基于运动学与离散元的边坡稳定性分析

基于运动学分析的立体投影法对边坡工程的平面滑动、楔形滑动与倾倒破坏三种基本破坏模式进行了分析归纳。以某大型水利枢纽溢洪道高边坡为例,根据勘测成果筛选出优势结构面,采用立体投影法得到最大安全坡角,通过与现有自然坡角进行比较评估边坡的稳定状态,结果表明可能发生楔形体滑动,依据此滑动模式在3DEC中建立三维数值模型,进行了自然及暴雨工况下的稳定性分析。该方法将定性分析与定量分析相结合,可提高数值分析的针对性。     

岩质边坡稳定性的运动学分析

在岩质边坡中,大多数的失稳破坏主要受结构面控制,其基本破坏模式可分为3种:平面滑动、楔形体滑动和倾倒破坏。运动学分析在研究受结构面控制的岩质边坡稳定性中应用较为广泛,它是一种利用立体投影与矢量代数理论,在赤平极射投影图中初步确定边坡稳定性及破坏模式的方法。介绍了利用DIPS软件进行边坡运动学分析的方法,并以巴基斯坦某水电站厂房后边坡为例,进行分析和探讨。     

赤平投影法分析岩质边坡稳定性的图解模板

岩质边坡的变形和破坏主要受岩体中发育的结构面控制。采用赤平投影方法对岩质边坡的稳定性进行分析,可以方便地确定边坡岩体中结构面的相互组合关系,以及结构面组合切割体可能失稳滑移的方向,从而能定性评价边坡的稳定状态。采用赤平投影方法分析岩质边坡的稳定性时,基于"结构面组合交线的倾向和倾角"2个因素,总结设计了赤平投影法分析岩质边坡稳定性的图解模板。借助赤平投影图解模板进行边坡的稳定性分析,使问题变得更加直观、明朗,分析工作更加简化、快捷。通过工程实例的应用,进一步验证了图解模板用来分析岩质边坡稳定性的有效性、实用性和便捷性。     

黑河宝瓶河水电站坝址区左岸山体稳定性分析

在工程地质勘察所取得资料的基础上,根据坝址区左岸断层、裂隙的赤平投影分析,左岸边坡断层、裂隙切割岩体有沿断层F6发生单斜滑动、失稳破坏的可能;根据可能滑动块体的定量计算分析,定量地评价了左坝肩边坡岩体的稳定性。评价结果也为水工建筑物布置及左岸边坡防护提供了依据。     

苗家坝水电站左坝肩永久边坡破坏模式的分析

根据现场勘察和室内分析,苗家坝水电站左坝肩永久边坡岩体中主要结构面有三组,另还有零星随机结构面。根据优势结构面及随机结构面、自然坡面和开挖坡面的产状绘制了赤平投影图。通过对结合结构面的发育情况和其与边坡坡向的组合关系的分析,认为边坡的可能破坏模式主要有两大类,一类为平面滑动破坏模式,另一类为楔形破坏模式。运用赤平投影原理对破坏模式进行了预测。     

基于赤平投影方法的周宁抽蓄电站边坡块体破坏模式识别

岩质边坡的变形和破坏主要受岩体中发育的结构面控制。采用赤平投影法开展岩质边坡破坏模式分析,可以方便地确定结构面之间的组合关系,实现对典型块体破坏风险模式的识别。以周宁抽蓄电站下库坝址区边坡地质与工程条件为背景,开展基于赤平投影法的边坡随机块体破坏风险模式预测分析。结果表明,边坡具有形成块体破坏的结构面条件,且平面滑移和楔形体失稳是施工期可能面临的主要破坏模式;赤平投影法对边坡破坏模式预测的合理性和适用性通过施工期岩体现实破坏表现得到实践验证。     

楔形体稳定的定性和定量分析

岩石边坡的稳定性主要受结构面控制, 由结构面切割形成的楔形体失稳是岩石边坡的主要破坏形式之一.通常采用赤平极射投影对楔形体的稳定性进行分析,只能获得定性的结论.楔形体作为刚体,其稳定性可按照刚体极限平衡法结合赤平极射投影图计算.同时利用数学推导,可对楔形体进行三维计算.而采取实体比例投影,可将问题转化为二维问题,且其计算成果在一定误差范围内.     

