矿山节理岩质高边坡坡体结构特征分析

针对节理岩质高边坡的坡体结构特征分析,其核心就是研究控制性结构面与坡面的组合关系,确定不稳定块体。以焦作市龙寺矿山某节理岩质高边坡为例,分析了其坡体结构特征,结果显示:边坡整体稳定性较好,局部可能出现块体的滑移破坏和倾倒破坏。边坡坡体结构特征分析结果可为防治工程设计提供参考。     

德感园区大道边坡楔形体垮塌治理措施研究

德感园区大道在路基开挖时形成岩质边坡,在多日降雨的作用下边坡发生了楔形体垮塌,严重危及其上部重庆齿轮厂居民楼内居民及建筑物安全,导致数百人紧急疏散,严重影响了当地居民的正常生活及社会秩序。本文对垮塌体的变形模式进行了分析,并现场对软弱结构面内充填的粘土进行了取样测试,对垮塌体的稳定性进行了评价,提出了相应的工程治理措施及建议。     

某岩石边坡的稳定性和治理措施实例分析

以苏州市青山酒店岩质边坡为研究对象,利用岩体力学、工程地质学等方法对青山酒店周围岩质边坡进行稳定性分析、研究。对边坡岩石结构面进行分级,通过赤平极射投影图法将坡体中结构面在平面中显示,分析各结构面的组合情况与坡面之间的关系,得出各分区之间的稳定性和破坏机理。采用极限平衡法,计算边坡稳定性系数,依据边坡破坏模式分析和稳定性评价结果,对该边坡防治做出了建议。     

大岗山水电站枢纽区右岸边坡坡体结构分析

大岗山水电站地应力高、地震烈度高,右岸边坡卸荷风化强烈、结构发育,其中发育倾坡外的软弱结构面,对边坡稳定不利。从右岸边坡的地层岩性、工程地质岩组、控制性结构面、控制性结构面与临空面关系出发,开展了右岸边坡坡体结构类型及破坏模式分析研究。通过研究影响边坡的坡体结构因素,得出工程地质岩组、控制性结构面与临空面的关系两个因素是影响枢纽区右岸边坡稳定的主要因素,决定了影响边坡整体稳定的坡体结构分类。得出右岸边坡坡体结构类型主要为:块状型坡体结构中的楔体型坡体结构和构造断层型(滑面)坡体结构中的深卸荷破裂型坡体结构,相应破坏模式为块体破坏和深卸荷破裂型破坏。     

基于无人机技术获取岩体结构面信息方法研究

岩质边坡的稳定性主要取决于坡体内部结构面的发育特征和性质。获取边坡岩体内部结构面的几何信息,特别是产状数据,对于研究结构面的组合规律及进一步评价边坡的稳定性具有非常重要的意义。传统的结构面采集方法工作效率极低,且对于高陡岩质边坡,技术人员无法到达。无人机摄影测量技术具有非接触、高效率的突出优势,能够有效弥补传统方法的不足。以长春市某高陡岩质边坡为研究对象,使用无人机进行航空影像数据采集,建立边坡的三维实景模型,并提取结构面产状数据。经与现场实测代表性结构面产状数据对比可知,新方法的精度较高。该方法为快速准确评价高陡岩质边坡稳定性提供了依据。     

三峡库区奉节新县城库岸边坡类型及岩体结构特征

奉节新县城库岸边坡自三峡水库蓄水至139 m水位以来多处出现变形破坏,库岸段岸坡变形破坏模式的复杂多样给相应的工程治理带来了较大的困难。通过研究奉节新城区库岸段岩土体类型和岩体结构特征,将新县城江北片区21.7 km的库岸划分成21个库岸段,明确了基岩岸坡和土石岸坡的分布范围,确定了库岸边坡的结构类型。针对不同的岸坡结构类型,分析了岸坡可能出现的6种变形破坏模式。岩质边坡可能出现弯曲–拉裂–倾倒型、剪切–滑移型、楔形体崩塌–滑动型和风化–剥落型变形破坏;土石岸坡可能出现弧形整体滑动型、局部剪切破坏或崩塌型变形破坏。以库岸段的可能变形破坏模式为基础,有针对性地分段采取相应工程治理措施,有利于保证库岸防治达到预期效果。     

