危岩体在地震作用过程中的失稳模式及稳定性评价

地震作用过程中地震加速度通常呈先增大后减小的特征。利用拟静力法对危岩的稳定性进行分析时,考虑地震过程中地震加速度的变化,对山西太原天龙山危岩体加固工程中的同一危岩体分别以滑塌式和倾倒式破坏模式进行计算,发现地震作用过程中危岩体可能在两种破坏失稳模式之间相互转化。将此问题扩展至一般情况进行计算并讨论,得出如下结论:地震力对危岩体破坏作用的贡献大小不同,通常情况下,地震作用力对危岩的倾覆力矩贡献相对较大;进行稳定性评价时应考虑地震作用过程,以安全系数最先达到1.0的破坏模式作为危岩体的可能破坏模式进行计算;对危岩体进行抗震加固设计时应对加固设计进行多种工况下的校核,保证其在地震作用过程中不同危险状态的稳定性。     

基于无人机影像的危岩体识别及公路地震风险研究

我国西南山区地质条件复杂,且地震频发。地震除引发滑坡、泥石流外,也会导致大量崩塌落石灾害,对基础设施造成严重破坏。以位于程海断裂带沿线、地震发生风险较高且危岩带分布典型的八代村为研究对象,分析地震作用下危岩体的影响范围,并评估山脚高速公路的受灾风险。首先基于无人机影像,利用图像识别技术快速获取危岩体位置及尺寸参数,与人工识别结果对比发现识别准确率达76.2%;然后将危岩体参数代入二维数值模拟软件Rocfall,并结合地震能量计算公式,计算地震作用下危岩体运动距离。结果表明,公路与危岩体影响区最近距离仅57 m,需要在坡脚段设置挡墙等防护措施。     

库车迪那2井区主干道桥梁四号桥台地基边坡危岩体的地震稳定性分析

四号桥台是位于阿日卡尔峡谷西岸边缘的重力式桥台。通过对桥台地基岩层中发育的节理裂隙的详细勘察,可将节理归结为三种成因:①构造节理;②风化节理;③边坡重力滑动节理。其中,峡谷边坡重力滑动形成的节理是构成对桥台地基岩体稳定性的最大威胁。通过物探、钻探和现场节理裂隙注水试验,探明这组重力滑动节理发育深度达40余m。依据边坡滑移式危岩体特征,以不同地震动载荷条件进行计算和综合分析,当地震动加速度≤0.04g时,边坡危岩体处于基本稳定状态;当地震动加速度在0.05—0.12g的范围内时,边坡危岩体处于欠稳定状态;当地震动加速度≥0.13g时,边坡危岩体进入不稳定状态,随时有发生滑塌的危险。经地震危险性概率分析,四号桥台场地未来50年超越地震动加速度0.13g的概率高达40%。     

重庆巫山望霞W2-2危岩体失稳演化过程分析

重庆市巫山县望霞危岩是长江三峡黄金水道巫山段左岸的一处典型重大危岩体,2010年雨季出现明显变形,随后转入应急监测,并依据监测成果两次成功预警。本文基于地质分析和监测成果,研究望霞W2-2危岩体变形-演化的动力学过程,发现持续降雨是崩滑灾害发生的直接诱发因素。雨水渗入浸泡使泥岩软基强度降低,塑流变形加剧,加大了危岩的下部变形程度,使上覆砂岩层沿接触底面出现拉裂。同时水体作用造成危岩中节理、裂隙极其发育。W2-2危岩体变形破坏演化过程可分为前期累积变形、匀速变形、加速变形和临界加速变形四个阶段,其中加速变形点和临界加速变形点具有很好的预警指示意义,加速点可视为岩体稳定与不稳定破坏的分界点。     

