)对斜坡稳定性影响不容忽视;③理正边坡软件基于极限平衡法-瑞典条分法计算结果显示,随CuCl_(2)含量增加,边坡稳定性系数减小,但CuCl_(2)含量达到10%后,即使继续增加,边坡稳定性系数基本保持不变。

多期地震作用的台阶式顺层岩质边坡震裂破坏机制

高烈度区斜坡震裂变形体广泛存在,为理清台阶式顺层岩质边坡在多期地震作用下的震裂破坏机制,以三清高速路堑斜坡为原型,开展大型振动台试验。引入加速度放大系数比(ratio of acceleration amplification factor,RAAF)研究不同台阶位置加速度动力响应差异性,利用希尔伯特−黄变换和边际谱识别边坡震裂累积损伤及失稳破坏过程,结合边坡失稳破坏现象阐明台阶式边坡震裂破坏机制。结果表明:边坡具有高程放大效应,加速度放大系数随输入地震波峰值增加呈现先增加再降低的趋势。RAAF在输入地震波峰值为0.6g前后出现正负突变,表明输入地震波峰值为0.6g是改变两种类型边坡动力响应差异性的“临界值”。多期地震作用下,希尔伯特谱低频部分减小,高频部分增加,岩体和夹层表现出滤波作用。水平地震作用下,台阶阴角极易产生动拉应力集中,造成阴角处被拉裂。不均匀台阶宽度边坡的渐进破坏过程为第2级台阶首先出现拉裂缝→上部岩层沿软弱夹层滑动→坡顶后缘拉裂→第1级台阶拉裂并脱离坡体。均匀台阶宽度边坡各级台阶阴角均出现拉裂缝,边坡未出现明显滑动面。模型试验揭示了台阶式岩质边坡的震裂破坏机制,针对勘察设计和施工应加强各级台阶阴角变形量的监测,阴角处可做圆弧处理降低应力集中现象。坡脚处可设置抗滑桩,提高边坡出现震裂破坏的阈值,增强边坡稳定性。

类土质边坡研究初探

通过大量的现场调查及理论分析,完善了类土质边坡的概念,总结了类土质边坡的特性,并按构成介质的不同对类 土质边坡进行了分类,在此基础上,归纳出几种常见的边坡破坏形式,分析了各种破坏形式的破坏原因,分析了破坏机理,为 类土质边坡的进一步研究打下基础。

新型倾斜板技术制备半固态铝合金坯料和浆料

采用自行设计的波浪型倾斜板，在斜板冷却条件下制备了组织和触变性能优良的半固态合金坯料。而在斜板加热条件下制备出了组织优良的半固态合金浆料。在采用波浪型的倾斜板制备半固态合金过程中，在熔体爆发形核与枝晶破碎的共同作用下，形成了细小球形的半固态合金组织，浇注温度、冷却强度、斜板倾角和斜板表面材质是影响半固态合金组织的主要因素。得出了本试验条件下制备AlMg3合金半固态坯料的浇注温度范围为660-690℃；制备AlSi6Mg2合金半固态坯料的浇注温度范围为660—680℃；制备AlSi6Ms2半固态合金浆料的合理工艺条件为：斜板预热温度为300℃时，合金浇注温度为680℃。

类土质边坡预应力锚索框架梁底反力现场测试研究

结合汕(头)揭(阳)高速公路花岗岩风化类土质高边坡的预应力锚索框架加固工程,采用梁底埋设土压盒的办法,现场实测框架梁的梁底反力,得出梁底反力沿梁长的分布规律。认为在一定锚固预应力作用下,梁底反力沿梁长呈二次抛物线分布,而直线及均匀分布。同时,测试框架梁中纵向主筋所受的轴力表明,钢筋轴力沿梁长的分布也为二次抛物线分布。梁底反力的非直线分布和非均匀分布,表明框架梁在张拉及工作过程中发生变形,而非完全刚性,因此,在考虑梁的变形情况下,以梁的微分方程为基础,计算纵梁的弯矩。计算结果表明,纵梁的弯矩沿梁长的分布方程为三次抛物线,与现场测试的梁底反力沿梁长的二次抛物线分布,均符合梁的受力与变形特征,说明测试结果的正确性。

新型倾斜板技术制备A2017半固态合金

采用新型的波浪型倾斜板技术,对制备半固态A2017合金进行了研究。熔融的合金在倾斜的波浪型冷却板表面非均匀形核,并在流动与碰撞剪切的条件下生长,逐渐从粗大的等轴晶网络演化为细小的近球形晶。通过试验发现,在浇注温度为720℃、倾角为45°的条件下,选用长度为400～500mm有间隔波浪的室温倾斜板可获得细小均匀的合金组织。坯料在二次加热温度为625℃、保温时间为60min的条件下,球化理想,适合于触变成形。