反倾层状碎裂结构岩质边坡破坏机制研究

反倾岩质边坡是我国西南水利水电工程、山区交通工程、矿山工程中一种常见的边坡类型,目前已成为影响此类工程正常运行的安全隐患之一。通过基底摩擦物理模型试验,研究了发育一组与岩层层面正交节理的反倾碎裂结构岩质边坡变形破坏全过程,分析了边坡变形破坏过程中的宏观变形、岩层位移、岩层弯折角等,揭示了反倾层状碎裂结构岩质边坡破坏机制及空间受力演化规律,并进行了反倾碎裂结构岩质边坡变形分区。研究结果表明:(1)根据实验变形破坏特征,将反倾层状碎裂结构岩质边坡划定为拉裂–倾倒型、拉裂–滑移倾倒型、弯曲拉裂–(滑移)倾倒型3种破坏模式,并可分为稳定区、(弯曲)拉裂–倾倒区、压致拉裂–(滑移)倾倒区、剪切–滑移区等变形区,当坡角或倾角较大时,剪切–滑移区不存在。(2)随着坡角增大,边坡破坏由渐变转化为速变,最先变形部位也由坡体中部向坡顶转移,破坏过程中岩层弯曲特性逐渐弱化;坡角大小一定,倾角较小时,坡体易先发生变形乃至沿破裂面滑移破坏;坡角或倾角较大时,坡体易发生拉裂–倾倒破坏。(3)坡体不同位置岩层变形破坏明显不同步,变形符合蠕变三阶段特征,且当岩层刚开始发生张拉变形时,该岩层变形速率方向基本水平,当发生倾倒变形后,岩层产生明显的竖直变形速率,可作为划分坡体岩层初始变形阶段的判识标准。(4)以拉裂–倾倒破坏为主的岩层最大弯折角明显较小,其破裂面呈阶梯状;以弯曲拉裂–(滑移)倾倒为主的岩层最大弯折角与破坏深度明显较大,其破裂面多呈直线或不规则折线状。     

库水与地震力共同作用下金沙江特大桥桥址边坡动力响应研究

针对复杂地质构造的岩质边坡稳定性问题,进行含有不连续节理岩质边坡的大型振动台模型试验,研究库水与地震力共同作用下岩质边坡的动力响应规律及其破坏机制。通过向模型箱中注水和抽水来实现库水位升降的模拟,运用消波装置削弱箱壁引起的库水波浪反射波。研究发现,随着地震波的输入,库水面以下的边坡裂缝扩展较快;在相同地震波输入条件下,由于库水压力的存在,高水位工况边坡的加速度放大效应比低水位工况小。模型在库水与地震力共同作用下的破裂观测结果表明:库水入渗加剧了边坡裂缝扩展,库水骤降使边坡表层的加速度放大效应更加明显,不利于边坡稳定。边坡的破坏模式为:地震诱发上层坡体出现沿节理的裂缝,地震力增加及库水入渗加剧裂缝扩展,出现沿节理的贯通性裂缝;在地震力、库水入渗及库水骤降共同作用下,坡体沿上层结构面发生倾覆滑动破坏。     

