杨房沟水电站高边坡块体极限平衡稳定性分析

在综合岸坡基本特征的基础上,建立了杨房沟水电站岸坡三维可视化地层模型。基于块体极限平衡理论,计算分析了岸坡块体稳定性。采用可视化三维计算软件对边坡未加固及加固情况下的稳定安全系数进行了计算,而后进行了关键块体参数变化敏感性分析及并考虑了地下水的影响,初步探讨了锚索倾角对块体稳定性的影响,分析结果对类似边坡稳定计算作为参考。     

岩体地下洞室块体稳定性分析及对策

针对地下洞室块体稳定问题,以江门地下实验站为背景,基于块体理论和块体稳定分析程序UNWEDGE,通过开挖过程中的节理统计,对不同节理组合条件下的块体进行了稳定分析,采用UNWEDGE计算得出了块体的安全系数,对于安全系数不满足要求的块体,提出了采用锚杆及喷射混凝土的支护加固措施,支护后块体安全系数均大于2.5,保证了块体的稳定。     

IBE-PFE方法在某水电站泄洪洞出口边坡稳定分析中的应用

鉴于传统方法在含复杂结构面岩质边坡稳定分析中的局限性,引进分区有限元与块体界面元混合算法,验算边坡的稳定性。针对某水电站泄洪洞出口边坡地形地质条件和结构面分布特点,建立数值模型。采用分区有限元与块体界面元混合算法,并结合强度折减法,逐步降低不连续面抗剪强度,计算得出块体刚体位移和接触点对接触状态。根据块体刚体位移发生突变并结合滑动通道失效点对完全连通,确定了边坡的安全系数和破坏方式。结果表明:边坡稳定安全系数为1.80;边坡最可能以坡顶预设缝、坡脚预设缝以及f_(555)结构面为滑动通道发生失稳破坏。该方法具有准确确定边坡危险滑动面和安全系数的优点。     

基于块体单元法的白鹤滩左岸边坡稳定性分析

左岸边坡强卸荷块体系统的稳定问题是白鹤滩水电站题重要工程技术问题之一。针对左岸边坡地形地质条件、变形特征及变形机理的研究,表明结构面组合的三维块体滑动失稳为其主要的破坏模式。常规刚体极限平衡法和连续介质力学方法在求解复杂块体系统稳定时均存在一定的局限性。以块体单元自动识别方法为前处理程序,建立白鹤滩左岸边坡块体系统三维模型,基于弹黏塑性块体单元法(BEM)计算特定块体强度储备安全系数,进行边坡稳定性研究,分析边坡控制性结构面及其关键块体,研究结果与常规刚体极限平衡分析和地质力学模型试验基本一致。块体单元法的分析成果为左岸边坡加固处理提供了依据,同时对复杂块体系统岩体边坡的稳定性研究具有一定指导意义。     

九甸峡水电站厂房后边坡稳定有限元分析

采用弹塑性有限元法和强度折减法,对九甸峡水电站厂房后岩体边坡进行稳定性计算分析和评价.根据边坡工程地质条件以及开挖和支护加固过程建立了边坡分级开挖支护的准三维有限元分析模型.模拟了开挖和支护过程,计算分析了开挖完成、支护完成、降雨和地震条件下边坡的应力分布和稳定安全系数.结果表明,该边坡在加固前安全系数小,存在不稳定的可能性,支护加固后边坡的稳定安全系数有较大提高,可满足正常运用要求.     

考虑倾斜侧滑面的高陡岩质边坡块体稳定性分析

边坡稳定影响因素中较少考虑侧滑面对稳定性的影响。针对东庄水利枢纽水垫塘右岸区段高陡岩质边坡为研究对象,考虑坡内块体倾斜侧滑面的影响,采用ＡＮＳＹＳ软件模拟施工开挖和支护,并选用强度折减法对规范规定的三种工况下边坡的变形情况进行分析和整体稳定性评价。结果表明:坡内的潜在滑动块体在不支护的条件下,地震工况的安全系数均满足要求,正常运用工况和泄洪雾雨工况的安全系数不满足要求。采用系统锚索加固后,三种工况下的块体安全系数均满足设计标准。     

输水隧洞进水口边坡局部稳定性分析与加固方案优化

边坡稳定性分析是选择支护方案和支护参数的重要基础。文章以胜利水电站输水隧洞进水口边坡为例,分析提出需要支护加固的不稳定块体,然后在考虑连通率和充填率的基础上进行块体局部稳定分析计算参数优化,并依据计算结果提出相应的加固方案,最后根据安全系数计算结果对原始方案进行了必要的优化设计。优化后的加固方案不仅安全可靠,而且具有较好的经济性,建议在实际施工中采用。     

