建兴高速公路节理岩体高边坡施工块体滑落模拟

节理发育岩质高边坡施工过程中,其滑落破坏机理主要取决于岩体的不连续性。采用非接触摄影测量技术采集结构面信息,导入文献[1-2]开发的GeoSMA-3D系统,建立了边坡岩体空间的确定性结构面和随机性结构面数值模型,搜索出关键块体并确定关键块体的位置。在此基础上,利用非连续分析系统3DEC软件对该模型的边坡破坏过程进行仿真模拟分析,记录关键块体的速度、位移示意图。数值模拟表明边坡开始破坏的位置是被检测的关键块体的位置,随着计算时步的增加,边坡的变形逐渐增大,揭示了岩体边坡渐进破坏的演化过程,结合辽宁建兴高速公路小盘岭边坡工程算例,分析了岩体边坡的破坏运动模式,为设计施工提供技术支撑。更多还原     

基于3DEC对岩质高边坡的稳定性分析

结合辽宁省境内建兴高速公路某高边坡的施工过程,利用现代非接触测量技术采集岩质边坡结构面信息,采用赤平投影技术对边坡结构面进行分组,从而判断出坡面与节理结构面的空间关系,识别出施工过程中可能出现岩块滑落的区域。然后,在此基础上采用大型三维离散元软件3DEC模拟边坡采用不同的台阶数进行开挖,通过监测边坡岩体位移的变化,找出该岩质边坡不稳定块体存在的位置,并得出采用5级台阶开挖时,边坡岩体的位移量最小,边坡的稳定性更好,从而指导该边坡工程在开挖过程中的安全施工,以及为边坡的后期支护提供理论依据和参考。     

基于3D离散元的岩质边坡最大开挖角确定

为解决岩质边坡最大开挖角确定的问题,利用3D离散元软件模拟边坡渐进开挖过程,探讨岩质边坡失稳的动态过程,从而确定岩质边坡的最大开挖角。以某水电坝址岩质边坡为例,对其进行数值模拟,结果所确定的最大边坡开挖角为47°。数值分析表明,将47°作为无支护条件下的边坡开挖角是合理的,与运动学方法所确定的38°开挖角相比,更接近实际的极限情况。故用3D离散元确定节理岩质边坡的最大开挖角具有一定的实际应用价值,对边坡分级开挖,确定合理边坡开挖角具有一定的指导意义。     

岩石块体理论中三维随机块体几何搜索

运用地质统计学与计算机技术随机模拟生成三维结构面网络,并在对前人关于结构面地质统计分析、结构面网络模拟、砍树、寻找封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域等研究的基础上,运用交点组合法,通过交点旋转方向及空间位置的判断等过程,形成搜索三维随机块体的方法。运用该方法对边坡交棱处、洞室顶拱进行随机块体的搜索,并对块体的形态、大小及空间分布特征进行统计分析,从而实现了边坡和洞室工程的随机块体分析。算例表明,该方法可以在工程分析中得到较好的应用。     

乌东德水电站右岸引水洞进口边坡稳定性研究

以工程地质条件详细调查为基础,采用宏观地质分析与极限平衡法、数值模拟法相结合的研究手段,分层次对乌东德水电站右岸引水洞进口边坡整体稳定和局部稳定性进行了系统研究。结果表明:乌东德水电站右岸引水洞进口边坡整体稳定性较好,三维离散元数值模拟结果显示,人工边坡变形以少量回弹变形为主,变形特征不突出。在分析边坡开挖后可能形成的块体边界条件基础上,提出了人工边坡可能出现的块体失稳模式,从块体稳定性影响因素分析入手,建立块体稳定性工程地质评价标准,对块体稳定性进行了宏观地质分析,并采用三维刚体极限平衡方法对可能产生的块体模型进行了计算分析,得到块体开挖后的稳定系数。结果表明,人工边坡可能出现的块体多处于基本稳定状态。综合整体稳定性和局部稳定性研究成果,提出人工边坡加固方案建议。研究成果为工程设计与施工可提供重要依据,并对类似工程提供可以借鉴的经验。     

乌东德水电站右岸引水洞进口边坡稳定性研究

水电站高边坡稳定性问题是目前我国水电工程建设中的研究重点。本文提出以工程地质条件详细调查为基础，宏观地质分析与极限平衡法、数值模拟法相结合的研究手段，分层次对乌东德水电站右岸引水洞进口边坡整体稳定和局部稳定性进行了系统研究。研究表明：乌东德水电站右岸引水洞进口边坡整体稳定性较好，三维离散元数值模拟结果显示，人工边坡变形以少量回弹变形为主，变形特征不突出。在分析边坡开挖后可能形成的块体边界条件基础上，提出了人工边坡可能出现的块体失稳模式，以块体稳定性影响因素入手，建立块体稳定性工程地质评价标准，对块体稳定性进行了宏观地质分析，并采用三维刚体极限平衡方法对可能产生的块体模型进行了计算分析，得到块体开挖后的稳定系数，结果表明，人工边坡可能出现块体多处于基本稳定状态。综合整体稳定性和局部稳定性研究成果，提出人工边坡加固方案建议。研究成果为工程设计与施工提供了重要依据，并对类似工程提供了可以借鉴的经验。     

