水利工程楔形体稳定性分析及支护优化处理

岩质边坡失稳是山区坡体破坏的主要形式,而楔形体破坏是岩质边坡失稳的一种常见破坏模式。利用赤平极射投影对多组结构面的边坡进行定性分析,筛选出优势结构面,利用Swedge软件对优势结构面组合的楔形体进行稳定性分析。计算结果表明,结构面J4和J8组合时,该组合形式形成的楔形体易发生潜在滑移,需要对其进行支护处理。利用Swedge软件进行优化支护分析,计算得到最优化的锚杆支护产状为313°∠69°,最优化的锚杆支护位置与结构面交线是垂直的,符合工程实际要求。     

长河坝水电站尾水洞出口边坡稳定性分析

长河坝水电站尾水洞出口边坡断层、节理裂隙发育,通过工程地质条件分析,尾水洞出口边坡可能的破坏模式主要有:F1断层和缓倾角裂隙J6组合形成的滑移拉裂变形破坏模式和由裂隙组合形成的局部楔形体滑移破坏模式。边坡稳定性计算成果表明,尾水洞出口边坡整体稳定性较好,但1#尾水洞洞脸边坡由J3、J5裂隙与坡面组合形成的楔形体处于不稳定状态,边坡开挖过程中需采取主动加固措施;降雨、地震对边坡稳定性的影响较大,需及时对坡面喷混凝土封闭以及严格控制爆破装药量,减小爆破震动。     

大岗山水电站左岸缆机平台边坡楔体稳定分析

依据大岗山水电站左岸缆机平台边坡各类结构面和临空面切割而成的楔体的特征,将边坡块体分为确定性楔体,半确定性楔体和随机楔体三种类型,分析了边坡潜在的楔体失稳模式,采用楔体稳定分析方法计算评价了各种类型的楔体在加固前后的正常、饱水50%以及地震三种工况下的稳定性,最后对影响边坡稳定性的因素进行了敏感性分析。研究表明,大岗山左岸缆机平台边坡整体稳定,但J3对边坡局部稳定起着控制作用。在正面和上游面边坡由节理裂隙J3和J4组成的楔体安全系数小于1,需进行及时加固,而其他各楔体组合在加固前后各种工况下均具有较高的安全系数。     

金川水电站右岸导流洞出水口边坡稳定性分析

通过对金川水电站右岸导流洞出水口边坡的岩性、构造、可能存在的破坏机制和岩体物理力学性质的研究,利用计算辅助软件建立三维地质模型,分析该边坡的结构面组合形式,确定由这些结构面切割而成的块体的空间位置,并利用商用岩石边坡楔形体稳定性分析软件Swedge对各潜在不稳定块体进行计算。计算结果表明,各种工况下的边坡均具有很好的稳定性。     

赤平投影法分析岩质边坡稳定性的图解模板

岩质边坡的变形和破坏主要受岩体中发育的结构面控制。采用赤平投影方法对岩质边坡的稳定性进行分析,可以方便地确定边坡岩体中结构面的相互组合关系,以及结构面组合切割体可能失稳滑移的方向,从而能定性评价边坡的稳定状态。采用赤平投影方法分析岩质边坡的稳定性时,基于"结构面组合交线的倾向和倾角"2个因素,总结设计了赤平投影法分析岩质边坡稳定性的图解模板。借助赤平投影图解模板进行边坡的稳定性分析,使问题变得更加直观、明朗,分析工作更加简化、快捷。通过工程实例的应用,进一步验证了图解模板用来分析岩质边坡稳定性的有效性、实用性和便捷性。     

具有切割体的岩坡稳定分析

一、方法岩石边坡的稳定性,通常是切割体的稳定性. 采用基本的静力极限平衡方法,计算由于地质结构面和边坡面所构成的切割体在合力作用下,沿单个结构面或两个结构面I、J的滑动稳定性. 座标系规定为在水平面内X轴向北和Y     

如美水电站坡体变形破坏的地质模式

边坡的工程地质模式可归纳为有明显控制性结构面和无明显控制性结构面的边坡工程地质模式。在实际工程中,边坡的破坏大都是受结构面控制的,结构面很大程度上决定了边坡破坏的模式、滑动的方向和滑动坡体的大小。结合祁生文等的研究成果,通过对如美水电站的地质调查,对工程区内坡体的破坏模式进行研究分析。结果表明:坝址区内结构面控制着边坡的变形破坏,其变形破坏模式符合祁生文等提出的当岩质边坡具有明显控制性结构面时,边坡的变形破坏决定于结构面的形态特征及与边坡特征的组合形式。如美水电站坝址区内结构面的形态特征主要表现为缓倾坡外,边坡的破坏形式也主要表现为顺结构面向坡外滑动。     

