三峡库区侏罗系地层人工高边坡破坏机理研究

三峡工程的移民迁建工程在建设过程中形成了大量人工高陡边坡,由于其风险性巨大,备受关注.影响边坡破坏的因素众多,作为内因的地质结构决定着边坡的破坏模式以及破坏机理.以三峡工程库区广泛分布的侏罗系近水平层状地层人工边坡为研究对象,从侏罗系地层岩石学特征入手,分析研究了边坡的地质结构、破坏模式,从岩石力学以及岩石矿物学的角度探索了边坡的破坏失稳机理.并进一步探讨了该类型的岩质边坡稳定性分析评价方法,有针对性地提出了边坡工程治理对策.     

层状岩坡变形破坏及其治理的离散元分析

某大型水电站为顺倾层状人工高边坡,坡体软弱层面、断层、节理和后缘陡倾卸荷张裂隙对坡体稳定性影响大,在自上而下的挖坡过程中,局部坡体发生了失稳座滑。本文分析了边坡的地质条件和岩体结构特征,采用离散单元法模拟了边坡的变形破坏过程,探讨了坡体的变形破坏机理;研究了在滑坡体上继续挖坡,坡体可能发生的变形破坏形态;另根据坡体变形破坏机理及后续开挖边坡可能发生的变形破坏形态,基于离散元数值模拟优化了边坡预应力锚杆和抗滑桩的工程加固支护措施,确保了边坡稳定,监测表明,后续坡体开挖及开挖完成后未出现明显变形破坏迹象。     

含陡倾软弱破碎带节理岩质高边坡稳定性分析

岩质边坡破坏模式及稳定特征主要由边坡发育的控制性软弱结构面决定,以福建某抽水蓄能电站右岸含陡倾软弱破碎带边坡为研究对象,在地质分析基础上,综合运用离散单元强度折减法,对边坡破坏模式及稳定性进行分析。研究结果表明:边坡主要表现为陡倾软弱破碎带和顺层缓倾优势结构面共同控制的滑移变形破坏模式,自然边坡整体稳定性较好,工程开挖会导致边坡稳定性降低,岩体朝向河谷方向的变形量值较大,安全系数不满足规范要求;对边坡采取以预应力锚索加固为主的治理措施后,边坡变形得到了有效控制,稳定性满足要求。     

姚家山电站输水隧洞进口边坡稳定性分析与抗剪洞加固措施

文章以具有独特坡体结构的姚家山水利枢纽工程输水隧洞进口边坡为研究对象,展开高陡边坡的稳定性与开挖效应研究。针对开挖过程中的边坡变形迹象,采用数值模拟与微震监测的手段,对边坡稳定性进行了系统评价。根据边坡结构的承载特征,提出了抗剪洞加固设计方案,结果显示这种加固措施能够有效控制边坡渐进性破坏。     

反倾层状岩质边坡倾倒变形破坏机理综述

倾倒变形破坏常见于层状岩质边坡工程,其机理研究对边坡稳定性分析具有重大意义。在国内外相关研究基础上对弯曲倾倒、块状倾倒及块状弯曲倾倒3种不同破坏模式进行了分析,就边坡几何形状、岩层强度和长细比、层面力学参数、地下水、开挖作用等因素对倾倒变形的影响进行了阐述,介绍了倾倒变形破坏机理在物理模型试验、极限平衡、数值模拟3种方法中的研究进展,指出了不同方法的适用性和优缺点,说明了研究中需要改进和深化的内容。     

边坡稳定性数值分析及其应用

文章主要针对边坡稳定性数值及其应用进行分析,结合当下边坡稳定性数值分析及其应用发展现状为根据,从边坡稳定性影响因素、Midas/GTS与FLAC3D建模分析、边坡岩体三维塑性数值分析、治理方案与稳定性研究方面进行深入研究与探索,主要目的在于更好的推动边坡稳定性数值分析及其应用的发展与进步。     

非饱和膨胀土边坡破坏机理与稳定性分析

膨胀土具有胀缩性、裂隙性、超固结性,其工程性质特殊,即使很缓的边坡也可能失稳,南水北调中线工程膨胀岩土渠段长达340 km,渠坡的处理技术、分析方法与长期稳定性是关键问题.分析了非饱和膨胀土边坡的破坏特点、破坏机理与影响因素,并对处理措施的作用机理与模拟方法进行了分析,在此基础上探讨了非饱和膨胀土边坡稳定性的分析方法,并对南水北调中线工程新乡段膨胀岩土渠坡进行了分析,得到了初步成果.     

