某水电站顺层岩质高边坡稳定性地质力学模型试验研究

针对顺层岩质高边坡稳定性问题,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,推导了边坡稳定的地质力学模型综合法安全系数表达式,并将其应用到某典型顺层岩质边坡工程实例中,对其地质缺陷较集中的I5剖面开展综合法模型试验,获得了边坡的变形特征和破坏过程,揭示了边坡破坏模式为滑移-拉裂破坏,确定了边坡整体稳定综合法安全系数为KSC=1.526~1.575。     

楞古水电站坝址左岸~#3山梁稳定性分析

楞古水电站坝址左岸为斜顺向坡,地形呈叠瓦状,坝址左岸发育有规模大于1 000×104 m3的#3山梁,该山梁的稳定性直接影响坝区左岸建筑布置,因此有必要分析#3山梁的稳定性。根据坝址左岸地表调查资料和上、下共5层勘探平硐的精测资料,坝址左岸边坡的变形破坏模式有块体滑移破坏、块体坠落式破坏和块体滑移-剪切破坏等,#3山梁的主要变形破坏模式为滑移-剪切破坏。采用定性判断、二维极限平衡法和三维数值模拟等方法综合评价了#3山梁的稳定性为整体稳定,局部为基本稳定—欠稳定状态。研究成果为坝址区左岸枢纽建筑布置和边坡设计提供了参考依据。     

白鹤滩水电站左岸边坡稳定性分析

为研究缓倾角错动带及断层对白鹤滩水电站左岸顺层岩质高边坡稳定性的影响,以勘I5线地质剖面为例建立力学模型,借助综合法试验模拟岩体内主要地质构造及相关工程措施。在此基础上,再利用RFPA3D有限元数值模拟方法,分析岩体内裂隙萌生、发育、扩展直至贯通的损伤演化过程。结果表明,混凝土置换洞阻碍裂缝沿软弱面扩展成效显著,开挖后工程边坡安全系数为1.62;离心加载法得到的边坡潜在滑移面与物理模型试验得到的裂缝扩展模式基本一致,层内错动带LS337、层间错动带C3-1、断层f101、裂缝J110等软弱结构面共同控制岩体的开裂与边坡失稳。研究成果可为本工程边坡开挖与支护以及类似工程提供参考。     

“下软上硬”二元结构型反倾边坡倾倒变形演化机理研究

针对某水电站导流洞进口边坡开挖过程中出现的顺层面张裂缝问题,采用工程地质分析、数值模拟相结合的方法,定性、定量分析裂缝产生机理及开挖边坡稳定性。研究结果表明,进口边坡本质上是一个"下软上硬"的二元结构,作为边坡基座的Pt2-12y具有极薄层的岩体结构特征,开挖卸荷后呈现了较强的弯曲式倾倒变形;边坡潜在失稳区域集中在前缘Pt2-12y岩层内,其变形破坏模式由倾倒-拉裂为主转变为滑移-拉裂;从安全系数计算结果及倾倒变形体的一般破坏特征来看,当前条件下开挖边坡整体稳定是有保障的。     

基于正交试验—蒙特卡罗法的边坡破坏概率研究

研究边坡稳定性的影响因素对边坡治理具有重要意义,提出将正交试验法和蒙特卡罗法相结合,确定影响边坡稳定性的主要因素及其相应影响程度。首先采用正交试验法分析各相关因素对边坡稳定性影响的敏感性,给出影响因素的排序,以得出稳定性主导因素;然后考虑次要因素的随机性,运用蒙特卡罗法进一步研究边坡在主要因素作用下失稳破坏的概率,并揭示主要因素对边坡稳定性的影响规律。以某边坡为例,研究了地震、库水位、岩土体内摩擦角和粘聚力等4个因素对边坡动力稳定性的影响。结果表明,对该边坡稳定性的影响由大到小排序依次为地震、库水位、内摩擦角、粘聚力;边坡破坏概率随地震水平加速度系数或库水位的增加而逐渐增大,当地震、库水位叠加作用时,边坡极度危险。研究成果可为边坡支护方案选择提供依据。     