基于GA-BP算法的岩质边坡稳定性和加固效应预测模型及其应用研究

针对岩质边坡稳定性预测及加固效应具有的非线性和非明确性等特征,为了准确的预测稳定安全系数和加固效应,采用在实际工程中较为常见的二折线滑动面边坡概化模型,以边坡潜在滑块高度、上下滑动面倾角、坡面倾角、滑块面积,以及上下滑动面的黏聚力和摩擦系数作为影响因素,进行基于强度折减法的数值计算获得安全系数,得到足够数量的样本。然后利用遗传算法GA优化BP神经网络的权值和阈值,建立边坡稳定性的安全系数GA-BP预测模型,将其预测结果与标准BP神经网络进行对比分析。在此基础上,建立混凝土置换加固和锚索加固的方案优化方法。最后,将该方法应用于白鹤滩水电站泄洪洞出口边坡典型剖面在天然和开挖状态下的安全系数预测,并分别对混凝土置换加固和锚索加固进行了方案优化。结果表明:GA-BP神经网络模型精度更高,收敛速度更快,比使用标准BP网络模型的效果更优。研究成果对边坡稳定性评价和加固方案优化具有参考意义。     

乌江银盘水电站左岸高边坡稳定性研究

乌江银盘水电站坝址左岸开挖边坡最高达约160 m,高边坡稳定为坝址的主要工程地质问题.左岸边坡划分为左坝肩上游顺向坡、左坝肩斜交顺向坡、下游斜交坡及厂房尾水渠边坡.边坡岩体以页岩、砂岩为主,发育多个层间剪切带,与裂隙组合边坡可能发生不同规模的块体滑移失稳.在二维刚体极限平衡分析的基础上,采用全空间赤平投影分析,得到不同坡段的可移动块体及其运动模式,在三维效应明显时进行三维补充分析计算.二、三维极限平衡分析表明:部分边坡开挖后的稳定系数小于1.0,边坡将局部失稳.通过采用联合加固措施,可保证边坡安全系数达到设计要求.在边坡实际开挖施工过程中,总体上表明局部不稳定块体通过处理后,边坡整体稳定是有保证的.     

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。     

乌井水库坝体防渗墙对坝坡稳定的影响研究

增建防渗墙是一种常见的土石坝加固手段,目前,关于土石坝除险加固工程中增建混凝土防渗墙后是否对坝坡稳定产生影响的研究较少,工程设计上也很少考虑.为分析增建防渗墙对坝体的影响,采用有限元法建立数值计算模型,分析增建防渗墙前后坝体渗流、应力场变化规律,对比计算不同运行工况条件下的坝坡稳定情况.计算结果表明:增设防渗墙后,上游坝坡浸润线有所抬高,下游坝坡浸润线明显降低;墙前土体孔隙水压力大于墙后土体,墙后土体的有效应力大于墙前土体;增建防渗墙后上游坝坡的稳定安全系数减小,但减小的幅度不大,相比上游坝坡,增建防渗墙对于下游坝坡的稳定安全系数影响更显著,安全系数提升了近10％;水位骤降速度越大,上游坝坡稳定安全系数下降越快,骤降达到的最小坝坡稳定安全系数越小,对于坝坡的稳定越不利.     

某水电站开挖岩质边坡稳定分析及加固措施优化

某水电站泄洪洞进水口边坡为典型的岩质高陡开挖边坡,其稳定性对水电站的安全施工及运行影响重大。为此,建立了泄洪洞所在开挖高边坡的三维有限元模型,并运用有限差分软件进行稳定性分析计算;综合考虑边坡在天然、开挖、卸荷、暴雨蓄水、地震工况下的应力、应变的大小及分布状况,同时结合典型剖面边坡二维极限平衡计算,计算结果中的安全系数大小,综合分析判断泄洪洞进口边坡的稳定性状况;最后结合稳定性分析结果对边坡的加固措施进行了优化分析。成果为工程施工提供参考依据。     

滑移线积分变换在土坡稳定性中的应用

根据边坡变形潜在滑体势能变换的特点,用 Bishop 法、耗散能法和有限单元法分别对双层和 3 层土质边坡进行了稳定性分析。首先通过对边坡滑移线积分公式的转化和推导,建立了以势能耗散能量表示的改进极限平衡法求解安全系数的计算式。结合平面应变两类型边坡算例分析,并利用 VC ＋＋程序语言编制简易的安全系数和滑移线方程的求解程序,对双层和 3 层土质边坡稳定性进行计算分析。计算结果显示：耗散能法得到的潜在滑移线解析式满足指数方程,且在层面附近间断; Bishop 法得到的潜在滑移线经过坡脚,其解析式满足圆方程;耗散能法所得安全系数介于 Bishop 法和有限元法之间,为研究边坡稳定性和工程加固的合理范围提供了借鉴,这对极限平衡法求解边坡稳定性也是一种有益的补充。     