塑性应变能判据在含组合软弱结构面岩质边坡动力稳定分析中的应用

由于地质构造作用,一处岩质边坡往往在几个软弱结构面的共同作用下发生失稳,其破坏形式与单一软弱结构面的破坏形式有较大差异,尤其是在地震的往复作用下,其稳定性分析十分复杂,需要合适的判据对其稳定状态进行判别。鉴于塑性应变能具有客观性强,能真实反映岩土体稳定性的特点,本文基于有限元软件ABAQUS 使用强度折减法建立某一实际水利工程含组合软弱结构面岩质边坡震后塑性应变能与折减系数的关系曲线,以震后塑性应变能突变为失稳判别准则对边坡在地震作用下的稳定性进行了分析,并将计算结果与常用特征点位移突变、塑性区贯通判据结果进行对比。结果表明：塑性应变能突变判据与特征点位移突变、塑性区贯通判据得到的结果相近,准确性有保证,且不受观测点选取等主观因素影响,得到的结果唯一,是在分析含组合软弱结构面岩质边坡动力稳定性时的较优选择。     

御临河生态调节坝岩质边坡稳定性评价

御临河生态调节坝工程在导流明渠施工过程中,右侧边坡在连续降雨天气下,岩土体发生沿顺坡向结构面塌滑,使边坡贴坡挡墙发生变形破坏。根据对失稳边坡的定性和定量分析,结果表明,岩质边坡岩体中的结构面的产状、组合关系和结构面的抗剪强度,对岩质边坡稳定性起控制性作用。     

基于智能单粒子算法的楔体最危险滑动面搜索

在岩质挖方边坡稳定性分析中,由于实际的地质结构面产状通常具有离散性且分布范围不确定,导致楔体的确定存在偶然性。以往多通过寻找每组结构面的优势产状进行楔体滑动稳定分析,该方法不能全面考虑所有可能形成的随机楔体组合,当优势产状组合形成的楔体安全系数与最危险滑动面组合的楔体安全系数相差较大时,可能会使边坡设计方案偏于不安全。提出了一种新的楔体稳定性优化分析方法,该法采用智能单粒子算法(ISPO)来搜索具有最小安全系数的楔体及其滑动面组合。通过与其他方法的对比,说明提出的方法具有更好的稳定性和更快的收敛速度。     

含断层多面临空顺层高边坡稳定性分析

香溪长江公路大桥桥头边坡顺层发育f1、f2断层,且多面临空,工程地质问题较为突出。基于勘察资料分析、现场调查充分掌握地质背景,通过开挖平洞开展现场力学试验对控制性结构面参数进行精细评价,在此基础上,采用Sarma法计算分析不同层位结构面以及不同滑面长度下边坡安全系数,建立潜在不稳定滑体安全系数与支护力、滑块平均厚度的关系曲线。结果表明:对于结构面贯通至地表的顺层边坡,结构面上滑体的安全系数与滑块平均厚度呈负相关,而与滑面长度的相关关系较弱。坡体可按地形划分为3段,即坡脚锁固段、主滑段、坡顶牵拉段。f1断层上滑体因岩层厚、滑面强度低(抗剪断峰值摩擦角27.0°,抗剪断峰值黏聚力0.07 MPa,残余摩擦角25.2°,残余黏聚力为0.05 MPa)导致安全储备不足,加之主滑段长,为满足稳定标准下限需增加4 283 kN/m支护力或卸载32.6%方量,工程量巨大,建议结合工程挖方进行抗滑桩设计。研究成果可供类似含断层多面临空顺层高边坡稳定性分析作参考。     

基于离散元法的顺层岩质边坡的地震响应分析

基于离散元法,结合某水电站厂房后缘顺层岩质边坡工程,研究缓倾角多结构面岩质边坡的地震响应规律及锚杆的加固效果,提出了该边坡抗震加固优化方案。研究表明:未加固顺层块状岩质边坡在地震过程中位移呈现阶梯式增长,地震结束时刻边坡岩块松散崩落;加固后边坡位移显著减小,且能在地震作用下保持稳定;锚杆的剪力响应与其附近结构面的相对位移相关性强,表明锚杆附近岩层面间的相对位移是激发锚杆加固作用的主要因素,在坡面出露且出露点低的岩层面在地震作用下相对位移较大,对应的锚杆承受剪力也较大,据此可更合理地布置锚杆。     

