开挖对边坡变形影响的离心模型试验研究

边坡开挖是工程中经常遇到的问题。采用清华大学土工离心机以及新开发的开挖模拟设备进行了土坡开挖的离心模型试验,测量了开挖过程中边坡位移场的变化。基于位移测量结果提出了一种确定开挖影响范围的方法,分析了开挖后边坡的变形响应。结果表明：开挖后坡体内部根据竖向应变性质的不同可分为开挖松动区、开挖压缩区和无影响区3个区域,不同区域土体的变形特性有所差别。开挖后边坡内部的潜在滑裂面在变形破坏过程中是变化的,从坡体内部向坡面方向移动。开挖条件下边坡表现出明显的渐进破坏过程。     

采动作用下含深大岩溶结构面坡体裂隙扩展及变形破坏规律

中国西南高陡岩溶山区崩滑灾害频发,长期地下采矿活动是该区域崩滑灾害的重要诱因之一。采动作用下,坡体后缘深大结构面扩展演化控制着高陡岩溶坡体稳定性和失稳破坏模式。在野外地质调查基础上,结合室内物理模型试验和离散元数值模拟,揭示了地下开采扰动下覆岩裂隙扩展演化规律,阐明了深大结构面对边坡稳定性的控制作用,讨论了坡体变形的破坏模式。结果表明：地下开采扰动对斜坡体稳定性的影响主要表现在地下采动卸荷引起覆岩应力重分布、山体变形诱使裂隙扩展;地下采空后,斜坡体在二维剖面上形成类似“悬臂梁结构”,坡体原有深大结构面控制坡体稳定性;下行开采条件下,采空范围在断层之前,山体高度较小,在自重作用下“悬臂梁结构”岩层向断层及采空区方向协同变形,不会产生大量离层裂隙,煤层顶板仅发生断裂坍塌并充填采空区,采空至断层后,左侧山体已发生塌落,山体应力重分布,覆岩在自重作用下形成大量张拉裂隙,直接顶塌落高度与裂隙带高度也随采空区范围增加而增加。其变形破坏演化过程可概化为：地下开采卸荷–应力重分布→覆岩断裂下沉–裂隙扩展→坡体裂隙贯通–悬臂破坏→坡中变形挤出–岩桥剪断→坡体整体失稳破坏。     

某高速K103+240～580边坡开挖与支护过程分析

某高速公路K103+240~580段以路堑边坡形式通过,前缘开挖坡度较大,造成前缘边坡侧岩土体变薄,形成有利的前缘临空剪出条件,致使滑坡失稳。为此提出了在合理的削坡下,采用"重力式抗滑挡墙+框架锚索"的联合支护方案。通过geo-studio数值模拟软件探讨了边坡的稳定性和支护方案的效果。结果表明:边坡稳定性系数为0.665,处于不稳定状态;合理的削坡急剧减少了滑面上方的土体质量,致使坡面附近应力应变明显降低,一定程度上控制住了滑坡的变形;"重力式抗滑挡墙+框架锚索"支护体系,对边坡变形起到有效的控制,确保了边坡稳定,保证了公路施工安全和正常运营。     

有限元强度折减法分析边坡稳定性的判据研究

利用有限元理论知识及ANSYS有限元分析软件建立二维均质高边坡和二维共结点含有两种岩土体材料边坡模型,运用ANSYS有限元程序中弹塑性大变形的分析功能,结合强度折减法,模拟边坡的塑性应变区从坡脚向坡顶贯通的过程。通过传统的边坡失稳三大判据判断何时边坡发生失稳,以此来求得模型边坡的安全系数,进而研究边坡失稳判据的可靠性。     

岩土工程稳定性分析RFPA强度折减法

将强度折减法的基本原理引入到岩石破裂过程分析RFPA方法中，建立RFPA—SRM岩土工程稳定性强度折减分析方法。该方法以有限元方法作为应力分析工具，不仅满足静力平衡、应变相容，且充分考虑材料的细观非均匀特性，并秉承RFPA方法的破坏过程分析优势，能够反映岩土结构随强度劣化而呈现出渐进破坏诱致失稳的演化过程。以岩土工程中的边坡为例，阐述RFPA-SRM方法在边坡稳定性分析中的应用。利用RFPA—SRM方法进行边坡稳定性分析时，不需对滑动面做任何预先假定，对复杂地质地貌的边坡稳定性分析是实用的；同时以基元的破坏次数统计作为边坡的失稳判据，不仅可直观地得到坡体的滑移破坏面，还可求得安全系数，为边坡的稳定性研究提供一种新的便捷、有效方法。特别是RFPA-SRM对边坡破裂过程的模拟对于理解边坡的破坏形成机制具有重要意义，更有利于从边坡失稳的源头入手指导边坡防护设计。最后对RFPA-SRM方法在一连拱分叉隧道安全设计中的应用进行探讨，得到该隧道结构的安全系数及潜在破坏模式，表明RFPA-SRM方法同样适合其他岩土结构稳定分析。     

