多点位移计在高速公路高边坡稳定性监测中的应用

随着高速公路修建向山区扩展,公路高边坡问题日趋显著。安全监测能够直观、准确地反映坡体稳定性信息。变形是反映边坡稳定性最直观的物理量,多点位移计作为变形监测仪器在边坡工程中广泛应用。以安徽省汤屯高速公路一高边坡为研究对象,结合多点位移计的监测成果,分析坡体变形的时间、空间特征以及变形的主要影响因素,并把高边坡变形分为变形快速发展、蠕滑变形和变形基本稳定三个阶段,进而探讨降水对边坡变形产生的影响。     

超高排土场的粒径分级及其边坡稳定性分析研究

明显的粒径分级是超高排土场区别于土质边坡的最重要特征。针对西源岭413台阶排土场,结合开发的HHC-CA模型和现场散体粒径分布情况的调查,建立了考虑超高排土场粒径分级特征的边坡模型。在此模型的基础上,借助FLAC3D软件分析了现状边坡和各种堆排模式下的边坡稳定性。结果表明:西源岭413台阶排土场现状边坡上部位移矢量表现为下沉,其下沉方向与坡面保持同向,中部位移矢量表现为剪切,下部位移矢量略有反抬升的趋势。其边坡破坏模式为顶部平台拉裂,中部以圆弧形剪出;此排土场的现状边坡处于暂时性稳定阶段。而采用全覆盖式多台阶排土的边坡上部位移矢量表现为下沉,在排土场底部过渡到水平方向;破坏模式为顶部平台拉裂,下部以圆弧形剪出。仅考虑堆积散体的材料强度对排土场稳定性影响时,超高排土场的粒径分级有利于排土场边坡的稳定。     

吕梁矿区下庄排土场边坡稳定性分析

近年来排土场边坡失稳事故频发,造成重大人员财产损失。排土场边坡稳定性分析引起了相关方面的高度重视。本文搜集了吕梁矿区下庄排土场所在区域地形地质资料,通过勘探获得了排土场几何形态、排弃物岩性特征及基底工程地质特征,测定了相关参数,根据强度折减的有限元法进行边坡稳定性计算。结果表明:正常情况下边坡安全系数为1.512 5,降水条件下安全系数为1.16,安全度属正常级,认为排土场整体稳定,但局部台阶存在小规模坍塌风险。     

关于高边坡勘察设计问题的探析

高边坡是指高度超过30米的岩质边坡或者高度超过20米的土质边坡。高边坡通常是人工改造地质体的工程设施,其稳定性受到自然山坡、地质条件和人为改造程度等的影响,笔者根据高边坡施工经验,对高边坡常见的各种变形病害进行分析,并探讨影响高边坡稳定性的因素,以提出勘察设计的具体方法,对于高边坡工程施工,可供参考借鉴。     

济南市燕翅山人工堆积斜坡稳定性评价及治理对策

由于历史上开采铁矿的弃渣及城市垃圾的无序堆放，在燕翅山周边形成人工堆积斜坡，直接威胁着其附近居民和单位安全，同时影响着周边的进一步开发建设。通过地质灾害勘查，分析影响人工堆积斜坡稳定性的因素，建立人工堆积斜坡的概化模型，采用传递系数法进行了稳定性定量评价，评价结果表明燕翅山多个渣石堆斜坡整体稳定。但是，由于渣石堆物质成分混杂，存在不均匀沉陷、斜坡前缘地面裂缝和坍塌。为此，提出了针对人工堆积斜坡的不同部位采取削坡、护坡、修建挡土墙及建立排水设施等措施，不仅为燕翅山渣石堆斜坡综合治理指明了方向，也对今后其周边的开发建设及可持续发展提供了依据。     

露天矿排土场高边坡动力稳定性研究

露天矿生产采用爆破手段,除采矿形成边坡外,废矿堆积也常常形成排土场高边坡,现场实测露天矿排土场在生产爆破作用下的振动速度,将实测加速度数据推导得到的水平加速度值,线性插值到每一个土条中,利用等效静力法对边坡在爆破动力作用下的稳定性进行了计算及评价,与传统等效静力法相比,此方法更接近实际振动加速度分布情况。同时,采用模态叠加法,通过有限元动力响应分析的手段,对露天矿排土场高边坡表面不同部位土体位移分布规律进行了分析,最终得到研究边坡在生产爆破动荷载作用下不会产生整体滑移,但在坡面顶部表层或浅层会产生一定深度的拉张裂缝,在重力和爆破动力的作用下裂缝逐渐加深,到一定深度时,表层矿渣会顺坡滑下产生表面滑塌型破坏的结论。     