类土质边坡失稳机理分析与稳定性研究

类土质边坡工程特性及稳定性明显区别于一般的均质土边坡和岩质边坡,实际生产项目中,工程技术人员多将其视为一般的均质土边坡进行勘察、设计,造成了设计浪费或设计失败,因此对类土质边坡变形的地质力学模式及失稳机理的研究具有实用价值。以重庆市合川区狮滩镇洞堂湾边坡为地质原型,在对边坡赋存的地质环境条件、边坡的坡体结构特征、变形破裂特征分析的基础上,得出该类边坡变形的地质力学模型为渐进后退式蠕滑-拉裂;边坡失稳机理分析结果表明该边坡多发生在暴雨或持续降雨期间,有一定的滞后特征,边坡失稳多受坡体中倾外的缓倾结构面及陡倾的裂隙面控制。最后采用平面滑动法对该边坡进行稳定性分析和评价,计算结果与边坡的变形破裂特征基本相互吻合。     

基于极限平衡法的金川泄洪洞稳定性分析

以金川水电站泄洪洞进口边坡稳定性分析为目标,基于三维极限平衡法,考虑金川水电站泄洪洞进口边坡附近的四组优势结构面之间不同组合形式和不同排列次序,利用赤平投影原理对优势结构面进行定性分析并利用极限平衡法进行定量分析;基于二维极限平衡理论和方法,对泄洪洞进口边坡在开挖、蓄水、蓄水+暴雨+设计地震、蓄水+暴雨+校核地震4种工况下的稳定性进行分析。计算结果表明,三维稳定性分析中楔形体按倾向和倾角分别为336°∠60°、75°∠33°和237°∠65°的结构产状组合时,所产生的楔形体在开挖、饱水、设计地震、校核地震四种工况下的安全系数最低达到1.90,但仍符合设计规范要求。二维稳定性分析中,在蓄水+暴雨+校核地震工况下,边坡安全系数最低达到1.368,开挖扰动后变形体的强度能满足工程要求。对比两种分析方法,三维稳定性分析得出的安全系数均大于二维稳定性分析得出的安全系数,说明二维极限平衡法计算的结果更加偏于安全,但是同时也会增大工程的造价。     

澜沧江某水电站控制性结构面对岩质边坡的失稳破坏影响

边坡的控制性软弱结构面是决定岩质边坡失稳破坏模式及稳定性的重要因素。为研究其对边坡的影响,以西藏某拟建水电站中坝址溢洪洞出口边坡为研究对象,运用野外现场调查、工程地质分析等方法对边坡岩体控制性结构面进行了详细分析,并选取典型剖面分析潜在不利滑移面,并运用刚体极限平衡法计算其稳定性。结果表明:边坡发育陡倾坡外优势结构面及一组中—缓倾坡外不利结构面,边坡破坏模式以滑移-拉裂型为主,以控制性不利结构面为边界。边坡可能产生四组潜在滑移面,边坡碎裂松动岩体SL12及SL14区域产生浅表层弯折、脆性倾倒破坏模式。稳定计算结果表明天然工况下边坡基本稳定,暴雨及地震工况下边坡控制性软弱结构面参数会大大降低,稳定性系数大幅减小,边坡可能发生失稳破坏。研究成果可以为水电站工程建设及设计提供一定依据。     

小湾电站进水口高边坡稳定性研究

为了确定小湾电站边坡的最小安全系数,利用UTEXAS2软件对进水口正面、侧面共7个剖面进行了分析计算,对侧面采用圆弧搜索法计算安全系数,给出最危险滑移线;对正面边坡,根据其缓倾角断层和陡倾角结构面,采用非圆弧搜索法对指定滑面进行计算,将最危险的f3断层及gm89 8断层与各陡倾角结构面进行组合,得出当f3与陡倾角结构面f12进行组合时,在剖面6处安全系数最小的结论.     

宁夏寒冷地区骨干渠道砌护技术研究

对宁夏灌区骨干渠道砌护情况进行了调查,分析了渠道结构破坏的形式、部位与程度,并对不同边坡砌护结构、渠底砌护结构和防渗、保温、排水方式的组合进行了试验研究。提出了适合寒冷地区的骨干渠道砌护三类模式:现浇混凝土坡脚、预制混凝土板坡脚、格宾石笼坡脚。选用砌护结构形式,要先确定渠身地下水位变化范围、边坡地质岩性、挖方渠道周围水环境,还要兼顾工程投资能力。     

有限元分析中坝基面和结构面渗透压力的合理模拟

用有限元法分析大坝、岩体边坡的应力和稳定性时,不少人在坝基面和结构面单元的某一侧上施加面力,用以模拟作用在这些面上的渗透压力。本文讨论这种模拟方法的缺点,并提出一种改进的模拟方法。