某黄土高陡边坡塌滑的实例分析

通过分析太行山区某县城高陡老黄土边坡塌滑案例,对比了不同版本坡率法规定坡率对于本边坡的适用性,并经过计算和现场观察,明确了本次边坡塌滑并非是整体失稳,而是属于边坡防护面层的破坏。进而分析出面层(挂网喷射混凝土)破坏的自然因素是当地较大的季节性气温差异和冬季的冻胀影响。同时揭示了造成面层破坏的内在原因是人为的设计缺陷。     

含双溶洞建筑边坡模型试验及数值模拟分析

以某岩溶地区的基坑边坡为工程背景,选取在设计及施工中具有代表性的含双溶洞坡段剖面,采用相似材料模型试验和数值模拟计算相结合的方法,对含有双溶洞建筑边坡在不同建筑物荷载作用下的边坡变形进行机理分析研究,以揭示围岩应力应变的演变规律。研究表明,含双溶洞建筑边坡在分层次开挖和分级加载过程中,溶洞边坡破坏时发生剪切破坏,从溶洞顶板破坏失稳至溶洞附近坡面岩体,邻近溶洞的坡面位置变形很大,且上溶洞比下溶洞明显;当接近超载时,首先失稳的是溶洞围岩位置,最后导致边坡整体坍塌破坏。     

地下采掘诱发斜坡失稳破坏机制研究——以武隆鸡尾山崩滑为例

对国内外地下采掘诱发山体崩滑案例与研究现状进行详细归纳,系统总结此类地质灾害发生的主要特点。为进一步加深对采动滑坡机制的认识,以重庆武隆鸡尾山崩滑灾害为例,采用基于连续介质的离散元方法,建立鸡尾山崩滑体大型三维数值模型,借助GPU高性能加速计算技术,再现滑坡体在地下采掘作用下的失稳破坏过程,研究地下采掘对坡体应力场和位移场的影响,分析崩滑体的形成机制与运动规律。研究结果表明：鸡尾山崩滑体的发生过程为“前缘关键块体外侧局部崩塌→后缘坡体整体滑动→岩溶带剪断突破失稳”,并从应力和变形的角度对这一失稳模式进行精细分析,认为地下采掘是导致鸡尾山崩滑发生的主要诱发因素。     

长河坝水电站右坝肩边坡裂缝成因分析

 大渡河长河坝水电站右岸坝肩边坡属于高陡岩质边坡,在开挖过程中先后出现16条贯通性裂缝,对边坡稳定与后续施工安全均存在影响。结合工程地质条件、岩体结构特征与监测成果,确定坡体的主要变形区域和主滑方向,分析坡体变形与裂缝形成的主要成因,以及边坡的潜在失稳模式,提出进一步开挖与支护建议。开挖使J1组结构面临空,导致边坡下部岩体沿J1组结构面产生剪切滑移变形,上部岩体沿J4组结构面产生拉裂,坡顶板裂状岩体倾倒变形;F0断层及其下盘岩体压缩变形,上盘岩体下沉加剧这种变形破裂。边坡变形破坏模式为前缘滑移–中部拉裂–后缘倾倒型破坏。采取强化加固措施后,裂缝变形得到控制,边坡基本达到稳定要求。     

黄河积石峡水电站中孔塌滑体的UDEC数值模拟

采用UDEC软件对黄河积石峡水电站中孔部位的塌滑体进行数值模拟,通过对模拟结果的研究分析,确定塌滑体的破坏机制,为施工提供参考依据。     

金沙江寨子村巨型古滑坡的工程地质特征及其发生机制

 通过现场调查,对金沙江寨子村巨型古滑坡的工程地质特征及形成机制进行较为深入的探讨。该滑坡后缘与前缘高差638 m,体积2.5×108 m3。主断壁外围发育有宽30～100 cm的冠裂缝,滑坡断壁为高5～30 m的石灰岩峭壁。滑源区地形起伏较大,内部发育有规模不一的冲沟,覆盖有发育植被的坡积物、倒石堆和直径1～6 m的巨石。滑坡主体为程海断裂带,断裂带背景地层主要为C2+3石灰岩,岩性为碎裂石灰岩和岩溶角砾岩。寨子村滑坡曾诱发严重的滑坡堵江事件,滑源区对面岸坡残留滑坡坝坝顶高出江面118 m,体积180×104 m3,由70%的粒径在30 cm以下的灰岩碎块和30%的粒径30 cm以上的灰岩、岩溶角砾岩块石组成。长200 km的程海断裂带是一条规模巨大的岩石圈断裂,长期活动导致带内及其两侧岩体质量降低。沿断裂带北西侧顺其走向流过的金沙江的底蚀作用使得右岸岸坡越来越陡,为其大规模失稳奠定基础。程海断裂带还是一条活动性断裂,其自身活动产生的地震是寨子村滑坡的诱发因素。     