基于坡体结构的岩质边坡稳定性分析

充分利用地质资料建立正确的岩质边坡稳定性分析计算模型,对于获得正确的分析结果至关重要.根据地质资料建立坡体结构,由此建立分析计算模型.考虑到岩质边坡所经历的浅表生改造和受到自然营力作用而具有的特殊工程地质性质,坡体结构和现有岩体结构的概念存在较大差别,用这些差别来充实现有坡体结构的概念,由此建立的计算分析模型才能获得较为正确的稳定性分析结果.首先对比坡体结构和岩体结构的不同之处,重点论述建立坡体结构应考虑的问题(即边坡所在岩体的浅表生改造特征)、自然营力对坡体浅层的作用程度和影响范围、坡体地质力学模型涉及的范围等;结合地勘资料建立坡体结构,在此坡体结构上既要能体现边坡所在岩体的地质结构特征,又要能反映其特殊工程地质性,例如组成坡体的岩性、节理裂隙特征、地下水和地表水的作用、结构面形状及其充填物、浅表生改造形迹、风化与卸荷性等;再由坡体结构建立用于稳定性分析的计算模型,确定模型范围、计算参数、主控结构面位置、可能的失稳破坏模式等,在此基础上选用合适的分析理论进行坡体的二维或三维稳定性分析就能得出较为合理的结果.     

考虑破坏面转移和垃圾坝作用的边坡稳定分析

垃圾坝是山谷型填埋场和横向扩建填埋场中常采用的增稳措施;破坏面在衬里结构不同界面间发生转移也是被证实的规律,考虑破坏面转移和垃圾坝作用的垃圾体边坡稳定分析方法尚未见报道。通过将衬里结构中破坏面转移点作为分界点,将滑动垃圾体分成5个楔体,利用极限平衡条件建立了五楔体边坡稳定分析方法。研究结果表明,五楔体极限平衡分析方法能够分析考虑破坏面转移和垃圾坝影响的填埋体稳定性;考虑破坏面转移计算得到的安全系数低于不考虑考虑破坏面转移的计算结果,考虑破坏面转移的计算方法能够发现更危险的情况;填埋场安全系数随垃圾坝高度的增大而增大;垃圾坝的背坡有一最优坡度,垃圾坝的背坡小于这一坡度时,发生“坝背破坏”模式;垃圾坝的背坡大于这一坡度时,发生“坝底破坏”模式;最危险破坏面通过填埋场的背坡和底坡的衬里,再通过垃圾坝的坝背衬里界面或坝底。     

岩质边坡楔体稳定分析与临界滑面搜索

 在楔体稳定分析中,滑动模式判断正确与否对楔体稳定性评价以及边坡开挖支护方案的选择具有重要意义。探讨Hoek-Bray方法在判断楔体破坏模式时存在的问题和产生错误的原因,并根据楔体破坏的运动学条件对Hoek-Bray方法进行修正,提出理论上较为完备的楔体稳定性计算方法。考虑到现场测量得到的不连续面的产状通常具有一定的离散性和分布范围,导致构成楔体的某一组或两组结构面并非完全确定。鉴于此,提出楔体稳定性的优化分析方法,采用遗传算法搜索具有最小安全系数的楔体及其临界滑面组成,为工程支护设计提供一个具有保守性优点的低限解答,确保边坡的稳定与安全。     

基于n维等效方法的岩质边坡楔体稳定体系可靠度分析

 提出岩质边坡楔体稳定体系可靠度分析的n维等效方法,建立考虑多失效模式相关的楔体稳定体系可靠度分析的概率故障树模型。采用四参数b 分布来描述可靠度分析中基本随机变量的分布。最后采用n维等效方法计算楔体稳定体系可靠度,并着重分析随机变量敏感性分析的3个层次及不同层次上的可靠度对基本随机变量的敏感性。结果表明,n维等效方法计算的楔体体系失效概率均在Cornell简单上下限法的范围内,它能够有效地评价楔体体系可靠度。概率故障树模型能够清晰直观地模拟多失效模式相关的楔体体系可靠度问题,忽略失效模式间的相关性将会明显高估楔体体系失效概率。此外,黏聚力和内摩擦角之间的负相关性对边坡的可靠度具有有利的影响。随机变量敏感性分为单一极限状态方程、单一失效模式以及体系可靠度3个不同的层次,在研究随机变量敏感性时必须明确相应的分析层次。水压力和结构面产状的敏感因子较大,因此布置良好的边坡排水系统以及进行详细的地质勘测工作是提高楔体可靠度有效的方法。研究成果为边坡风险分析奠定了一定的基础。     