竖向地震荷载下人字批顶结构石窟的稳定性分析

我国部分石窟的空间建造采用了人字批顶形式,体现了中国传统建筑形式与佛教石窟建造形式上的融合.选取莫高窟典型的人字批顶结构的254号石窟作为研究对象,建立了三维的石窟计算模型,考虑了竖向地震荷载作用,通过输入不同地震加速度时程,计算了4种模型情况下石窟岩体的拉应力分布情况.结果表明,石窟的人字批顶处易形成较大拉应力区,易遭受地震破坏;石窟中心塔柱可以有效地提高所在石窟岩体的抗震能力,但对下部窟体的上部岩体会产生应力集中,是窟体防护加固的重点部位.同时,对于洞窟密集而又分上下几层的石窟群,在抗震防护中应充分考虑竖向地震荷载的作用.     

节理岩体地下洞室群的地震动力响应分析

节理岩体开挖后经常形成楔形体，对大型地下洞室顶拱和边墙的稳定笥构成威胁。地震的动力作用将加剧块体的运动，进而影响洞室的整体稳定性，合理地评价高烈度地区大型地下洞室的稳定性具有现实意义。节理岩体中地下结构的动力响应与稳定性分析目前研究较少。本文采用了动力离散元法分析了大型地下洞室群的动力响应，认为地下结构并不能完全免于震害，高烈度地震对于节理岩体中的地下结构有明显影响。     

强震区岩体地震动力破坏特征

岩体的地震动力破坏是岩体动力学的重要组成部分,但研究较少.本文分析了缺乏研究的原因;将岩体地震动力破坏划分为6种形式即:滑坡、崩塌、剥落、塌陷、地裂缝和岩体松动,其中岩体松动是震后产生次生地质灾害的重要原因;按照动力作用方式、岩体地震动力破坏的应力状态和破坏机制对岩体地震动力破坏进行分类,并探讨了地震滑坡和非地震滑坡的区别;讨论了岩体地震动力破坏的5个特点:不均匀性、重复性、丛集性、结构控制性和广泛性.     

关于紫坪铺水库蓄水是否与汶川地震有关的影响因素综合分析

汶川地震后,紫坪铺水库蓄水是否触发了汶川地震在国内外学术界引起了广泛关注.除定性讨论外,许多学者也采用定量分析的方法进行了计算,但因计算结果不同而得出了不同的结论.本文从目前紫坪铺水库蓄水不同研究组定量计算中出现的争议为出发点,通过对水库蓄水定量计算基本原理和可能引起计算结果差异可能因素的分析,找出定量计算中的关键影响因素,了解目前水库蓄水定量计算中存在的不确定性问题所在.初步结果显示:计算方法、模型维数、扩散模型、震源参数和扩散系数等的取值不同是造成计算结果差异的主要因素,特别是裂隙岩体的扩散系数.在紫坪铺水库定量计算中模型维数的差别使得汶川地震震源处的库仑应力变化计算结果相差约3倍;仅考虑断层渗透率(把岩体渗透率视为无穷大)或仅考虑均匀各向同性的岩体渗透率(忽视断层渗透率),均具有片面性;震源机制解断层走向倾角的差异,会显著影响库仑应力大小计算结果,可到达2~7倍;不同扩散系数下,孔隙压力相差可达几百倍."紫坪铺水库蓄水是否能够触发汶川大地震的发生?",鉴于目前的研究成果,库仑应力变化在kPa量级,尚不能排除触发的可能性,但得出的蓄水震源处的库仑应力变化太低,在背景构造应力场不明确的情况下,也不能确定一定有联系.在未来的工作中需有针对性的进行野外考察和室内试验,改进模型,采用高性能模拟分析计算,并在此基础上对中国和世界多个水库地震触发机制进行对比研究,探讨不同机制下水库地震触发机制特点,进一步量化分析水库地震发生的力学机制及水库对构造活动的影响和作用机理.     