陡倾顺向边坡变形破坏机理及整治措施

该文主要叙述了工程中常遇到的顺向边坡,在不同的条件下,可能出现的崩塌、滑动和隆胀的破坏机理,以天生桥水电站厂房区边坡为例,滑动边坡的治理措施为选择开挖边坡坡度等于岩层倾角,这是既简单、稳定性又较高的办法。对隆胀破坏的整治措施是:清除滑塌体、系统锚固边坡表面、在坡面设排水系统、作深锚杆及对陡倾顺向单级高大的边坡坡脚做混凝土压脚挡墙。     

董箐水电站高边坡开挖与支护施工技术

贵州北盘江董箐水电站右坝肩、厂房后边坡及放空洞出口边坡均属高陡、薄层顺向坡,边坡开挖的稳定性问题十分突出。通过现场边施工、边勘察、边调整,查明了边坡的工程地质和水文地质条件,掌握了影响边坡稳定的主要因素及边坡可能的破坏模式,之后对各部位边坡采取了相应的施工技术措施,成功抑制和减少了边坡岩体的顺层滑塌,使边坡开挖的轮廓尺寸保持较完好,开挖后的坡面完整,取得了良好的工程效果。     

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。     

连续降雨下黄土陡坡开裂及稳定性评价

连续降雨导致边坡失稳破坏是黄土边坡常见的地质灾害之一。为了深入研究连续降雨对黄土陡坡渗流场、变形场及稳定性的影响,利用具有侧向隔渗和纵向减阻作用的隔离槽技术对黄土陡坡的两侧降雨边界进行处理,在此基础上开展黄土陡坡现场连续降雨（6 d）试验并进行数值模拟分析,描述了黄土陡坡开裂过程和特征,分析了坡体含水率和孔压响应,并探讨了裂缝对陡坡稳定性的影响。结果表明:边界隔离会导致连续降雨陡坡坡顶形成近乎横向贯通的裂缝,基本消除了局部降雨以外土体的边界约束效应;连续降雨后期陡坡开裂对坡体含水率及孔压分布产生较大影响,最大含水率及孔压中心以裂缝为竖向对称轴下移,并造成降雨结束4 d后水分总下渗深度为降雨期间的1.3倍;连续降雨导致陡坡的安全系数降低了58%,而降雨结束4 d后陡坡的安全系数提升了9%,降雨期间边坡开裂极易引发陡坡上半部滑坡。研究结果可为黄土地区边坡的降雨灾害防治提供参考。     

缓倾层状高边坡典型破坏模式及宏观判据研究

 缓倾层状高边坡是三峡库区典型的岸坡结构之一,其稳定性主要由岩体结构和岩性组合决定。通过对长江上游云阳—江津100个高边坡详细调查,针对缓倾角层状岩质边坡特殊情况,考虑其形成机理将三峡库区缓倾层状高边坡典型破坏模式概化为风化崩落型、压剪滑移崩落型、拉剪倾倒崩落型、拉裂坠落型4种破坏模式。以岩体结构控制论为指导,结合实例分析了4种破坏模式的基本特征。从陡崖(坡)断面形状、主控结构面特征、优势面数目、节理密度以及岩性等方面构建了缓倾层状边坡破坏模式的宏观判据。经云阳—江津100个高边坡现场验证,利用这些宏观判据判识的破坏模式与实际相符。     

瀑布沟水电站高陡边坡拉裂体破坏模式及稳定性研究

为了研究瀑布沟水电站高陡边坡拉裂变形体的稳定性,经过系统分析其工程地质条件,提出了该拉裂变形体的变形破坏模式,主要为槽状的滑塌变形、倾倒拉裂变形、滑移拉裂变形、滑移压致拉裂变形。并通过有限元PLAX IS数值模拟软件以及室内试验对拉裂变形体稳定性进行模拟分析。结果表明:目前该拉裂变形体存在的变形破坏为松动带的滑塌以及倾倒拉裂区的滑移拉裂破坏,为后续实际工程处理方案的确定提供了可靠的依据,并对类似工程有一定的借鉴作用。     

