反倾边坡倾倒变形演化过程的模型试验研究

以西藏扎拉水电站坝址右岸反倾边坡为工程依托,基于地质认识及相似理论建立边坡物理模型,采用分级开挖的方式模拟河谷下切作用,研究反倾岩质边坡倾倒变形的演化过程。模型开挖后变形破裂发展的过程表明:该类反倾边坡倾倒变形模式为初期卸荷回弹变形、长期重力弯曲（破裂）变形及后期蠕滑变形。通过对位移、变形速率和变形加速度变化规律的分析发现:反倾边坡倾倒变形的过程可以根据变形加速度a划分为3个演化阶段即倾倒启动阶段、稳态变形阶段和快速失稳阶段,各阶段分别对应衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变的变形特征。在此基础上采用变形加速度a作为倾倒边坡稳定性判别指标,并尝试将变形加速度突破稳态蠕变上限值（a≥a₂）作为边坡失稳预警判据。     

考虑降雨入渗的非连续性岩体边坡稳定分析

由于断层和节理切割,边坡岩体一般具有非连续特性,降雨入渗是影响其稳定的重要因素之一。应用饱和与非饱和渗流理论建立了岩体边坡的非稳定饱和与非饱和渗流分析模型,并采用块体系统的非连续变形分析建立了降雨入渗非饱和渗流场影响的岩体边坡稳定分析和评价模型。作为应用实例,对某高速公路岩体边坡在降雨入渗条件下的非稳定饱和与非饱和渗流场及其对边坡稳定性的影响进行详细分析,并对边坡的稳定性进行评价。     

卫生填埋场复合边坡地震稳定性和永久变形分析

采用非连续变形分析方法,对卫生填埋场复合型边坡的地震稳定性和永久变形进行了详细地计算分析,探讨了边坡倾角、土与土工膜之间的摩擦系数、边坡的长度、覆盖土层的厚度以及地震加速度对边坡的稳定性和永久变形的影响。由边坡的破坏形式,讨论了复合型边坡的破坏机理,指出了文献[1]给出的计算公式的适用条件以及局限性,为卫生填埋场复合型衬垫层的稳定设计提供参考。     

高陡边坡变形及其对坝体安全稳定影响研究进展

高陡边坡变形及其对坝体安全稳定的影响,是高山峡谷型流域水利工程施工建设与安全运行所普遍面临的重要科学问题。一是高陡边坡稳定性研究,通过坝体两岸高陡边坡变形监测理论和方法研究,为实现动态反馈提供可靠的分析数据,再评价高陡边坡安全稳定性。二是高陡边坡变形对坝体安全稳定影响研究,通过分析岸坡与坝体间的相互作用,明确高陡边坡变形对坝体安全稳定的影响机制、作用范围和作用程度。在总结上述研究内容进展的基础上,归纳了本研究方向亟需解决的4个关键科学问题：时变监控方法、高精度数值仿真、智能优化反分析、边坡对坝体影响的理论计算方法,认为应进一步开展高陡边坡与坝体间相互影响机制及加固措施研究,为高陡边坡变形及其对坝体安全稳定影响研究提供思路。     

基于强度折减法的土石混合体边坡长期稳定性研究

土石混合体边坡是自然界中常见的一种边坡类型,具有明显的不均匀性和不连续性。土体的蠕变是造成土石混合体边坡变形及失稳的主要原因之一,而目前关于土石混合体边坡稳定性的研究几乎均未考虑土体的蠕变性。首先运用数字图像处理技术对我国某水电站库区的一个土石混合体边坡进行建模,而后利用FLAC3D软件中的强度折减法对其进行稳定性分析,并着重研究了土体的蠕变特征及其蠕变参数对土石混合体边坡变形及稳定性的影响。计算结果表明,土体的蠕变特征会明显降低土石混合体边坡的安全系数,增大边坡变形,进而对边坡的稳定性造成不利影响;其中蠕变黏性系数对边坡的长期稳定性具有较大影响,黏性系数越大,则土石混合体边坡的安全系数越低。     

复杂条件下露天采场边坡变形分析

露天采场边坡的变形特征对边坡稳定性评价、露天开采以及对边坡变形监测具有重要意义 ,复杂条件下 ,露天采场边坡的变形特征难以预测。本文采用快速拉格朗日分析 (FL AC)方法对金牛公司露天采场稳定边坡、不稳定边坡时空上的变形特征以及空区和分步开挖对边坡变形特征的影响进行了综合分析。结果表明 :FL AC方法在分析复杂条件下的边坡变形特征方面显示了较强的优势 ,稳定边坡和不稳定边坡有着各自不同的变形特征 ,空区和开采速度对边坡变形产生一定的影响。     