黄土高边坡稳定性影响因素分析 ——以宝鸡峡引水工程为例

黄土高边坡稳定性受多种因素影响,对高边坡稳定性影响因素进行敏感性分析非常必要。通过建立合理的计算模型,采用灰色关联度法,对影响宝鸡峡引水工程黄土高边坡稳定性的主要因素进行了分析。结果表明,土体的内摩擦角和黏聚力对其稳定性影响最大;采用正交实验分析可知,除土体的内摩擦角、黏聚力和坡高外,地震作用对黄土高边坡稳定性的影响也较大。以上分析表明,抗剪强度指标是影响黄土高边坡稳定的主要敏感性因素,提出了在黄土高边坡稳定性分析时应尽量使抗剪强度指标的选取准确、合理,同时也应考虑边坡高度和地震的影响,进而为黄土高边坡类的工程设计和运行管理提供重要参考。     

倾斜基底排土场稳定性预测与失稳机制探讨——以胜利煤田西二号露天煤矿排土场为例

西二露天煤矿顺倾基底排土场于2011年10月在其东侧局部地段出现裂缝并下沉、塌陷,运煤公路两侧地表出现近1 m高的地鼓,严重威胁运煤卡车及作业人员安全。在深入研究区内地质环境条件的基础上,采用刚体极限平衡法和FLAC3D数值模拟相结合的方法,对排土场稳定性受基底形态,坡角、坡高的影响进行定量分析和评价。结果表明,基底形态与岩性对排土场-基底系统稳定性影响最大,边坡角次之,边坡高度影响最小。该研究有助于指导此类排土场边坡设计和应急防治工程方案的选择。     

砂黄土高边坡稳定性的数值模拟研究

基于野外调查和室内试验分析,阐述了黄土高原北部砂黄土边坡破坏的主要形式及其影响因素。结合陕北高等级公路建设,采用弹塑性有限元法模拟了不同工程开挖条件下坡形、降雨和地震作用等因素对砂黄土高边坡稳定性的影响。结果表明,随着坡角或坡高的增大,边坡稳定性不断变差,阶状坡形比一坡到顶的坡形更利于边坡稳定和防护;降雨作用对边坡稳定影响极大,在坡脚积水的情况下,坡脚处塑性应变值比常态增加近20倍;地震作用促使坡脚应力和应变值升高,并且随着地震动峰值加速度的增大而变化显著。模拟分析结果为砂黄土高边坡优化设计和灾害治理提供了科学依据。      

煤矿排土场边坡变形失稳特征FLAC~(3D)模拟分析

煤矿排土场边坡是一类特殊的人工堆积边坡,它的变形破坏具有自身的特点。由于其堆积材料的特征性,使得煤矸石堆积体及其下部粘土层具有较强的应变软化特征。本文结合四川某煤矿排土场边坡,运用FLAC3D程序对该排土场边坡失稳变形特征进行三维数值模拟分析,分析结果表明:①通过参数软化重现该类边坡失稳变形过程是可行的;②可以通过边坡位移特征寻找其滑面形态和失稳区域;③最大不平衡力是否收敛可以判定边坡的稳定状态。④模拟结果与实际吻合。     

岩质路堑深边坡稳定性评价的模糊概率方法

边坡工程是一个动态的、模糊的、开放的复杂系统,影响边坡稳定性的因素复杂且具有随机性和模糊性,传统的分析方法难以对复杂边坡的稳定性作出符合实际的评价。运用模糊概率的基本原理,建立了岩质路堑深边坡稳定性评价的模糊概率模型。在此模型中,综合选取了边坡岩体质量系数SRQC、边坡结构系数SSC、坡高系数SHC、坡角系数SCC、工程因素影响系数EFEC等5个评价指标因子;同时将边坡稳定性评价等级划分为很不稳定、不稳定、基本稳定、稳定以及很稳定5个等级。利用模糊概率模型对20个典型的边坡工程进行了稳定性评价分析,结果表明：该方法具有明显的合理性和可靠性,为边坡工程的预测与防治提供了新的途径。     