三峡库区泄滩滑坡渗流场与应力场耦合分析

泄滩滑坡坡体从水力学特性来看为3层透水性较强的岩层(坡积物、滑坡堆积物和滑坡影响带)和2层透水性较弱的岩层(滑带和基岩)构成的互层状结构。以此为基础,进行了三峡库区蓄水至175m水平时泄滩滑坡的渗流场与应力场耦合分析,得出滑坡体内水头分布、滑带底面承受的浮托力分布以及各应力分量分布。可以看出,泄滩滑坡水力学特性上的这种互层状结构不利于滑坡体的稳定,耦合作用对渗流场的影响不大,但对应力场的影响较大。     

唐家山滑坡成因机制与堰塞坝整体稳定性研究

 根据唐家山滑坡的地质背景,研究滑坡及堰塞体工程地质特征,分析唐家山滑坡类型及发生的地质成因机制;基于唐家山堰塞体的岩体结构稳定性分析、宏观现象监控与地表位移监测,研究堰塞体的整体稳定性。研究得出如下结论与启示：(1) 唐家山滑坡属于基岩顺层滑坡,是典型的地震诱发高速滑坡,滑坡滑动带可能发育在层间剪切带,滑坡区发育的构造背景为复式倒转背斜的一翼。(2) 唐家山堰塞体整体结构以块状岩体为主,上覆风化松散堆积物,整体地质稳定性较好;堰塞体地表位移监测显示,泄洪对地表位移有影响,最大位移约140 mm,随后位移增量较小,目前处于稳定状态。(3) 应注重地震诱发滑坡→堰塞湖→溃决→洪水的“多米诺”链式灾变研究;应注重含层间剪切带斜坡的工程地质调查分析和地震滑坡危险性研究。     

Slope stability analysis of Balia Nala landslide,Kumaun Lesser Himalaya,Nainital, Uttarakhand,India

Balia Nala is the outlet of the Nainital lake, flowing towards southeast direction. Presence of Nainital habitation at its right bank has high socio-economic importance. This study presents the stability analysis of a ravine/valley along Balia Nala. Variegated slates(lower Krol and upper Blaini formations) are the main rock types, wherever the outcrop does exist and rest of the area is covered by slope wash and river borne materials. Three sets of joints are presented in the area, but 4 sets of joints also exist at some locations. Nainital lake fault intersected by Manora fault from southwest direction passes through eastern side of the study area, and some small faults, which are sub-branches of Nainital lake fault, are observed(with 10 m offset) and promote the landslide in the area. This study shows that different kinds of discontinuities(joints, faults and shear zones) and rapid down cutting by the stream due to neotectonic activity affect the stability of the slope. The fragile lithology and deep V-shaped valley further accelerate the mass movement in the study area. In addition, rock mass rating(RMR), factor of safety(FOS) and graphical analysis of the joints indicate the study area as landslide-prone zone. This study will be helpful in not only reducing the risk on life of people, but also in assisting the ongoing civil work in the study area.     

锦屏一级水电站左岸边坡深部裂缝成因初探

 对锦屏一级水电站边坡工程地质条件、坝址区实测地应力分布及左岸深部裂缝发育规律进行全面分析,采用UDEC和3DEC离散元程序模拟锦屏一级水电站河谷的演化发展,对河谷边坡不同演化阶段应力场的变化规律及变形与卸荷分带规律进行深入分析。根据数值模拟结果并结合河谷边坡变形及地应力现状特征,认为锦屏一级水电站左岸发育的深部裂缝是在河谷地质结构上软下硬、地层反倾、上部开阔下部狭窄、下蚀迅速和区域高应力背景的特定条件下,在河谷下切至1 830～1 730 m高程阶段造成边坡1 700～1 850 m高程范围的局部应力集中到超过岩体强度而产生岩体屈服破坏的结果。从工程地质定性的角度分析,目前左岸发育的深部裂缝对边坡稳定性的影响有别于区域构造断层,其对工程边坡的影响是有限的、局部的,工程中切实保护河谷1 680 m高程以下岩体是控制深部裂缝进一步发展及保证边坡稳定的基本原则。     