水电工程危岩体数据采集与稳定性分析

水电工程危岩体往往分布于高山峡谷之中,治理方案对地质勘察提出了更高的要求,通过三维激光扫描及数码摄影技术可以获取高陡危岩体的主要边界条件,以查明危岩体的结构面组成、连通情况、规模、主要影响因素等,进而进行危岩体分区及定性评价。根据岩石单轴抗压强度、结构面特征、地面坡度、结构面不利组合、地下水特征、植被覆盖情况等影响因子进行综合评分,进行半定量评价。最后,根据危岩体的破坏模式选取相应的稳定性计算模型进行分析计算,提出定量评价结论,为同类危岩体的勘察及稳定性分析提供一定的参考依据。     

南水北调中线穿黄南岸黄土高边坡稳定性分析

采用静力有限元数值分析法计算了南水北调中线穿黄工程南岸连接段明渠黄土高边坡的变形场、应力场等,利用计算得到的应力水平值分析了边坡在各种工况下的稳定性,并按照"陡边坡、大平台和控制单级坡高"的思路对边坡进行了优化。优化设计方案静力有限元计算结果表明:优化设计方案具有减少开挖土方量,增强边坡稳定性,防止雨水冲刷边坡等优点,满足边坡安全要求。     

复杂层状高陡岩质边坡变形与稳定性研究

我国西南地区坡高谷深,蕴含着丰富水能资源的同时,高陡岩质边坡变形与稳定问题亦相对突出。以乌东德水电站右岸厂房进水口边坡为例,重点研究层状岩质工程边坡变形与稳定问题,以及工程边坡对环境边坡变形与稳定性的影响。该处边坡结构复杂,顺向坡、斜向坡、横向坡、反向坡均有分布,不同边坡结构坡段变形破坏模式差异明显。在地质条件详细调查的基础上,分析不同边坡结构坡段变形破坏特征,并以此为依据进行有针对性的个性化设计。此外,工程边坡的开挖对上部环境边坡稳定性的不利影响也应予以足够的重视。充分考虑工程边坡开挖后顺层滑移、顺层倾倒等作用对上部环境边坡的变形影响,有针对性地提出了"先环境边坡变形影响区支护,后工程边坡开挖"的设计理念,治理效果在数值模拟中表现明显,实际效果将在边坡施工完成后得到进一步验证。本研究成果可为工程建设提供技术支持,亦为类似工程提供借鉴。     

降雨入渗条件下非饱和黄土边坡稳定的可靠度分析

根据雨水入渗在土坡内引起的土壤容重和土体的强度变化,得到体积含水量与强度指标的拟合公式,对非饱和黄土边坡的稳定进行了可靠度分析,求得了土坡的失效概率,对工程的安全可靠性做出了评价。计算表明,降雨入渗条件下非饱和黄土边坡失稳的概率远大于不考虑降雨时的正常情况,因此,非饱和黄土的边坡稳定性应充分考虑降雨的影响,需通过试验来测定含水量与土的强度参数关系。     

基于灰色关联度的黄土边坡稳定性因素敏感性分析

敏感性分析是黄土边坡稳定性研究的一个重要方面。基于灰色关联分析理论,以兰州地区的黄土边坡为工程实例,采用灰色关联度分析坡高、坡率、重度、黏聚力、内摩擦角和地震作用6个不相关因素对黄土边坡安全系数敏感性的影响。研究结果表明:黏聚力和内摩擦角的变化对黄土边坡稳定性的影响最敏感,其次是重度和地震作用,而坡高和坡率对其影响则相对较小。灰色关联度法可较精确直观地表示各参数对稳定性系数的影响程度,能将分析结果定量化,并能清楚地显示出主要因素和次要因素,是一种既简单又实用的分析方法。研究成果为兰州地区类似黄土边坡的防护治理和设计提供重要参考。     

锦屏水电站料场边坡变形特征与破坏机制分析

锦屏一级水电站大奔流料场高边坡断层及结构面发育,开挖高度巨大,边坡变形特征及破坏机制十分复杂。在工程地质分析的基础上,采用数值计算,分析了边坡变形特征、破坏机制,评价了边坡稳定性。研究表明:边坡开挖变形以卸荷回弹为主,竖向变形大于水平变形,层间错动带及陡倾断层错动变形较大;浅部的层间错动面多处于剪切极限状态和不连续张开状态;边坡局部存在塑性破坏区,主要分布于薄层砂板岩、剪切错动带及坡体浅表,以拉伸破坏为主,少量剪切破坏;边坡潜在破坏机制为溃屈破坏。开挖后的边坡安全系数满足规范要求。