考虑变形机制的边坡稳定预测模型

选择开挖卸荷、爆破振动、岩体流变以及降雨作为影响边坡施工期变形的4个主要因素,深入分析不同影响因素对边坡变形的作用机制,结合边坡位移实测资料,建立了考虑变形机制的边坡稳定预测模型。在弹性理论的简化下推导边坡回弹变形公式计算开挖卸荷分量,基于Burger模型的蠕变本构方程计算流变分量,采用已有的经验公式计算爆破分量和降雨分量;综合4个变形分量形成考虑变形机制的边坡稳定预测模型,该模型可体现各影响因素对边坡变形的作用和相关程度,更加科学合理地解释边坡变形产生的力学机制。通过对锦屏一级水电站左岸边坡外观测点TP5变形监测资料的统计回归分析表明：相对于传统的统计模型,该模型的回归方程显著,方差比和复相关系数较大,预测误差较小,具有工程应用价值。     

折线型滑面边坡稳定系数计算的极限分析上限解

从极限分析原理入手,以堆积型边坡作为对象,研究了折线型滑面边坡稳定分析计算的极限分析方法,提出了折线型滑面边坡稳定系数计算的极限分析模型,并在虚功率原理的基础上推导得到了稳定系数计算的极限分析上限解。该方法考虑了折线滑面和垂直速度间断面上的内能耗散作用,考虑了边坡自重荷载、铅直向附加荷载所做的外功率作用,能计算折线型滑面堆积体边坡的稳定性计算问题。以三峡库区三马山滑坡为工程实例进行了稳定性分析计算,并与不平衡推力法的计算结果进行了比较,对本文的方法进行了验证。     

黄山高速滑移弯曲边坡变形机理分析及应急治理对策

黄山高速公路穿行于皖南山区,公路建设过程中,汤口互通A匝道高边坡产生了大范围变形,严重威胁已有构筑物和施工安全。为保证边坡稳定,成立“应急指挥小组”,建立快速反应机制,并采用工程地质测绘、勘探、监测等手段,快速查明边坡结构特征,分析边坡变形机理和稳定性,提出应急治理方案。分析表明,该边坡为层间软弱夹层[JP2]发育的砂泥岩互层型顺向边坡,地质历史上边坡曾发生滑移—弯曲变形,公路施工时对弯曲隆起部位岩体进行开挖,引起坡体产生快速变形,在降雨、开挖等条件下,边坡产生整体失稳的可能性极大。在分析边坡变形机制基础上,应用变形控制理论,确定对边坡采取桩锚结合、综合排水的应急治理措施,并根据变形特点提出了应急治理施工步骤。应急治理措施实施后,边坡变形得到了有效控制,稳定性达到了高速公路的安全要求     

软岩高边坡开挖变形规律的物理模拟研究

软岩边坡失稳破坏与卸荷应力引起的坡体变形、蠕变与降雨有关,正确确定其对坡体变形的影响是合理设置加固支挡结构的关键。通过地质力学模型试验,研究软岩高边坡在开挖及降雨时坡体的稳定性及变形变化规律,分析支挡结构对边坡变形的影响机理。试验结果表明,在开挖过程中及时地施加支挡结构,可以减小施工期间坡体的变形;同时,支挡结构可以有效地抑制坡体的蠕变变形,特别对坡体中下部的蠕变变形抑制效果更显著。     

三峡库区巴东复杂斜坡系统变形机理数值模拟与稳定性研究

三峡库区巴东斜坡系统复杂,其变形机理与稳定性研究对移民迁建和地质灾害防治具有重要意义。本文采用FLAC3D数值计算方法,对巴东复杂斜坡系统变形机理进行研究,为“重力成因论”提供了支持和佐证。从整个斜坡系统的角度,联合使用数值计算方法(FLAC3D)和极限平衡法(Sarma法),系统研究了巴东复杂斜坡系统在不同蓄水状态下不同层次的稳定性问题,结果表明斜坡系统不存在整体深层滑动的可能性;斜坡系统沿岩层界面或软弱层发生失稳的可能性较小,但赵树岭滑体和黄土坡滑体在表层滑体发生较大变形或失稳的条件下,可能导致滑坡整体复活;在水库调蓄过程中,部分滑坡表层堆积体产生变形破坏的可能性较大。另外,斜坡的表层改造可能会引起斜坡中层稳定性的恶化。     

水位下降条件下土钉加固土坡破坏特性研究

水位下降是导致滑坡的重要原因之一,而土钉是加固土坡的有效手段。进行离心模型试验,再现了水位下降时土钉加固土坡的变形和破坏过程,测量了土坡的位移变化。试验结果表明,水位下降条件下土钉加固土坡的破坏模式以绕钉破坏为主,滑裂面从坡顶逐渐向下发展至坡面;土钉加固土坡的破坏过程与变形局部化过程表现出显著的耦合变化;土钉加固机制主要表现为通过土钉与坡体的相互作用,减小土坡的变形和变形局部化程度,从而提高土坡的稳定性。增加土钉长度使得滑裂面向坡内部移动,显著减小土坡的变形及变形局部化程度,从而提高了土坡安全性。     

Deformation Mechanism and Stability of a Rocky Slope

A high slope is located on the side of the spillway at a hydropower station in Southwest China, which has some weak inter-layers inclining outwards. Parts of the slope show heavy weathering and unloading. There appeared deformation and tensile crack either on the surface or on the afteredge of the slope during excavation, and under a platform （elev. 488 m）, two levels of slopes collapsed on the downriver side. Based on the investigation in situ and the analysis of the geological structure, the conceptual model of deformation and failure mechanism was erected for this slope. Furthermore, the deformation characteristics were studied with FLAC^3D numerical simulation. Comprehensive analysis shows that the whole deformation of the slope is unloading rebound in certain depth scope and the whole body does not slide along any weak interlayer. In addition, two parts with prominent local deformation in the shallow layer of the slope show the models of ＂creep sfiding-tensile cracking＂ and ＂slidlng-tensile cracking＂, respectively. Based on the above analysis, the corresponding project of support and reinforcement is proposed to make the slope more stable.     

