汤屯高速公路顺层岩质边坡变形机制分析及治理对策研究

通过对汤屯高速公路顺层边坡现场工程地质条件的系统调查,首先对边坡的岩体结构类型及其成因机制、结构面与坡面组合特征进行细致研究,在此基础上通过FLAC^3D数值模拟,结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明,边坡处于滑移弯曲–滑移拉裂复合型滑坡的初始阶段,边坡的变形受层间软弱夹层及岩体结构控制作用明显,坡体中上部块体沿层间软弱夹层产生滑动,受下部岩体约束,在坡体最薄弱部位–开挖面附近产生弯曲变形;受弯曲部位推力作用,第一级边坡碎裂岩体中逐渐产生剪切滑动面,并与弯曲部位岩体中滑移切出面贯通,最终破坏。基于变形机制分析的治理措施将重点放在控制碎裂岩体和潜在剪出口的变形上,监测结果表明,边坡达到稳定性要求。     

用弹塑性板理论分析顺层边坡的弯曲失稳

滑移弯曲失稳是顺层岩质边坡中较为常见的一种破坏模式,以往采用弹性压杆稳定理论或弹性板稳定理论来进行分析,弹性压杆理论将岩板视为一维受压杆件,弹性板稳定理论将岩板视为二维受压板,均未考虑岩体塑性对稳定性的影响。对于顺层岩质边坡的弯曲失稳破坏,如果岩层中应力较大,则可能在岩层开始屈曲前,应力已超过弹性极限,因而岩层的屈曲变形一开始就不完全是弹性的,如仍采用弹性屈曲理论进行分析,可能会得到不真实的结果,应根据具体情况将其视为弹塑性屈曲问题。应用弹塑性板的翘曲理论对顺层岩质边坡的弯曲失稳进行了分析,同时考虑了边坡长度以及岩体塑性对其稳定性的影响,推导了相应计算公式,并通过工程实例进行了验证。     

顺层边坡岩体结构稳定性位移理论

 岩体顺层边坡的破坏主要表现为溃屈和剪切滑动。通过对顺层边坡岩体结构屈曲和后屈曲变形因素的分析,提出了以位移形式表示的层状边坡溃屈破坏的上限值。根据边坡岩体渐进性破坏的机理得出了不同情况下边坡岩体剪切滑动破坏的极限长度, 给出了顺层边坡岩体结构的稳定性位移判据。     

逆层岩质边坡地震动力破坏离心机试验研究

使用相似材料分别制作了只含有非连续的层面和同时含有非连续的层面和非贯通的次级节理逆层岩体边坡小比例物理模型,进行离心机动力试验,研究边坡的动力响应和破坏机理以及非连续层面和次级节理对其的影响。试验结果证明：逆层岩体边坡地形放大效应受地震动力输入频率和振幅影响显著;次级节理对逆层边坡动力稳定性影响很大,含有次级节理的逆层岩体边坡动力稳定性明显低于不含次级节理的逆层岩体边坡;两种逆层边坡的破坏模式存在很大的区别,不含次级节理的边坡破坏从坡脚开始依次向后产生岩层的弯折破坏,而含有次级节理的边坡破坏从坡体中后部开始依次向坡脚岩层产生贯通破坏,贯通破坏面倾角明显高于不含次级节理边坡,并且呈明显的台阶状。     

三峡库区巫峡段反倾岩石边坡的破坏机制及判据

 三峡库区巫峡段龚家坊2#斜坡属反倾岩石边坡,发育薄厚互层和软硬相间的岩体结构,在库水位抬升后发生了大型滑塌。为了研究该类岩石边坡的破坏机制和判据,基于龚家坊2#斜坡岩体结构的调查成果,分析厚薄互层的反倾岩石斜坡弯曲变形过程,及库水作用下斜坡的破坏机制。基于叠合悬臂梁模型、独立悬臂梁模型,提出薄厚互层反倾岩石斜坡各破坏阶段的应力判据。采用有限元分析库水软化作用下,龚家坊2#斜坡岩石的强度折减参数及变形破坏规律。研究结果表明：(1) 上硬(嘉陵江组)下软(大冶组)的沉积结构和快速下切的河谷,是巫峡龚家坊至独龙段反倾斜坡普遍发育弯曲变形的关键因素;(2) 厚薄相间的岩层结构,使反倾岩石边坡表现为多阶段破坏,其中,薄层弯曲岩层和厚层坚硬岩层,分别以叠合悬臂梁模型和独立悬臂梁模型建立破坏判据;(3) 库水对该区薄层泥灰岩软化后的抗剪强度小于天然强度的85%,斜坡发生自下而上的渐进式破坏。     