某电厂节理岩质边坡抗震稳定验算

本文采用三维离散元数值分析软件分析了岩质高边坡稳定性。结果表明,三维离散元法可以较好地模拟岩质边坡节理分布、楔形体滑动及岩块崩落的过程。采用锚杆对破碎岩体进行加固后,能满足抗震的稳定要求,锚杆受力合理。     

四类常见边坡岩石类别识别和边界范围确定的方法

岩质边坡岩石的分类与边界范围的确定对于边坡稳定性的分析至关重要,目前人工方法效率低且受主观因素影响,所以基于Tensorflow建立了岩质边坡图像集分析的卷积神经网络模型,通过卷积操作和池化操作分别对80000张岩质边坡图像进行特征信息的提取和压缩,然后对网络模型进行训练从而实现了岩质边坡岩石的自动识别与分类;采用训练集和测试集中的岩质边坡图像对模型进行检验分析,训练集准确率达到了98%,测试集准确率达到了90%,显示了训练之后的网络模型具有良好的鲁棒性,达到了理想的训练效果。接下来以边坡不同岩石的颜色为主要区分依据,利用深度学习回归操作对岩质边坡不同种类岩石的范围进行确定,为验证算法效果,选取标准彩色岩质边坡图像进行仿真试验,边界检测效果准确。最终采用深度学习建立的网络模型,实现了岩质边坡岩石识别与边界范围划分的快速化、自动化,为后续将图像识别获取的岩质边坡信息导入团队自主研发的GeoSMA-3D软件中,作为对岩质边坡等级判定的重要参数。     

金川电站左岸引水发电系统进水口边坡块体稳定性分析

边坡开挖为边坡岩体中的岩石块体创造了新的临空条件,块体的初始稳定状况受到了外界影响,因此需要重新对结构面组合块体稳定性进行评价。通过对金川水电站左岸引水发电系统进水口边坡的岩性、构造、变形失稳机制以及岩体质量和力学参数的研究,利用空间坐标建立了边坡和结构面的三维地质模型,结合边坡的开挖设计,进行平行和垂直轴向边坡方向的剖切,从而得到块体组合情况。然后,利用商用岩石边坡块体稳定性计算程序对各潜在不稳定块体进行计算。计算结果表明:除了在极端的工况下局部块体会失稳外,其它块体均较稳定。     

Safety monitoring and stability analysis of left abutment slope of Jinping Ⅰ hydropower station

Safety monitoring and stability analysis of high slopes are important for high dam construction in high mountainous regions or precipitous gorges. In this paper, deformation characteristics of toppling block at upper abutment, deforming tensile rip wedge in the middle part and deep fractures are comprehensively analyzed based on the geological conditions, construction methods and monitoring results of left abutment slope in Jinping I hydropower station. Safety analyses of surface and shallow-buried rock mas...     

顺层岩质路堑边坡破坏模式及设计对策

 在对大量顺层边坡进行详细调查研究基础上,总结提出顺层岩质路堑边坡的分类及8种顺层边坡破坏模式,并对较为常见的滑移–拉裂和滑移–弯曲破坏模式的稳定性分析方法进行讨论。指出在实际工程中,对于滑移–拉裂型顺层边坡,其稳定性分析可通过计算失稳岩层临界长度进行,为避免开挖过程中边坡出现顺层滑动,宜先加固后开挖或边开挖边加固;对顺层清方边坡,可能出现滑移–弯曲破坏,宜采用弹性受压板稳定理论进行边坡稳定性分析后,确定分级高度和加固措施。水是诱发顺层边坡失稳的主导因素,设计中应加强防排水措施。     