基于D-InSAR和PFC2D技术的白格滑坡稳定性分析

2018年10月11日和11月3日,位于金沙江上游右岸的西藏江达县波罗乡白格村先后发生了2次特大规模的滑坡堵江事件,经人工干预后险情得以解除。运用差分干涉合成孔径雷达(D-InSAR)技术对白格滑坡后缘的潜在危岩体进行了7.5d连续不间断的监测,结果表明：滑坡体上侧区域目前仍然不稳定,具有再次发生滑坡堵江的危险。基于此,文中利用颗粒流软件PFC2D模拟了滑坡后缘潜在危岩体在自身重力、强降雨、地震条件下的稳定性状况。模拟结果表明：后缘潜在危岩体在静力作用下不会产生明显的失稳滑动,在强降雨和强地震动条件下会发生失稳破坏,可能会再次堵塞金沙江并形成堰塞湖。根据文中的模拟结果可对滑坡稳定性做出科学评价,同时为以后类似滑坡的防灾减灾提供参考。     

岩体缺陷对岩洞的影响分析

基于岩体的实际特点，将半解析法发展用于岩洞三维地震反应分析，通过数值计算取得了有多种形式断裂构造带的岩层中的洞室以及矿柱在地震与地表脉冲荷载作用下应力与运动的特征。     

Static and dynamic analysis on slope stability using a DFN-DEM approach on the right abutment of the Karun 4 dam

Uncertainty in input fracture geometric parameters during analysis of the stability of jointed rock slopes is inevitable and therefore the stochastic discrete fracture network (DFN) — distinct element method (DEM) is an efficient modeling tool. In this research, potentially unstable conditions are detected in the right abutment of the Karun 4 dam and downstream of the dam body as a case study. Two extreme states with small and relatively large block sizes are selected and a series of numerical DEM models are generated using a number of validated DFN models. Stability of the rock slope is assessed in both static and dynamic loading states. Based on the design basis earthquake (DBE) and maximum credible earthquake (MCE) expected in the dam site, histories of seismic waves are applied to analyze the stability of the slope in dynamic earthquake conditions. The results indicate that a MCE is likely to trigger sliding of rock blocks on the rock slope major joint. Furthermore, the dynamic analysis also shows a local block failure by the DBE, which can consequently lead to slope instability over the long term. According to the seismic behavior of the two models, larger blocks are prone to greater instability and are less safe against earthquakes.

     

地震诱发滑坡的危险性分析与预测

结合地震滑坡的特点和相关文献研究,介绍了地震力的分析方法、地震滑坡的机理、地震危险性分析的方法、地震活动性参数的确定方法以及场点地震危险性概率计算原则。将两种地震诱发滑坡预测结果进行对比,分析结果表明,地震滑坡危险区主要集中在中国西部地区（川、滇、甘、陕、新疆等省区）及中国台湾地区,随预测年限的增加场地的地震滑坡危险性也随之增高,地震崩塌滑坡的危险区域明显加大。     

Earthquake-induced collapse mechanism of two types of dangerous rock masses

As the economy of China develops, an increasing number of key traffic projects have been undertaken in the west of China, where there are high, steep rock slopes. The collapse of dangerous rock masses, especially following a strong earthquake, is one of common geological disasters known in rock slope engineering. Therefore, it is important to study the collapse mechanism of dangerous rock masses induced by an earthquake and the analysis approach of its stability. This study provides a simple and convenient method to determine the collapse mechanisms of two types of dangerous rock masses (i.e. cantilever and upright) associated with the definition and calculation of the safety factor, which is based on the flexure theory of a constant-section beam by combining with the maximum tensile-stress criterion to depict the process of crack propagation caused by seismic waves. The calculation results show that there are critical crack depths in each form of the dangerous rock masses. Once the accumulated depth of the crack growth during an earthquake exceeds the critical depth, the collapse will occur. It is also demonstrated that the crack extension amount of each step is not a constant value, and is closely associated with the current accumulated crack depth. The greater the cumulative crack depth, the more easily the crack propagates. Finally, the validity and applicability of the proposed method are verified through two actual engineering examples.     