Hill slope instability of Nainital City,Kumaun Lesser Himalaya,Uttarakhand, India

Nainital City of Kumaun Lesser Himalaya is prone to mass wasting processes during monsoon season, which mischievously triggers the hill slope instability in this region. Slate, dolomitic limestone, silty sandstone and rhythmite of the Krol Formation are the main rock types. The present study focuses on the investigation of slope stability in the region in terms of potential seismicity and landslide. Geological and geotechnical mapping indicates that the major portion of the area is characterized by slope wash materials and buildings. The combination of 3–4 joint sets with one random joint is the main structure at outcrops. The major geological structures of this area are Nainital lake fault passing from the center of the lake, Main Boundary Thrust at SW, and Khuriya Fault passing from the SE direction of Nainital City. This work finds that different types of discontinuities (e.g. joints and faults), overburden due to unplanned civil structures, and neotectonic activity in the vicinity of this area affect the stability of the city. The slate forms the base of the city, dipping slightly towards the lake side along the NW direction, thus accelerating the instability of this area. Rock mass rating (RMR), slope mass rating, factor of safety (FOS) and graphical analysis of the discontinuity for slope kinematics indicate that the study area is a landslide-prone zone. This study can facilitate reducing the risk of human life, and contribute to the ongoing construction works in the area.     

锦屏一级水电站左岸1885m以上开挖工程边坡预应力锚索施工质量控制

锦屏一级水电站坝肩左岸边坡地质复杂,岩体内层面、层间挤压错动带、断层及节理裂隙发育;谷坡深部岩体内地应力高,浅表部岩体由于应力释放卸荷松弛强烈,且标段区内岸上坡深部存在深部裂缝,开挖后形成522m高的人工边坡,边坡稳定问题非常突出。施工中采用了大面积的单孔多锚头压力分散型无黏结预应力锚索深层支护、框格梁及锚喷混凝土浅层支护。通过一年多的工程实践,基本完成了EL1960m以上锚索施工。经过锚索测力计、测斜孔、多点变位计等监测表明,锚固后的开挖边坡是稳定的。     

软弱基座型斜坡变形破坏过程研究

在现场调查的基础上，以黄河上游某电站库区一个下部有软弱基座、上部为硬岩构成的双层结构型斜坡中发育的大型滑坡为例，通过地质分析及数值模拟分析，揭示了该类斜坡的形成多以软弱基座的压缩变形为先导，从而引起上部岩体拉裂、弯曲变形，并最终受坡体内最大剪应力带控制而形成蠕滑拉裂型滑坡的特征。     

Influence of reservoir water level variations on slope stability and evaluation of landslide tsunami

Reservoir filling and water level variations are important factors that induce slope failures near the reservoir banks. Once a landslide occurs, a tsunami might form which can result in a far greater disaster. This study provides insight and a method for analyzing the disaster chain of a landslide near the reservoir water by taking a slope near the bank of A’lagou reservoir in Xinjiang, China, as an example. The instability mechanisms of the slope are studied based on the field investigation and numerical analysis. The results show that there are two factors that increase the process of slope instability: the rock structure of the slope, which is an important internal factor, and the reservoir filling, especially the rapid drawdown which is an important external factor. Then, a numerical simulation that is based on SPH-DEM coupling method is used to evaluate the landslide tsunami process. The quantitative analysis of the tsunami indicates the initial wave height is about 22 m, the tsunami run-up on the opposite slope is about 44 m high, the maximum overtopping flow is about 1.35×10⁴ m³/s, the maximum velocity is about 9 m/s, the maximum overtopping depth is about 7 m, and the erosive velocity on the downstream slope of the dam is > 20m/s. The results of this study will be useful for preventing and mitigating landslide hazards in reservoirs.

     

凤凰山边坡自重作用下破坏模式的数值模拟分析

北川县擂鼓镇凤凰山滑坡为由“5·12”地震诱发的大型滑坡.通过对该滑坡的地质调查研究,总结了该滑坡的地质特征;通过Midas/GTS建立复杂坡面的三维地质模型,运用FLAC3D的强度折减法进行模拟计算,分析滑坡在自重作用下的应力场和位移场,研究潜在的破坏区及破坏模式.分析可知,在自重情况下,滑坡上部坡体对下部坡体产生推力,在滑坡前缘易出现推移式破坏.滑坡中上部主要为“压-剪”破坏模式,采取减轻滑坡后缘坡体重量的措施有利于滑坡的稳定.