基于BIM技术的岩溶发育区岩质高陡边坡稳定性分析

为解决岩溶发育区岩质高陡边坡研究中特殊地质情况无法可视化表达,以及在复杂地质情况下边坡稳定性分析的数值模拟模型与实际情况不匹配、分析结果不够精确等问题,提出了利用BIM技术对岩溶发育区岩质高陡边坡进行建模并通过多种有限元方法进行对比验证及分析的解决方案。以桂林市兴安至阳朔公路延长线工程K5+420～K5+740段为工程背景,通过地质勘察、钻孔电视、赤平投影和取样试验得到岩土体强度参数等数据,采用钻孔建模与剖面建模相结合的混合建模方法,创建该段边坡BIM三维数字地质模型,将精细化的BIM模型通过布尔运算剖切最不利剖面,无损导入有限元分析软件,并通过有限元分析方法以及摩根斯坦-普拉斯法对该段边坡工程从自然工况到支护加固工况的稳定性及失稳过程进行分析,提高了计算效率和精度。分析了边坡在各种工况下的安全系数、位移及应变云图,查明了边坡在自然工况下易失稳破坏的原因,并进行了支护后再验算。结果表明:在复杂地质情况下构建三维地质模型并结合有限元分析方法进行边坡稳定性分析,其安全系数达到稳定标准; 该研究提高了边坡工程效率,并为边坡工程的设计及施工提供了技术支持和科学依据。     

刚体离散元动力方法在基于位移的岩坡地震响应分析中的应用

当前岩坡地震动力响应分析中,多采用极限平衡方法分析拟静力安全系数,采用Newmark滑块分析动力永久位移,假设较多,工程实用性受限。将刚体离散元方法引入岩坡地震动力稳定性评价工作中。通过与强度折减法、Newmark法中的永久位移评价相结合,提出一种复杂岩坡静动力稳定性分析方法。初步认识表明:(1)采用极大节理刚度可以减少节理刚度带来的弹性接触位移,使得刚体离散元用于求解岩坡楔形块体的静/动力稳定性问题。(2)刚体离散元强度折减法可以无需假设块体运动方向或假定滑动形式,直接求解获取安全系数、下滑力等结果,可以考虑复杂形状块体,相比传统方法更具优势和实用性。(3)与4个经典静力算例与3个动力算例的对比验证,表明提出的刚体离散元方法及程序实现的正确性。(4)采用提出的方法,研究幅值、节理面交线倾角等参数对岩坡地震响应永久位移的影响规律研究,表明刚体离散元方法可以根据参数变化得到正确的得到相应的结果变化规律。且对比发现在某些特定条件下拟静力安全系数不能正确反映岩坡地震响应的陡增程度。(5)在工程实例中,采用刚体离散元方法进行K1块体基于位移的地震稳定性评价,给出基于超越概率的支护设计方案。相比拟静力安全系数设计方案,在满足使用条件的前提下优化程度更高。研究可为岩坡静动力稳定性分析提供一种新的思路。     

Composite wedge failure using photogrammetric measurements and DFN-DEM modelling

Analysis and prediction of structural instabilities in open pit mines are an important design and operational consideration for ensuring safety and productivity of the operation. Unstable wedges and blocks occurring at the surface of the pit walls may be identified through three-dimensional (3D) image analysis combined with the discrete fracture network (DFN) approach. Kinematic analysis based on polyhedral modelling can be used for first pass analysis but cannot capture composite failure mechanisms involving both structurally controlled and rock mass progressive failures. A methodology is proposed in this paper to overcome such limitations by coupling DFN models with geomechanical simulations based on the discrete element method (DEM). Further, high resolution photogrammetric data are used to identify valid model scenarios. An identified wedge failure that occurred in an Australian coal mine is used to validate the methodology. In this particular case, the failure surface was induced as a result of the rock mass progressive failure that developed from the toe of the structure inside the intact rock matrix. Analysis has been undertaken to determine in what scenarios the measured and predicted failure surfaces can be used to calibrate strength parameters in the model.