关键块体在边坡岩体稳定性评价中的应用

关键块体的失稳运动，将导致岩体工程发生整体破坏。在分析边坡稳定性时，将岩体工程稳定性问题简化为寻找和分析关键块体问题，只对这些关键块体进行加固处理，就可以保证整个工程岩体的安全与稳定。本文以某高速公路岩质边坡为例，具体讲解了关键块体的计算方法。首先通过几何分析，找出岩体工程中的可动块体；然后根据滑面的物理力学性质，确定在工程作用力及自重作用下工程开挖面上的所有关键体；最后计算关键块体的稳定性及使其稳定所需要的锚固力，便于指导工程加固。     

岩质反倾边坡弯曲倾倒破坏分析方法研究

 弯曲倾倒破坏是岩质反倾边坡的一种主要失稳破坏模式,目前,岩质反倾边坡弯曲倾倒破坏稳定性分析中存在很多悬而未决的问题。通过对模型试验结果的分析,阐明岩质反倾边坡弯曲倾倒的破坏过程和破坏机制,基于极限平衡理论,建立岩质反倾边坡弯曲倾倒破坏的力学模型和稳定性分析方法,利用所建立的分析方法,以MATLAB为平台编写岩质边坡弯曲倾倒稳定性分析程序,通过2个工程实例边坡对所提力学模型和分析方法进行验证,并进行参数分析,得出的结论和规律更符合工程实际,对该类边坡的设计施工具有指导意义。     

顺层岩质边坡不稳定岩层临界长度分析

顺层状岩质路堑边坡及其支护设计是公路和铁路路基设计难题之一 ,陡倾状顺层边坡不稳定岩体可以清掉 ,但清方量较大的缓倾角和中等倾角顺层状岩质边坡 ,其失稳破坏范围是设计人员最关心的问题。结合重庆至怀化铁路的论证设计 ,建立了顺层边坡岩体失稳破坏长度计算式 ,利用沿线自然顺层状边坡失稳破坏的调查测试资料进行对比分析 ,结果表明效果较好     

层状岩体边坡的弯曲变形破坏试验及有限元分析

用地质力学模型试验方法，在实验室对层状岩体边坡进行分期开挖破坏试验，同时利用考虑了岩层弯曲变形效应的有限元程序模拟开挖破坏过程。两种方法所得结果具有良好的可比性，揭示了在开挖状态下岩体弯曲变形折断破坏的一些规律。     

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。     

复杂结构面缓倾层状岩体边坡破坏机制

缓倾层状岩体边坡在结构面的切割下易发生崩塌灾害。以含有两组及两组以上结构面的复杂缓倾角岩体边坡为研究对象,首先基于断裂力学和材料力学,建立了复杂缓倾角岩体边坡层间荷载和稳定系数的计算方法,然后以重庆綦江羊叉河缓倾岩体边坡为例分析了边坡的稳定性,计算结果与边坡现场破坏情况基本一致。再通过数值模拟得到了重庆綦江羊叉河缓倾岩体边坡的稳定系数,模拟结果与计算结果基本一致。最后通过数值模拟揭示了重庆綦江羊叉河缓倾岩体边坡的破坏模式与规律,边坡下部岩腔破坏的主要诱因为压力。建立的复杂缓倾角岩体边坡层间荷载和稳定系数的计算方法可为复杂缓倾角岩体边坡防治结构的设置提供理论依据。     

基于FLAC3D的多台阶岩质边坡的稳定性分析

为掌握多台阶岩质边坡在开挖过程中的动态变形特性及预应力锚索加固对其稳定性的影响,以具体岩质边坡工程为例,利用FLAC3D模拟分析其在开挖过程中及形成后的变形特征;对比分析两种加固方案时的加固效应。研究结果表明,开挖易使局部岩体发生破坏;预应力锚索的使用使岩体边坡的安全系数提高了21.3%;采用边开挖边支护方案能很好地约束岩体水平位移,并可有效改善边坡的应力分布。     

顺层岩质边坡开挖稳定性研究

用地质力学模型试验方法,在实验室对顺层岩质边坡进行分期开挖破坏试验;同时,利用三维快速拉格朗日差分分析(FLAC3D)程序模拟开挖破坏过程。2 种方法所得结果具有较好的可比性,揭示了顺层岩质边坡在开挖状态下岩体变形破坏的一些规律。提出在实际工程中,为避免开挖过程中边坡出现顺层滑动,宜边开挖边支护,且首先在坡脚处设置锚杆。     

建筑边坡岩体分类方案的改进

近十余年来,边坡岩体类别用于建筑边坡工程的多个领域,划分边坡岩体类别成了我国建筑边坡工程中一个基本的要求。研究表明,属于边坡稳定性分类的现建筑边坡岩体分类方案在边坡岩体覆盖范围和边坡稳定性变化规律方面存在一些问题,同时缺少合适的应用领域。另一方面边坡工程又需要属于边坡抗侧向变形能力分类的边坡岩体分类方案。该文根据岩石坚硬程度、岩体完整程度和有无与边坡走向平行的陡倾结构面进行了边坡岩体分类。     