水库左坝肩边坡稳定性分析

岩质边坡稳定性分析是土木工程领域中的一个重要研究课题。某水库左坝肩边坡为顺向坡，构造裂隙较发育，对工程的安全运行存在隐患，其稳定性是该工程主要研究的工程地质问题之一。笔者通过前期勘察采用赤平投影和不平衡推力传递系数法中的折线滑动计算方法对该边坡的稳定性进行分析论证，提出了相应的处理措施。     

乌江银盘水电站左坝肩顺层边坡开挖稳定性分析

对重庆乌江银盘水电站左岸上游边坡进行了局部稳定性和平面滑动稳定性分析.采用赤平投影法分析了楔形体滑动稳定性.在对左坝肩顺层边坡进行局部滑动稳定性分析和平面滑动极限平衡分析的基础上,采用块体离散元对该边坡进行模拟,分别计算了开挖后下部破碎带临空与不临空两种情况的安全系数,分析了应力和位移特性,并计算得到了开挖可能造成的最终滑动破坏情况.     

水电站高陡边坡地震稳定性分析

文章采用赤平投影分析和块体离散单元法,分析高陡岩质边坡岩体内不同结构面组合类型对边坡稳定性的控制作用,分析表明该边坡在地震作用下的主要破坏模式为坡体上部局部小规模楔形体滑移破坏,主控该边坡稳定性的最危险结构面组合为J2J3结构面组合。     

边坡稳定性广角度分析的等值面法

基于边坡稳定性广角度分析的理论、准则和方法，提出了以干扰能量为判据的边坡稳定性分析等值面法。该方法不仅从能量的观点给出了基于增稳内能与失稳外能比值的稳定安全系数，还将干扰能量法与等值面法结合起来，建立了用最小干扰能量等值面来确定潜在滑动面的方法。完善和改进了边坡稳定分析的理论和计算方法，为系统解决工程稳定性问题中的潜在滑面、危险滑向和最小安全系数提供了实用有效的方法。     

三维有限差分强度折减法分析边坡稳定性研究

强度折减法已经成为边坡稳定分析的重要方法之一。基于FLAC3D程序的三维有限差分强度折减法可以自动计算三维复杂边坡的安全系数,可以考虑节理、断层等构造对边坡稳定性的影响,而且很容易通过临界状态的剪应变和节点速度判断出滑动面的位置和形状。利用FLAC3D三维有限差分强度折减法对某厂房枢纽区后边坡的三维稳定性进行了分析,结果表明该边坡的稳定性主要受F1断层的控制,计算结果合理,表明本文采用的方法可应用于三维边坡的稳定性分析。     

考虑复合滑动边坡内部剪切约束机制的刚体极限平衡方法

有别于平面滑动与圆弧滑动,具有复合底滑界面的滑坡体在滑移过程中,滑体各部位滑移方向因必须适应底滑界面的倾角而各不相同。滑体经过底滑界面转折部位时其滑移方向会产生突变,这种突变诱导滑体内部产生剪切破裂面,滑体内部的抗剪阻力则阻碍这种剪切破裂面的形成,从而有利于滑体的整体稳定。针对前缓后陡的复合滑动边坡,提出了考虑滑体内部剪切破裂面的三滑面刚体极限平衡分析方法,从而反映滑体内部抗剪阻力对边坡稳定的约束机制。以Vajont滑坡为例进行了详尽的案例分析,结果表明,复合滑坡体存在客观的内部剪切约束机制,三滑面刚体极限平衡分析可以充分反映这种机制,该方法可为具有复合底滑界面的边坡稳定性分析提供新的思路和方法。     

边坡局部稳定性变化规律的研究

现有边坡稳定性分析方法大多假定边坡滑面各部位的安全系数相等,既不能反映边坡潜在滑面上稳定系数的分布规律,也不符合工程实际情况。分别基于超载储备安全系数定义和强度储备安全系数定义研究了边坡局部稳定性变化规律,并分析了滑体条块数目以及滑面形状对边坡局部稳定性分布规律的影响。此外,还提出了由局部稳定系数求解整体稳定系数的加权方法。研究结果表明：滑体条块的划分数量对边坡局部稳定性的分布规律几乎没有影响,而滑面形状对其影响较大;取微段下滑力占各微段下滑力代数和的比值作为权重,是由边坡局部安全系数加权计算整体安全系数的最优加权方法。     

坡顶局部荷载作用下非均质边坡稳定性上限法分析

当坡顶作用局部荷载时,潜在滑裂面可能不通过坡趾,而是在坡面上发生局部失稳破坏。针对黏聚力随深度线性变化的非均质边坡,引入黏聚力比例因子,推导了坡顶局部荷载作用下非均质边坡极限分析上限法相关计算公式,建立了安全系数与滑裂面起始角、终止角以及临界高度的关联函数,将理论公式转换为多元函数的极小值问题,并给出最优解。主要分析了比例因子和局部荷载对边坡稳定性的影响,结果表明:比例因子对安全系数和滑裂面临界高度影响显著;坡顶局部荷载主要控制着边坡的破坏范围,对边坡的安全系数同样有着一定的影响。     