基于块体理论的岩质高边坡稳定性研究

岩质高边坡稳定性分析对于下穿公路及建筑的安全起着至关重要的影响。通过运用关键块体理论,结合先进的非接触测量技术与Geo SMA-3D系统,对益阳东部新区外环路建设项目K3+300—K3+340坡段高边坡稳定性进行了比对分析。通过比对不同边坡坡角下,整体稳定性系数的变化与关键块体的体积发现:在一定范围内,边坡的整体稳定安全系数随着坡脚的变大而变小;搜索到的关键块体数量随着边坡坡脚的变大而减少,当坡脚小于60°时,边坡整体较安全;当坡脚大于60°时应该适当考虑后期分级支护及边坡的削坡问题。     

降雨入渗过程中岩质边坡的稳定性分析

为定向和定量分析降雨入渗过程中岩质边坡的稳定性,引入SURPAC三维边坡模型,建立基于边坡滑移后块体趋势分析的降雨入渗过程中岩质边坡稳定性分析模型,以边坡坡顶、坡角及采空区部位的应力等为约束介质参量,结合边坡滑移后块体趋势特征分析,模拟断续节理变形及破坏过程,实现了对降雨入渗过程中岩质边坡稳定性的定向和定量分析。结果表明,该分析模型可量化分析边坡的安全系数、应力-应变场的变化情况,提高了降雨入渗过程中的岩质边坡安全稳定量化分析能力。     

双龙水电站坝肩边坡开挖角度优化设计研究

文章以双龙水电站坝肩边坡开挖支护工程为例,利用数值模拟的方式对三种不同角度开挖方式下的边坡稳定性进行计算和分析。结果显示,开挖角度为55°时的边坡安全系数最高,为最佳工程设计方案,推荐在工程设计中采用。     

三峡船闸高边坡设计实践中几个问题的再认识

根据前期设计论证,三峡船闸上部边坡开挖达到基本自稳,辅以排水及锚固,下部为直立坡与薄混凝土衬砌闸墙相结合.在施工过程中,遇到如何控制边坡开挖形态与闸室结构型式,中隔墩岩体保留与利用,坡面块体,排水隧洞的完整性,锚索的结构型式及钢绞线的强度利用系数等一系列问题.这些问题在施工过程中进行了分析.并通过动态设计方法,得到了较好的解决.     

云盘头滑坡变形破坏机制研究

缓倾顺层岩质边坡由于其岩层倾角较缓,具有不易察觉其失稳且识别难度大的特点。以一个典型的缓倾顺层岩质边坡(贵州云盘头滑坡)为例,基于工程地质勘察,建立边坡地质模型,并结合底摩擦试验、二维离散元和有限元模拟等方法,探讨云盘头滑坡的变形破坏机制。结果表明:云盘头滑坡的变形破坏过程可分为微裂纹发育阶段、裂纹拓展阶段、滑体变形阶段与完全破坏阶段,并在坡脚存在关键块体;滑坡形成的主要原因是,坡体经过开挖导致软弱夹层出露,坡体内部发育垂直于软弱夹层的拉裂纹并将滑体分割成块体,随着坡脚关键块体向临空面滑移,后部次级块体随之移动并产生多米诺骨牌效应导致坡体发生整体滑移,变形模式属于典型的滑移-拉裂式。研究成果为探究缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏有现实意义。     

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。     

节理岩质边坡随机块体搜索的一种简便方法

节理岩质边坡存在有大量由结构面和开挖坡面组合而成的随机块体。根据结构面和坡面的组合关系,将随机块体分为坡肩双面滑动、坡面双面滑动及坡面单面滑动3种类型,并运用“野外定性判断+赤平投影法”的方法综合确定边坡随机块体的类型。在详细的野外结构面采样的基础上,运用地质统计学与计算机技术随机生成三维结构面网络图。在前人关于生成结构面迹线图、搜寻封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域、交点组合的基础上,提出通过对坡面迹线三角形进行随机块体类型匹配的方法,找出符合随机块体类型要求的迹线三角形,快速搜索出坡面随机块体。工程实例模拟结果亦证实了该方法的合理性,研究成果可为节理岩质边坡随机块体的形态描述、快速搜索提供一条新的思路与方法。     