三峡库区奉节县新城区T2b3泥质灰岩斜坡变形破坏模式的现象学研究

三峡库区奉节县新城区边坡,由于其变形破坏的成因机制和破坏堆积体的特殊性质,成为三峡库区地质灾害防治和边坡防护工程的重中之重,其主要地层“巴东组”第3段泥质灰岩也成为学术界和工程界多年来争论的焦点问题之一。通过现象学的研究方法,对泥质灰岩边坡变形破坏成因机制得到如下认识:(1)“巴东组”第3段泥质灰岩岩性脆且易碎,“渗入性”风化导致了大范围岩体强度降低并形成“酥松”结构;(2)边坡岩层通过切层压裂和沿陡倾和中倾节理的重力滑移剪切破坏,形成岩层的结构松动和逐级错动的重力弯曲现象,使边坡岩体的结构强度显著降低;(3)“巴东组”第3段泥质灰岩边坡破坏所形成的堆积物成分均一、完全无规则排列、无滑坡滑动面(带),不是滑坡和崩塌堆积物,而是边坡一定范围结构崩溃解体的产物;(4)“巴东组”第3段泥质灰岩边坡的变形破坏过程是由于风化引起岩石力学性质弱化和重力变形导致岩体结构松动,直至整体结构崩溃的复合过程。     

预应力锚索在边坡防护中的应用

结合具体工程实例,通过预应力锚索在边坡防护中的应用,详细介绍了预应力锚索施工工艺,以积累预应力锚索施工经验,提高边坡岩体的整体性,有效控制岩体的位移,达到整治顺层、滑坡及危岩、危石的目的。     

层状岩体边坡锚固的断裂力学原理

岩体边坡的锚固及稳定性问题是岩土工程中困难的问题之一,长期以来,岩体边坡锚固效果一直没有较好的计算方法。基于线弹性断裂力学原理,将层状岩体的层间潜在最弱面等效为等间距共线多节理的力学模型,通过分析含有一条节理的有限大小岩体在压剪应力作用下节理线附近应力场在锚固前后的变化,提出了计算由于锚固引起的锚固效果公式,较好地解释了边坡锚固的增效问题。     

层状反倾边坡弯曲倾倒破坏计算方法探讨

弯曲倾倒破坏是层状反倾边坡一种主要破坏模式,极限平衡分析方法是弯曲倾倒破坏研究中最为常用的方法。首先,在Aydan悬臂梁极限平衡分析模型的基础上,建立考虑岩层上部形状改变、破坏台阶高度和坡脚三角形岩层等影响的弯曲倾倒极限平衡方程;其次,根据岩层的稳定性状态和破坏形式,将基准面以上岩体分为稳定区、倾倒区和滑移区3个部分,并给出分区边界的计算方法;再次,基于极限平衡,提出层状反倾边坡弯曲倾倒破坏基准面的计算方法并编写相应的MATLAB计算程序;最后,通过2个工程实例验证本文所提方法,并进行参数分析。研究表明,破坏基准面与层面法向夹角随切坡角度近线性增大;随岩层厚度的增加而减小;随着切坡角度的增加,边坡破坏模式逐渐由倾倒–滑移破坏转变为倾倒破坏;自然坡度越陡,破坏区的范围越大。     

顺层岩质边坡变形演化成因分析及治理研究

桂梧高速公路某段边坡,开挖至第三级边坡时,发生山体滑移。野外工程地质调查发现岩体中存在一组相互正交的共轭节理及多层顺坡糜棱状软弱夹层。通过对其结构面与坡面组合特征的细致研究,阐述了其变形破坏机制。研究结果表明,边坡为倾覆-滑移拉裂的渐进破坏模式,边坡的岩体结构及层间软弱夹层一起构成控制边坡变形的主要因素。基于以上的分析,边坡治理措施将重点放在控制软弱夹层与节理裂隙面的变形上。     

关于岩质边坡溃屈破坏力学特性的模型试验研究

川渝地区地壳运动非常活跃,地形陡峭崎岖,地质气象条件复杂,存在许多濒危顺层高陡岩质边坡。本文通过归纳总结顺层高陡边坡的结构特征及破坏模式,结合川渝地区的地质环境特点,针对较为常见的滑移-弯曲破坏(溃屈破坏)模式开展地质力学模型试验研究。基于三维相似理论,研制了高强组合钢结构试验台架、伺服液压加载系统和光栅光纤实时信息监测系统及配套相似材料,揭示了不同滑体厚度及加载条件下顺层高陡边坡的变形和受力特性。由本文研究可知:(1)浅层岩体是承受顺层边坡滑动荷载的主体,应受到密切关注;(2)坡脚的限制作用是该溃曲产生的必要条件,溃曲破坏往往发生于边坡滑体下部坡脚上方。