两河口水电站泄水建筑物进口边坡群开挖过程三维数值分析

鉴于两河口水电站泄水建筑物进口边坡的稳定性直接影响到水电站的正常运行,基于实际地质条件,建立了三维数值计算模型,采用三维弹塑性有限差分法分析了该边坡开挖卸荷过程中的位移场、应力场和塑性区分布特征,揭示了边坡岩体潜在破坏部位分布规律,并评价了边坡的稳定性。结果表明,影响边坡稳定与安全的的主要因素是f1和fb13-04断层的切割、开挖坡比和Ⅴ类岩体的分布。结果可为边坡开挖后的支护形式设计及施工程序和施工方法的确定提供参考依据。     

董箐水电站厂房边坡加固工程施工

董箐水电站厂房边坡地层为T2b1-2厚层、中厚层砂岩夹泥岩,岩层产状N10°～30°E／SEL25°32°。无大的断裂及褶曲构造发育,裂隙中等发育。边坡开挖稳定性差,下伏基岩为顺向坡,开挖坡角大于岩层倾角,在近SN向裂隙切割组合下,产生顺层滑动的可能性大。介绍了厂房边坡加固工程所采取的加固措施的施工工艺及质量控制要求。     

基于组合赋权-功效系数法的岩质边坡稳定性评价

为评价岩质边坡稳定性,引入功效系数法的基本理论,在综合考虑影响边坡稳定性影响因子的基础上,选取七个具有代表性的影响因子构建边坡稳定性评价指标体系,根据既定体系确定相应的评价标准,建立了一种新的边坡稳定性评价模型。利用四个具有代表性的边坡样本对所建模型进行验证,评价结果与边坡实际稳定性等级基本一致,且与理想点法和可拓方法得到的边坡稳定性评价结果相近,证明了该方法评价边坡稳定性可行且准确性较高。     

基于BP神经网络和均匀设计的边坡敏感性分析

为在边坡稳定性评价中确定影响因素的敏感性,采用BP神经网络和均匀试验设计相结合的方法对边坡进行敏感性分析。基于BP神经网络的非线性映射关系,利用均匀设计理论,使试验点分布更均匀、代表性更强,在考虑多因素交互作用的同时,大幅减少了试验次数。以某一岩体边坡为例,应用均匀设计理论建立边坡敏感性分析模型,并应用灰色关联分析方法评价其敏感性。结果表明,各因素对该边坡稳定性的关联度由大到小依次为重度、内摩擦角、粘聚力、边坡高度、孔隙水压力、边坡角。     

夹岩水利枢纽工程左岸边坡施工期变形分析

夹岩水利枢纽工程左岸泄洪洞洞室群布置区域为顺层边坡,其间发育有RJ₁～RJ₅软弱夹层和F₅、f₁₅、f₁₇等断层,在施工后边坡存在滑动破坏的风险。基于左岸边坡地质资料对施工期监测数据进行分析,并对边坡开挖和支护全过程进行数值模拟计算,阐明了边坡变形规律和控制因素,监测数据和数值模拟结果均表明施工期及开挖完成后边坡整体稳定,其开挖和支护设计是合理的。     

三峡库区秭归县沙镇溪镇岩质顺层滑坡发育规律

研究岩质顺层滑坡发育规律对岸坡稳定有重要意义。以三峡库区秭归县沙镇溪镇为研究区,在野外调查和数理统计基础上,分析了岩质顺层滑坡的岸坡结构、空间分布和滑面形态。结果表明,该区主要发育缓倾顺层坡和中倾顺层坡;岩质顺层滑坡均发育在侏罗系软弱互层地层中,软弱夹层对滑坡稳定性起控制性作用;折线式滑坡地层倾角为30°~40°,一般发育在中倾顺层坡中,下滑力主要为滑坡中后部滑体重力,滑坡前部为阻滑段,主要受库水位上升影响。直线式滑坡地层倾角约20°,一般发育在缓倾顺层坡中,下滑力主要为滑体重力,抗滑力主要来自滑带抗剪强度,主要受降雨影响。研究成果可为岩质顺层岸坡滑坡稳定性评价和预警预报提供参考。     