基于均匀试验的半填半挖路基边坡稳定性灰色关联分析法

首先对山区半填半挖路基边坡稳定性影响因素进行了分析,在总体上将其归纳为填料物理力学参数和填方区的几何参数;其次在深入研究边坡稳定影响因素敏感性分析方法的基础上,提出灰色关联分析特别适合于山区路基边坡稳定性这种复杂而且具有不确定性问题的分析和评价,并对传统灰色关联分析中的不足之处加以改进;然后结合均匀试验设计能使试验次数和计算工作量大大减少的优点,建立起基于改进灰色关联的山区路基边坡稳定性均匀试验分析方法;最后用该方法对某山区公路半填半挖路基边坡变形稳定性及强度稳定性影响因素进行了分析。结果表明,填方区填料的物理力学参数和几何参数对半填半挖路基变形均比较敏感,而对于强度稳定性填方区填料物理力学参数比其几何参数敏感,这可为预防和控制该类路基因强度不足失稳及填、挖结合面的差异沉降提供重要指导,为设计、施工及加固提供重要参考。     

考虑水力作用的顺层岩质边坡稳定性图解分析

通过分析顺层岩质边坡中的水力作用,建立了出流缝未被堵塞和出流缝被堵塞两种情况下顺层岩质边坡的水力学模型;推导出了用无量纲参数（Q、P、S）形式表达的边坡稳定性安全系数Fs的表达式;绘制了边坡后缘张裂隙充满水后几何要素岩层倾角?、张裂缝高度Z/边坡高度H与无量纲参数（Q、P、S）的关系曲线,能为分析不同的边坡几何要素、水深、不同抗剪强度对边坡稳定性的影响提供方便。选取宜巴高速公路典型顺层岩质边坡进行研究,结果表明：对于出流缝未被堵塞的情况,水力作用使边坡稳定性安全系数降低程度为33.33%,是触发顺层岩质边坡滑移破坏的主要因素;出流缝被堵塞情况下边坡稳定性安全系数要比出流缝未被堵塞情况下约降低0.458。其研究成果对顺层岩质边坡工程设计和施工优化具有重要指导意义。     

爆破荷载作用下露天矿边坡稳定性的突变研究

基于二维斜坡平面滑动失稳力学模型,引入爆破荷载因素,建立了露天爆破荷载作用下岩质边坡失稳的尖点突变理论模型。根据建立的突变模型,探讨了爆破荷载幅值和爆破荷载频率对边坡稳定性的影响规律,导出了边坡的动态自稳临界高度,并提出了失稳的判据条件,结果表明：爆破荷载幅值越大,爆破荷载频率越小,后缘裂缝深度越大,边坡失稳的可能性越高;在爆破荷载作用下,边坡的稳定程度是动态变化的,且随着应力波入射角的增大,边坡失稳破坏的可能性不断提高。以大孤山露天矿内的两处边坡为例,计算了边坡的动安全系数及动态自稳临界高度,利用边坡当前实际的稳定情况验证了提出的边坡失稳判据的合理性,为预防露天矿爆破在开挖过程中边坡岩体的动力失稳提供了一定的理论支持。     

乌东德水电站左岸拱肩槽边坡稳定性

在对拱肩槽自然边坡工程地质条件详细调查的基础上,采用宏观地质分析和极限平衡法、数值模拟法相结合的研究手段,分层次对乌东德水电站左岸拱肩槽人工边坡整体稳定和局部稳定性进行了系统研究。研究表明乌东德水电站左岸拱肩槽边坡整体稳定性较好,三维离散元数值模拟结果显示,人工边坡变形以少量回弹变形为主,变形特征不突出,稳定性系数为1.4~1.6。在分析边坡开挖后可能形成的块体边界条件基础上,提出了人工边坡可能出现的块体失稳模式,以影响块体稳定性的结构面几何特征、结构面性状和结构面卸荷松弛张开特征入手,建立块体稳定性工程地质评价标准,对块体稳定性进行了宏观地质分析,并采用三维刚体极限平衡方法对可能产生的块体模型进行了计算分析,得到块体开挖后的稳定系数。结果表明,人工边坡可能出现块体多处于基本稳定状态。综合整体稳定性和局部稳定性研究成果,提出人工边坡加固方案建议。研究成果为工程设计与施工提供了重要依据,并对类似工程提供了可以借鉴的经验。     