某山区机场高填方滑坡变形特征分析

西南山区某机场高填方边坡在雨季结束后不久产生了变形。通过现场调查,坡体后部土面区出现了三条拉张裂缝,左右侧界也有明显变形迹象,坡脚五级马道水沟挤压变形严重,坡脚挡墙产生一小段垮塌变形。通过地表宏观变形判断坡体处于挤压变形阶段。对此段填方体滑坡及时实施了应急变形监测与工程地质勘察。通过地表变形监测曲线分析,由于错过了初始变形阶段的监测,该滑坡变形一开始就处于等速变形阶段。该滑坡在抗滑桩开挖过程中,变形明显加剧。坡体变形进入加速阶段后,变形速率及变形加速度较等速变形阶段成倍增加。在变形进入临界状态前,及时实施了坡体后部刷方减载,坡脚堆载反压的应急治理措施。应急治理措施实施后,坡体变形速率迅速减小,为永久治理工程的实施争取了时间。     

反倾层状岩质边坡倾倒变形机理与影响因素的离散元模拟

为进一步研究层状反倾边坡的弯曲倾倒变形机制,以离心试验为原型,通过离散元数值模拟,研究了层状岩质反倾边坡的变形机理与影响因素。通过预置层内随机裂隙,实现了破裂面的形成和贯通。研究结果表明：模拟结果与试验吻合较好,边坡变形可分为起始蠕变、稳态变形和失稳破坏3个阶段;边坡破裂面在达到破坏荷载（G_f）后瞬间贯通,呈直线型,产状受岩层倾角控制,G_f值与坡角幂函数相关;反倾边坡的破坏需满足倾角和坡角启动条件,且变形破坏与岩层所受弯矩关系密切,当倾角为70°~80°、坡角大于60°时,最易破坏;典型破坏模式有倾倒-折断-块体式、倾倒-弯曲-折断式、倾倒-反折式3种,其受倾角、坡角组合控制;对材料参数的正交试验表明,各参数对G_f的敏感性从大到小依次为密度、层面内摩擦角、层厚、密度比、层面黏聚力,且G_f与层厚、层面内摩擦角及密度比具有良好的线性相关性;层面内摩擦角可影响破裂面产状,从而控制变形体规模,其他参数仅影响G_f的大小。     

震裂斜坡形成机理及变形破坏模式研究

震裂斜坡是强震作用下形成的一类分布范围广、震裂变形严重、潜在危害大的次生地质灾害,为了深入系统地分析其震裂机理及变形破坏机制模式,本文结合"5.12"汶川大地震造成的震裂斜坡及其破坏现象的详细调查,在对强震中的地震波效应深入分析的基础上,以双面斜坡为例,首先对震裂变形的力学机理进行了系统分析。认为强震中的体波效应将导致斜坡体处于量值和方向不断变化的拉-剪应力和反压应力的交替作用之下,其形成的拉-剪破裂效应和潜在的楔劈效应是斜坡震裂变形的重要力学因素之一。同时,面波效应将导致坡体表面处于鼓胀拉力和扭力的作用之下,是坡体表部整体震裂破碎甚至破坏的另一重要力学因素。二者共同作用均使坡体应力场处于不断的动态变化过程中,坡体(面)震裂变形甚至破坏更为严重。在此基础上,对强震中斜坡变形破坏的机制模式进行了归纳,认为主要有四种表现形式,即旋转-拉裂型、旋转-剪滑型、鼓胀-拉裂型和滑移-拉裂型。研究成果为震裂斜坡稳定性分析以及灾后重建和防灾减灾提供了有力参考。     

Rheological Characteristics of Weak Rock Mass and Effects on the Long-Term Stability of Slopes

The creep deformation behavior of the northern slope of an open-pit mine is introduced. Direct shear creep tests are then conducted for the samples taken from the northern slope to study the rheological characteristics of the rock mass. The experimental results are analyzed afterwards using an empirical method to develop a rheological model for the rock mass. The proposed rheological model is finally applied to understand the creep behavior of the northern slope, predict the long-term stability, and guide appropriate measures to be taken at suitable times to increase the factor of safety to ensure stability. Through this study, a failure criterion is proposed to predict the long-term stability of the slope based on the rheological characteristics of the rock mass and a critical deformation rate is adopted to determine when appropriate measures should be taken to ensure slope stability. The method has been successfully applied for stability analysis and engineering management of the toppling and slippage of the northern slope of the open-pit mine. This success in application indicates that it is theoretically accurate, practically feasible, and highly cost-effective.