阶梯状黄土路堑高边坡稳定性分析方法

根据阶梯状黄土路堑高边坡的特点,假定其滑移面下段为圆弧型,中上段为直线型,上段为垂直型的复合面,利用传统稳定系数的概念,导出阶梯状黄土高边坡稳定性分析表达式。经实际检验,比较符合实际。

蠡县斜坡鼻状构造成因及其对成藏的控制作用

蠡县斜坡的鼻状构造带控制了油气的运聚与成藏,此构造带主要由基底古凸起背景下的继承性发育和后期的差异压实作用形成,具有持续发育、幕式演化的特征,可分为沙四段、孔店组一基底、沙三段一沙一下亚段、沙一上亚段和东营组4个阶段。这种特征对油气成藏具有3个控制作用:鼻状构造的发育期次控制砂体在两翼形成超覆尖灭型砂体,后期鼻状构造脊部发育河道透镜状砂体;长期的构造高部位控制了油气的运聚,可形成断鼻油藏、上倾尖灭油藏、砂岩透镜体油藏和构造-岩性油藏;构造-岩性油藏是蠡县斜坡最普遍的油藏类型。

公路黄土坝式路堤稳定性计算方法

为提高公路黄土地区土工膜上游防渗斜墙式坝式路堤的稳定性,分析了地震力对路堤边坡稳定性的影响,引入地震力参数,采用计及条块间作用力的简化毕肖普法推导出路堤边坡稳定性系数计算公式;考虑坡面蓄水压力作用,利用力的平衡原理得出了路堤整体稳定性判定条件。路堤边坡稳定性的计算结果表明,地震力对坝式路堤的稳定性影响较大,稳定性系数在考虑地震力与不考虑地震力时最小误差为0.1(对应烈度为7°);滑出点在坡脚外的稳定性系数远远小于坡面的稳定性系数,边坡浸水稳定性系数小于不浸水稳定性系数,所以边坡稳定性检算应着重考虑滑出点在坡脚外稳定性和浸水稳定性;路堤整体稳定性计算结果表明实际沟底纵坡为2.872%时,路堤整体是稳定的,纵坡为10.000%时,是不稳定的,所以坝式路堤须设置在沟底纵坡较缓的冲沟上。

对数正态分布下边坡稳定性二元指标体系研究

安全系数不能考虑边坡系统中实际存在的不确定性,可靠性理论缺乏丰富的工程实践经验,因此,将工程实践经验丰富的安全系数与先进的可靠性理论相结合,建立传统安全系数与可靠性相耦合的二元评价体系具有重要的理论意义和应用价值。设安全系数服从对数正态分布,取系列的最大可能安全系数(中值安全系数)和变异系数,计算得到最大可能安全系数及在不同变异系数下的破坏概率Pf。从而可由最大可能安全系数和可靠性(R=1-Pf)共同度量边坡的稳定性。将最大可能安全系数与边坡可靠性相乘,对最大可能安全系数进行折减,得到边坡可靠的安全系数。根据折减后安全系数的极限状态,可计算出不同最大可能安全系数的临界变异系数和临界破坏概率。根据不同最大可能安全系数及它的临界破坏概率,绘出边坡稳定性分区图,并建立安全系数和破坏概率相结合的边坡稳定性判别的二元指标体系。文中提供了小样本条件下,利用3倍方差原理估计参数方差的计算方法,并给出了边坡稳定性二元指标体系的研究实例。

单锚类土质边坡锚固预应力传递规律的研究

在前人理论上推导的基础上,进一步计算了类土质边坡单锚预应力自坡面向坡体内的传递范围,计算了坡体内不同位置处的预应力传递系数,分析得出单锚预应力自坡面向坡体内传递的扩散角为39°左右、合理锚间距为3.2m左右。以G323改造工程K617段花岗岩风化形成的类土质边坡为原型进行了离心模型试验,在坡体模型内不同位置埋设土压力盒,通过测读土压力盒的读数,得出预应力在坡体内不同位置处引起的土压力变化,间接得出预应力自坡面向坡体内的传递规律。离心模型试验得出的预应力传递规律与理论推导得出规律基本吻合,并得出了预应力传递系数与初始锚固预应力有关的结论,认为这主要是因为边坡岩土体产生塑性形变的结果。理论分析和离心模型试验均得出,锚固措施对近坡面处的浅层土体并无明显的加固作用,锚固边坡也必须进行坡面防护。