内蒙古乌努格吐山铜钼矿露天采场边坡工程地质特征及破坏类型

通过对乌努格吐山铜钼矿露天采场边坡自然背景条件、岩体结构类型、岩石力学参数、工程地质岩组特征、结构面特征、边坡工程地质分区、边坡稳定性评价、边坡破坏类型及规模等论述,阐明了露天采场边坡工程地质特征.边坡稳定性计算结果表明,A区A-A'剖面、C区E-E'剖面稳定性计算结果不能满足安全系数的要求,其他区边坡总体稳定性较好.露天采场现处于生产建设阶段,边坡正处于剥离形成过程中,边坡几何形态保存较完整,仅局部出现小型崩塌、垮塌、粒状解体、楔形破坏、地裂缝和大气降水冲刷等.尚未出现较大规模破坏,现状边坡总体稳定,基本可代表未来边坡的破坏类型和稳定状态.     

论水电工程边坡分类

相对其他工程而言,水电工程边坡规模大,所处的地质环境条件更加复杂。随着我国水电工程的大开发,在高山峡谷中修建了不少高坝,边坡开挖高达300m以上,而且在开口线之上还可能存在数百米甚至千米以上的自然边坡,坡度陡峻,高边坡的稳定性问题已经成为工程建设中的关键技术问题。为揭示边坡特征,方便描述、交流和评价,进行科学的边坡分类就具有重要的理论和现实意义。在收集分析国内外边坡分类体系的基础上,笔者结合多年来的工程实践认为,已有的边坡分类方法不能完全适应水电工程边坡状况,有必要进行改进与完善。根据针对性、体现本质、层次性和系统性等4个原则,本文提出了水电工程边坡分类框架:第1层次按边坡与所在工程位置关系划分; 第二层次按边坡重要性和危害性进行边坡分级; 第三层次按边坡特征、几何特征和变形破坏特征进行分类; 在第四层次分类中,再依据其物质组成、坡体结构、坡度、高度、变形机制、破坏形式、变形范围和边坡的危险源分别进行了进一步的分类。文中首次提出了边坡分级表、峻坡与悬坡、高边坡与超高边坡的分界线、以及环境边坡按危险源的分类方法。建议峻坡与悬坡的分界为60,高边坡与超高边坡分界为80m,300m的边坡为特高边坡,并指出采用坡体结构进行分类,能揭示边坡可能变形破坏的边界条件和失稳模式,其工程应用性更强。     

饱水岩体边坡抗滑稳定系数计算

对典型岩体边坡在地下水作用下的抗滑稳定系数进行了推导,绘制了张裂隙充满水的岩体边坡抗滑稳定系数与斜坡要素之间的关系图表以及滑动临界曲线,由此可根据边坡几何要素直接查出抗滑稳定系数和判断是否会发生滑动破坏。     

考虑突变理论的顺层岩质边坡失稳研究

应用突变理论,以顺层岩质边坡为例,考虑地下水对滑面带介质的应变和水致弱化性质,以及地下水对边坡后缘张裂缝的水力效应,构建了边坡的尖点突变模型,分析了顺层岩质边坡失稳的力学机制：边坡失稳过程主要是内部因素和外部因素共同作用的结果,内部因素主要是地下水通过物理化学作用软化了滑面带岩体,使滑面带岩体刚度比降低,在边坡失稳的过程中起主导的定性作用;外部因素主要是指边坡后缘张裂隙的静水压力,不仅使得边坡的滑动势能增加,还对边坡造成一种扰动的作用,加速滑坡的启动。在突变分析的基础上,推导了边坡后缘张裂缝临界充水高度和临界降水强度的关系式,建立了边坡滑移破坏的水力判据;给出了边坡岩体在渐进软化过程中的位移变化规律,剪切位移并非均匀增长,而是呈现出阶梯状跳跃式上升。同时,进行了室内物理模型试验（当刚度比 ）,在一定程度上验证了考虑突变理论来分析顺层岩质边坡失稳的力学机制和边坡岩体在渐进软化过程中位移变化规律的合理性。并提出了此种类型边坡的处治技术与优化方法建议。