岩质边坡坡率与滑动面倾角对锚固效果的影响

以含结构面的岩质边坡为例,首先采用ANSYS进行建模与网格划分;之后使用FLAC^3D软件内置接触面语句,建立固定的滑动面倾角;最后采用强度折减法求解边坡的安全系数。通过对理论公式的推导与数值模拟结果的拟合,得出如下结论:①在岩质边坡中,通过理论推导,将最优锚固角定义为锚杆自由段承受最大抗滑力时所对应的锚固角。②当坡率固定时,锚固角与安全系数呈负相关关系,随着锚固角增大,安全系数逐渐减小;当滑动面倾角固定时,在最优锚固角状态下,边坡的安全系数随着边坡坡率的增大而减小。③当滑动面倾角固定时,锚固角与安全系数呈负相关关系,随着锚固角的增大,安全系数逐渐减小;当坡率固定时,在最优锚固角状态下,随着边坡滑动面倾角的增大,安全系数先减小后增大。     

软岩地基进水塔群的侧向抗滑稳定的分析

位于高地震烈度区的卡拉贝利水利枢纽工程,其联合进水口的高大塔群坐落在软岩之上,塔基形成有坡度的建基面,侧向抗滑问题值得关注。塔基侧向抗滑稳定需考虑多个建筑物、构筑物之间的荷载传递,给设计计算带来困难。本文借鉴重力坝深层抗滑稳定分析的“等安全系数法”原理,编制程序,计算得出抗滑稳定安全系数,为解决塔群地基侧向抗滑的设计计算提供了一种途径,对类似工程的设计有借鉴意义。对影响抗滑稳定安全系数的河床滑出块底面倾角、岩-砼摩擦系数进行了敏感性分析。     

小南海水电站左岸溢流坝抗滑稳定分析

小南海水电站左岸溢流坝坝基内发育有层间剪切带、地层挠曲、顺河向的长大裂隙等,使其存在抗滑稳定问题。经分析该坝段的工程地质条件,确定坝基中可能出现的深层滑动破坏模式后,分别运用刚体极限平衡法和基于FLAC 3D的强度折减法计算坝基抗滑稳定安全系数,对比分析两种方法的计算成果。由强度折减法计算所得的安全系数均高于混凝土重力坝设计规范中规定的安全系数1.10,表明坝基的可能破坏模式不会发生,而刚体极限平衡法所得安全系数较强度折减法偏小,表明坝基的双斜滑动失稳模式可能发生,需要引起注意。但是对于不同的下游反向缓倾角裂隙倾角,两种方法所得安全系数的关系曲线变化趋势是一样的,倾角为40°时安全系数最小。     

基于强度折减的边坡稳定安全系数有限元迭代解法

讨论有限元强度折减法的失稳判据,结果表明:失稳判据对安全系数影响较大,对临界滑动面形状和位置的确定影响不大。在此基础上,提出基于强度折减的边坡稳定安全系数有限元迭代解法,先用强度折减法搜索滑动面,再按滑动面已知边坡用迭代解法求解稳定安全系数。该方法充分结合了强度折减法和迭代解法的优点,求解边坡稳定安全系数时效率快、精度高,可为实际工程参考应用。     

基于重力增加法的边坡失稳破坏全过程模拟

边坡失稳破坏是渐进积累的过程,采用基于重力增加法的连续-离散耦合分析方法弥补了传统边坡稳定分析方法无法反映边坡岩体启动-滑动-堆积的渐进破坏全过程的缺陷。以红石岩边坡工程为实例,在边坡模型的表层岩体中引入界面单元,建立连续-离散耦合的边坡计算模型,模拟边坡临界破坏状态,得到安全系数和滑裂面,并将计算结果与刚体极限平衡法的分析结果进行对比。通过增加重力加速度,获得边坡失稳破坏的渐进破坏全过程。结果表明:2种方法得到的安全系数一致,最危险滑裂面的位置和形状基本吻合,证明基于重力增加法的连续-离散耦合分析方法用于边坡失稳破坏具有可行性。极限平衡法仅用于分析临界失稳状态,不能预测后续滑块的形成,而连续-离散耦合分析方法能进一步模拟边坡临界失稳状态后的边坡破坏全过程,为边坡治理提供有效参考。