白鹤滩电站左岸强卸荷区边坡稳定试验研究

针对岩质高边坡的稳定问题,提出了基于变温相似材料的降强法与倾斜抬升超载法相结合的综合法模型试验方法,建立了边坡稳定综合法试验安全评价方法,并针对白鹤滩电站左岸强卸荷区高边坡的稳定问题开展试验研究。通过典型剖面及卸荷区边坡的2个模型试验,获得了边坡在底滑面降强后的变形特性和破坏机理,揭示了缓倾结构面是影响白鹤滩边坡稳定的控制性因素,其失稳模式为滑移—拉裂的块体滑动破坏。试验结果表明,在底滑面前缘区域布置混凝土置换洞,可有效增强底滑面抗剪能力、减小边坡变形、阻止滑块形成,加固后的边坡稳定安全系数为K_SC=1.42～1.58。研究成果为白鹤滩边坡工程的安全评价和加固处理提供了科学依据,同时也为类似边坡工程提供参考。     

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。     

基于模型试验的涉水堆积体岸坡变形-破坏模式研究

为了进一步探究涉水堆积体岸坡变形-破坏模式,自主设计制作了模型试验平台,选取三峡库区碎石土样,测定了土样基本力学特性,开展了水位升降作用下堆积体岸坡的物理模型试验。依据试验现象,重点分析了不同坡度的岸坡模型在不同水位作用条件下的破坏模式。结果表明:坡度对岸坡变形-破坏特征影响显著,坡度较大(50°及60°)时,在水位上升期间便发生大规模塌岸现象,变形-破坏模式表现为水位上升→剥蚀、淘空↔塌岸→下错平台→整体滑塌→次稳定状态;坡度为40°时,在水位下降期间发生了较大规模的滑动破坏,对应变形-破坏模式为水位上升→坡体沉降→贯穿裂隙形成→水位下降→贯穿裂隙扩展↔滑面形成→整体滑移;岸坡坡度较小(35°)时,多次升降循环中并未出现明显的变形-破坏迹象。     

基于安全性和经济性多目标优化的岩质边坡锚固计算方法

以节理岩质边坡为研究对象,基于塑性力学的极值理论,将滑动面的安全系数和锚固造价共同作为目标函数,将锚固力方向、锚杆长度、结构面的剪力和法向力作为决策变量,结合岩块的平衡方程约束条件、结构面的屈服条件和锚杆的附加约束条件,建立安全性和经济性多目标的岩质边坡锚固非线性数学规划模型,最后采用线性加权和法求解多目标规划模型得到安全系数、锚固造价的最优值以及最优锚固角,该方法具有概念明确、计算精度高等特点。     

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。     

岩质边坡倾倒破坏的非连续变形分析

岩质边坡倾倒破坏存在块体的滑移、转动,及块体本身的折断。常规的离散元、非连续变形分析方法(DDA)虽然擅长处理块体的滑移和转动,但不能模拟连续体本身的破坏。然而通过在DDA方法中引入虚拟节理和真实节理的概念(即DDARF方法),用真实节理表征岩体中已经存在的天然节理、层面等,用起粘结作用的虚拟节理表征连续体。该方法可模拟连续体的变形及连续体的破坏。为此,首先对DDARF方法中的虚拟节理模型进行了着重的介绍。然后利用DDARF方法对龙滩边坡倾倒破坏的离心模型试验进行研究。研究结果表明,反倾块体的下部几乎没有明显的位移,而位于破坏面以上的部分产生明显的倾倒位移,导致在反倾块体的中部发生弯折破坏,形成贯通整个坡体的破坏面。数值模拟结果与离心模拟试验结果吻合得很好,验证了DDARF方法的有效性。     

岩坡稳定性三维分析的分类坐标法

岩坡稳定问题是岩石工程中的重大课题之一，对拱坝坝肩稳定分析尤为重要。按刚体极限平衡法进行岩坡空间分析较为繁复，不便确定滑动结构面，无很好的规律可循；而＂浮值法＂又不能考虑结构面凝聚力的影响。本文通过建立分类坐标系，导出了在任意外荷载作用下岩坡结构面上正压力、滑动力的统一表达式，可方便地判别岩坡的滑动类型，进行岩坡滑动分析，并能考虑结构面凝聚力对岩坡滑动的影响。已用ＢＡＳＩＣ语言将本算法编成电算程序，能在ＩＢＭ－ＰＣ系列微机上快速准确地进行分析。本方法概念明确、算法简洁，可用于拱坝坝肩岩坡稳定三维数值分析，具有较好的实用价值。