基于三维离散元法的某水垫塘岩质边坡稳定性分析

针对泾河下游河谷段某水垫塘岩质边坡的岩体结构特性和结构面发育情况,依据边坡工程地质资料,在分析边坡岩体结构特征和潜在滑移模式的基础上,利用三维离散元法分析边坡稳定性,并采用极限平衡法对计算结果进行对比验证。分析结果表明,基于三维离散元法的岩质边坡稳定性分析结果合理,在正常和暴雨工况下,边坡安全系数均大于规范要求的安全系数标准。研究成果可为岩质边坡稳定性分析提供参考。     

白鹤滩水电站左岸边坡动力稳定数值计算分析

针对白鹤滩水电站左岸边坡存在多个潜在滑动块体的问题,建立了左岸边坡的三维有限元计算模型,采用拟静力法、动力时程安全系数分析法和动力降强法研究了左岸边坡的主要块体和整体的动力稳定性。结果表明,以C3-1为底滑面的潜在滑动块体的动力稳定性能满足设计规范要求,而以LS337为底滑面的块体#1-1、#2和#3的动力稳定安全系数偏小,整体稳定安全系数亦偏低,需采取必要的加固措施。     

有限元强度折减法在土石坝边坡稳定分析中的应用

在指出传统边坡稳定分析方法的缺点和不足的同时,重点研究了有限元强度折减法的理论背景、突出优势、计算结果的影响因素、边坡失稳判据方法,探讨了该方法应用于土石坝边坡稳定分析中的可行性。采用摩尔-库仑屈服准则、非关联流动法则,在已知渗流场的前提下,基于有效应力原理逐步进行强度折减,直至满足力和位移不收敛的失稳判据,从而得到相应强度折减法的土石坝坝坡稳定安全系数。结果表明,无论是关键滑裂面位置还是最小安全系数,有限元强度折减法的计算结果与刚体极限平衡法的计算结果都相当接近,从而表明此法在土石坝边坡稳定分析中的可行性,拓宽了该法的应用范围。     

双安全系数动态局部强度折减法在边坡稳定分析中的应用

针对传统的强度折减法未考虑到边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差异及边坡所有单元的强度参数均折减的问题,对边坡材料强度参数粘聚力和内摩擦角分别采用不同的折减系数,并根据屈服接近度判别标准,逐步调整折减区域,提出了边坡稳定分析的双安全系数动态局部强度折减法。实例应用结果表明,该方法能够较好地反映边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差别,可模拟边坡失稳演变过程,得到的安全系数一般小于传统强度折减法和动态局部强度折减法。     

基于极限平衡及蒙特卡罗法的含软弱夹层边坡降雨失效概率研究

鉴于软弱夹层物理力学参数的空间变异性对降雨条件下边坡的渗流特性、稳定性及失效概率的影响,利用Geostudio软件中的SEEP/W和SLOPE/W模块,分析了不同类型降雨条件下含软弱夹层边坡的不同监测面的孔隙水压力变化、体积含水率变化、确定性安全系数变化及失效概率。结果表明,边坡上部孔压与体积含水率在一定高程内保持不变,而在深部呈线性增大,下部孔压则呈持续线性增大趋势,在软弱夹层处孔压与体积含水率呈现突变,不同类型降雨影响了边坡表层孔压的变化幅度,在停雨后趋于一致。安全系数总体上呈先下降后上升的规律,在停雨时刻安全系数达最小值,后锋型降雨对边坡安全系数影响最大,其次是平均型降雨,再次是中锋型降雨,最后是前锋型降雨。不同类型降雨(平均型降雨,前锋型降雨,中锋型降雨及后锋型降雨)的失效概率分别为8.3%、9.1%、4.2%、3.6%,可见不同类型降雨条件下含软弱夹层边坡失效概率排序为前锋型降雨平均型降雨中锋型降雨后锋型降雨。     

海马箐水库粘土心墙堆石坝渗流稳定有限元分析

为同时考虑粘土心墙堆石坝渗流场和应力场耦合作用,以海马箐水库工程粘土心墙堆石坝为例,采用有限单元法计算了正常蓄水位时坝体位移、应力特性及渗流时坝体边坡稳定性。结果表明,大坝在正常蓄水位下不会出现渗透破坏,心墙坝的应力〖CD1〗应变符合一般规律,坝体的应力和变形性态基本良好;在稳定渗流作用下,上、下游坝坡稳定,抗滑稳定安全系数均满足规范要求。