中国强震前兆地震活动图像机理的三维数值模拟研究

建立了含有母体岩石、硬包体和随机分布的小裂纹的三维有限元模型，计算了包体和各层实体中的应力分布. 利用最高应力破裂准则、释放破裂单元刚度生与死的方法，模拟强震前岩石的破裂和小震的空间分布特征. 结果表明，文中三种模型都显示出强震前在孕震体即包体附近出现了高应力集中单元. 它们是形成小震空区、条带和地震空间丛集图像的基础. 随机裂纹的存在，有利于在孕震体（包体）外的裂纹端部应力集中，先发生小震，形成包围孕震包体的前兆地震活动图像，而包体中的应力逐渐增加，为发生强震提供了条件. 包体的形状和几何位置是影响强震前兆地震活动图像形态的重要因素. 引入材料的黏弹性，导致了其中应力随时间迅速减小和弹性层某些部位应力随时间的增加. 但在本文设定的构造模型框架和介质参数下，下层黏弹性的存在对上层母体的应力随时间的增加影响不大.     

双向地震荷载下崩塌堆积体盲数稳定可靠性分析

为了能考虑地震双向性和岩土体参数多种不确定性,提出了地震荷载下崩塌堆积体稳定可靠性分析方法,进一步研究水平和竖向地震荷载对崩塌堆积体的可靠性影响.运用极限平衡法和拟静力法分析了双向地震下崩塌堆积体的安全稳定性,采用响应面法和JC法建立崩塌堆积体的地震极限状态方程,然后,运用盲数理论对岩土体参数进行盲数化处理,进一步推导...     

岩石非均匀性对地震活动状态影响的数值模拟研究

地震的孕育、发生与震源位置及其岩石力学性质有着密切的联系,本文借助数值模拟方法研究了岩石均质度在岩样变形直至破裂过程中对声发射事件活动状态的影响。数值模拟结果表明,岩石非均匀性对岩样声发射活动状态的时间演化过程有着较大影响,所得结论进一步支持了分区研究强地震前兆异常的必要性。     

2013年岷县漳县6.6级地震前地震b值异常特征研究

本文利用1990年以来的甘肃测震台网资料, 计算获得2013年岷县漳县6.6级地震前邻区地震b值和Δb值的空间图像。 结果表明, 该6.6级地震发生在甘东南地区显著低b值异常区域的边缘, 且震前邻区地震Δb值异常显著。 从岷县漳县6.6级地震与低b值空间分布关系来看, 该地震的发生并未降低该区域的强震危险性。     

Seismic stability assessment of an arch dam-foundation system

A seismic stability assessment of arch dam-foundation systems is presented using a comprehensive approach,in which the main factors that significantly influence the seismic response of an arch dam-foundation system are considered.A large scale finite element model with over 1 million degrees of freedom is constructed for the Baihetan arch dam(289 m high),which is under construction in the Southwest of China.In particular,the complicated geological conditions with faults intersecting interlayer shear weakness zones at the dam base and the dam abutment resisting force body is modeled in the analysis.Three performance indices are adopted to assess the seismic stability of the arch dam.The results demonstrate that the opening of the joints of the Baihetan arch dam is small and the water stop installed between the joints would not be torn during a design earthquake.The yielding formed in the interface between the dam and foundation does not reach the grouting curtain that would remain in an elastic state after an earthquake.The yielding zones occurring on the upper portion of the dam faces extend 1/8 thickness of block section into the dam body and thus cantilever blocks need not be concerned with sliding stability.The faults and interlayer shear weakness zones in the near field foundation exhibit severe yielding,and a potential sliding surface is penetrated.Although the factor of safety against sliding of the surface fluctuates with a decreased trend during an earthquake,the minimum instantaneous value reaches 1.02 and is still larger than 1.0.Therefore,a conclusion is drawn that the Baihetan arch dam-foundation system will remain stable under the design earthquake.