加筋高陡边坡离心模型试验与数值模拟

采用离心模型试验和二维有限元法, 研究加筋高陡边坡的加筋机理及其对边坡稳定性的影响。开展2组离心模型试验, 逐级增大加速度直至边坡发生破坏, 分析无加筋边坡与加筋边坡的变形和土压力随分级加载过程的变化规律。基于离心模型试验的基本参数, 建立有限元模型, 通过对比计算结果与离心模型试验结果, 验证数值模型的合理性;进一步采用该数值模型开展填料强度与加筋体抗拉强度对边坡稳定性的敏感性分析。研究结果表明:加筋体的引入能够有效提高安全系数, 但对沉降影响较小;无加筋边坡与加筋边坡的破坏形式不同, 无加筋边坡坡肩垮塌, 而加筋边坡主要在1/6~1/3边坡高度处出现应力集中。     

基于强度折减的岩质开挖边坡加固效果三维分析

结合盐津变电所岩质开挖边坡实例,将稳定性分析的强度折减法与边坡的开挖、加固过程模拟相结合,对三维条件下边坡开挖和加固后的稳定性进行了计算评价.计算中应用了FLAC30软件.研究表明,基于强度折减法的数值计算可以像数值模拟方法那样既考虑三维效应明显的地形地貌、地质结构和加固方式等,又考虑岩土体的本构关系和支挡结构与坡体的相互作用,还可以像极限平衡法那样计算安全系数,却不用指定滑面.同时采用强度折减法计算安全系数时,还能够考虑开挖、回填及加固等施工效应.计算结果还表明,在计算中应根据岩土体的应力应变关系、边坡的变形情况及工程的使用期限等恰当的选择岩土体抗剪强度参数,其结果将直接影响到强度折减法计算安全系数的精度.     

Stability analysis of unsaturated soil slope during rainfall infiltration using coupled liquid-gas-solid three-phase model

Generally, most soil slope failures are induced by rainfall infiltration, a process that involves interactions between the liquid phase, gas phase,and solid skeleton in an unsaturated soil slope. In this study, a loosely coupled liquid-gas-solid three-phase model, linking two numerical codes,TOUGH2/EOS3, which is used for water-air two-phase flow analysis, and FLAC~(3D), which is used for mechanical analysis, was established. The model was validated through a documented water drainage experiment over a sandy column and a comparison of the results with measured data and simulated results from other researchers. The proposed model was used to investigate the features of water-air two-phase flow and stress fields in an unsaturated soil slope during rainfall infiltration. The slope stability analysis was then performed based on the simulated water-air two-phase seepage and stress fields on a given slip surface. The results show that the safety factor for the given slip surface decreases first, then increases, and later decreases until the rainfall stops. Subsequently, a sudden rise occurs. After that, the safety factor decreases continually and reaches its lowest value, and then increases slowly to a steady value. The lowest value does not occur when the rainfall stops, indicating a delayed effect of the safety factor. The variations of the safety factor for the given slip surface are therefore caused by a combination of pore-air pressure, matric suction, normal stress, and net normal stress.     

背河坑塘水力条件对河道边坡稳定性的影响

靠近渠堤的坑塘是影响和危害河渠工程安全的严重隐患之一。以引江济淮工程中涉及坑塘和膨胀土的某一河道为例,运用GeoStudio软件建立了耦合渗流和稳定性分析的河道边坡计算模型,并对该边坡提出了相应的支护方案,分析了边坡支护前后的抗滑稳定性,并研究了填塘范围、坑塘水深及土体渗透性对边坡渗流和稳定性的影响。研究结果表明:按支护方案进行支护后,各种工况下的渠道边坡稳定性均满足规范要求;填塘处理能够显著降低坑塘渗流在坡面的出溢点高程、减小渗漏单宽流量,进而提升河道边坡的稳定性;不同河道水位工况下,坑塘水深对坑塘水分在边坡内渗流和边坡稳定性的影响均较小;膨胀土渗透系数越低,坑塘渗流在坡面的出溢点高程越低,渗漏单宽流量也越低,安全系数越高,膨胀土渗透性对坑塘水分在边坡内渗流和边坡稳定性的影响均十分显著。研究成果可为类似河道边坡的支护设计、填塘处理提供参考和借鉴。     

高面板坝土工格栅加固机制及抗震加固效果分析

现有土石坝震害调查、模型试验以及动力反应分析等研究结果表明,靠近坝顶区的上部坝坡是土石坝抗震的薄弱部位。目前强震区高土石坝抗震设计多采用土工格栅来加固上部坝坡,以提高坝顶区抗震稳定性,如何合理评价土工格栅的加固效果是国内外学者关注的焦点。本文在系统总结土工格栅加固机理的基础上,基于准黏聚力加固机理和等效复合体计算模型模拟土工格栅加固作用,从坝坡抗震稳定、坝体地震永久变形和面板防渗体系安全等方面对土工格栅加固高面板坝的加固机制及抗震加固效果进行了综合分析评价。结果表明：(1)格栅和堆石料的相互作用使得堆石料具有了一定的整体性,其刚度和强度均有一定程度的提高;(2)格栅加固可以限制堆石体侧向移动,提高坝坡整体性和稳定性,减少坝体地震永久变形,从而改善面板应力分布和减少面板接缝位移,提高防渗系统的安全性;(3)土工格栅对高面板坝具有综合的加固效果,需要采用综合性评价方法进行总体评价。