工程荷载作用下缓倾角反倾似层状岩质边坡变形稳定性分析

在反倾层状边坡的破坏机制和稳定性分析方面,由于其稳定性一般较好,系统深入地研究其破坏机制和稳定性的反而不多。以火山岩地层多次火山喷发旋回形成的缓倾角反倾似层状岩质边坡为研究对象,利用有限元分析其位移矢量图,揭示边坡的变形破坏机制和稳定性控制要素,利用极限平衡法、矢量和法,评价其稳定性,利用强度折减法分析塑性区的扩展规律,揭示滑动面发展的时间空间规律,结果表明,(1)类似层状反倾岩质边坡的潜在破坏模式为剪切–张拉破坏,滑面形态表现为近似折线状:顺坡向穿过凝灰岩夹层和强风化岩体,后缘通过陡倾结构面;(2)极限平衡法、矢量和法的边坡稳定性综合评价表明边坡浅层稳定性不满足工程稳定性要求,深层稳定性满足工程稳定性要求,且三维矢量和安全系数大于二维结果,是三维效应造成;(3)塑性区扩展揭示滑面的空间发展序列为滑面4、5、3。文中的技术路线和分析方案可用于缓倾角反倾层状岩质边坡稳定性评价。

类土质路堑边坡动态监测及数值模拟分析

以张家口—石家庄高速公路类土质路堑边坡为例,采用现场监测结合数值模拟的方法展开边坡稳定性分析。首先,根据勘查获得土层分布和滑体厚度信息,布设测点进行位移监测,坡体深部位移和坡面位移监测结果显示,微型钢管注浆改性后的坡体经过再次开挖,位移接近滑动临界值。颗粒元程序模拟初次滑坡过程,在此基础上,恢复滑面附近颗粒间平行连接,以模拟注浆改性的效果,并继续进行开挖计算,数值模型监测点显示,坡体位移呈现渐进性变化,最后发展趋于破坏,再次论证边坡的极限平衡状态。最后,采用矩形抗滑桩联合坡脚矮挡墙进行加固,达到治理效果,证明分析结果的正确性。这种现场监测结合数值模拟的方法适于动态分析,并能及时作出趋势性预测,建议将该分析方法应用于中小型边坡分析中。

济阳坳陷边界断裂几何学特征及其对油气成藏的控制作用

在区域构造、地层等地质特征研究基础上,对渤海湾盆地济阳坳陷的边界断裂样式、发育特征等进行了分析研究,并探讨其对盆地构造、地层发育、沉积体系、油藏分布等方面的影响。研究发现,随着坳陷边界基底断裂演化程度的提高伸展量增大,相应的沉积盆地构造、沉积特征及其所决定的各项油气地质指标也随之优化。对于东部新生代伸展盆地,这可能是一个普遍规律,对盆地先期评价具有一定的指导意义。

框架锚固类土质边坡预应力传递规律的研究

将框架梁视为刚性梁,从而将锚索集中力转化为加在坡面上的矩形分布力,根据类土质边坡的工程特性,将边坡土体视为弹性体,推导了框架预应力锚索作用下坡体内任一点的预应力传递系数计算方法,得出了锚固预应力自坡面向坡体内的传递规律,并以G323改造工程某实际边坡为原型进行了离心模型试验,得出了预应力在坡体内不同位置处引起的土压力变化,间接得出预应力自坡面向坡体内的传递规律,离心模型试验得出的预应力传递规律与理论推导得出规律基本吻合。研究表明,在分布力作用下,类土质边坡岩土体的塑性形变相对于集中力作用时减小很多,坡体更多表现为弹性体,预应力分布系数受预应力大小的影响减小。相对于无框架单锚,框架预应力锚索措施中,锚索引起的高压应力得以很好的分散,压力分布系数由0.90左右降到了0.40左右,压应力集中程度减小约56%,从而在很大程度上减小了边坡浅层土体的压缩变形,减少了预应力损失,有效地提高了锚固效果,锚间距可由单锚的3.2 m增大为4.2 m左右。

类土质边坡失稳机理分析与稳定性研究

类土质边坡工程特性及稳定性明显区别于一般的均质土边坡和岩质边坡,实际生产项目中,工程技术人员多将其视为一般的均质土边坡进行勘察、设计,造成了设计浪费或设计失败,因此对类土质边坡变形的地质力学模式及失稳机理的研究具有实用价值。以重庆市合川区狮滩镇洞堂湾边坡为地质原型,在对边坡赋存的地质环境条件、边坡的坡体结构特征、变形破裂特征分析的基础上,得出该类边坡变形的地质力学模型为渐进后退式蠕滑-拉裂;边坡失稳机理分析结果表明该边坡多发生在暴雨或持续降雨期间,有一定的滞后特征,边坡失稳多受坡体中倾外的缓倾结构面及陡倾的裂隙面控制。最后采用平面滑动法对该边坡进行稳定性分析和评价,计算结果与边坡的变形破裂特征基本相互吻合。