层状岩质边坡开挖过程的有限元模拟

采取自编弹塑性有限元程序,在考虑岩体节理和施工爆破影响的条件下,对常－张高速公路的k135层状岩质边坡的开挖过程进行了模拟,分析了开挖过程中岩体的变形和应力状态及屈服状态,并用降低材料强度储备的有限元强度折减法,对各开挖阶段边坡的整体稳定性进行了评价。通过分析表明,k135边坡在其施工过程中是稳定的。     

FLAC-3D在边坡岩体稳定性分析中的应用

采用三维显式差分法（FLAC-3D）对彭水水电站一边坡岩体进行三维弹塑性数值分析,模拟了边坡开挖对其整体稳定性的影响,从而分析了边坡的稳定性,依此为设计提供依据。     

某电站水垫塘边坡开挖支护措施稳定分析

水利工程施工中的边坡稳定性是保证工程顺利进行的基础。本文采用弹塑性有限单元法对某水电站水垫塘边坡开挖施工过程进行仿真模拟,对边坡的应力状态、变形及屈服情况进行分析;并对边坡的整体稳定性、加固效果进行评价。结果表明:边坡岩体的位移场主要由开挖应力释放和调整引起的,在边坡开挖台阶的拐角处存在不同程度应力集中,最大压应力值为17.5 Mpa,研究成果能为水利工程典型类型的岩质边坡稳定性分析与锚固设计提供参考与借鉴。     

高边坡分级开挖与支护方案研究

高边坡在开挖过程中会造成坡体应力的重分布,如果对坡体进行一挖到底,势必会对坡体造成较大的潜在风险。采用两种开挖方案:(1)开挖坡比为1:1,分八级开挖,每级开挖深度为7.5 m,每级平台宽度为2 m;(2)开挖坡比为1:1.2,分六级开挖,每级开挖深度为10 m,每级平台宽度为2 m。对未支护下的边坡进行多级开挖,分析不同开挖时步下的坡体稳定性,根据时步开挖下坡体安全系数变化对边坡进行分级支护,分析支护后的坡体稳定性。对比结果表明,如果坡体开挖过程中采用及时支护方式,则边坡安全系数呈现先减小后变大的趋势,这种边支护边开挖方式对高边坡分级开挖极为有利。     

改进的水电边坡岩体稳定性分级法

为克服现有基于边坡岩体分级SMR法的修正分级法存在的缺陷,采用较为合理的修正模型,结合36个水电工程边坡,提出了改进的水电边坡岩体分级M-CSMR法。该法使用边坡类型系数替代开挖修正得分,同时考虑了开挖、水流冲刷及掏蚀作用的影响;将坡高对边坡岩体稳定性的影响引入分级中,给出坡高分级及评分原则;对SMR法中各指标权值重新进行调整。与岩体分级RMR法、边坡岩体分级SMR法及水电边坡岩体分级CSMR法进行了比较,结果表明M-CSMR分级法与经验评分最为接近,预测结果最好,最大绝对误差、平均绝对误差及剩余标准差均最小,因此M-CSMR是一种更优的水电边坡岩体分级方法。     

顺层岩体路堑边坡稳定性的弹塑性有限元模拟分析

基于理想弹塑性本构模型和Drucker-Prager准则,运用岩体力学理论、有限元数值模拟技术和强度折减原理,对顺层岩体路堑边坡在开挖过程中不同阶段的应力、变形、结构面上的摩擦力和边坡的稳定性等问题进行了模拟分析。分析表明,顺层岩体路堑边坡的应力场、位移场、结构面的接触状况以及边坡的稳定性明显受开挖效应的影响;在每一阶段的开挖面上,坡脚附近的水平位移量最大,最危险接触面也都集中在开挖形成的坡脚处,此处岩石最先脱落破坏;边坡的稳定性安全系数也随着开挖阶段的深入而逐渐降低。     

富溪双连拱隧道出口高边坡稳定性评价及支护效果分析

富溪双连拱隧道出口高边坡岩体风化、卸荷严重,在施工开挖前边坡中上部已经发生较为明显的倾倒变形,整个变形体处于极限平衡状态。本文在现场调查和岩体结构分析基础上,建立了边坡变形破坏机理的概念模型,利用FLAC3D模拟研究了开挖后坡体变形特征。在变形分析基础上,提出了对倾倒变形体采用锚管注浆处理的边坡治理措施,支护效果模拟计算表明,注浆后边坡稳定性较好,同时监测资料也显示支护措施实施后,边坡的稳定性较好,可以保障公路的施工和长期营运的安全。     

某大型水电站左岸高边坡开挖数值模拟及支护建议

应用3D-? 软件对西南某大型水电站左岸边坡开挖过程进行三维数值模拟,模拟结果表明：开挖坡面产生不同程度的张拉应力区域;缆机平台和拱肩槽槽坡底部产生一些竖直方向的回弹变形和水平向坡外的变形;5#梁山脊在拱肩槽开挖后将产生进一步的卸荷松弛,表层岩体稳定性将可能恶化,f42-9断层以上的大块岩体将是一个潜在的威胁;根据以上分析对开挖边坡制定了分层开挖、分层加固的方案,支护方案采用预应力锚索及排水系统的组合形式进行加固,支护后的稳定性计算表明,采用的支护措施是有效的,达到了工程设计的要求。     

金沙江某水电站引水洞出口边坡稳定性分析

金沙江某水电站引水洞出口边坡为千枚岩类软岩边坡,其地质条件复杂、结构面发育。由于边坡特殊的岩体结构及其重要性,其稳定发展趋势便成为工程技术人员关心的主要问题。本文在地质调查的基础上,分析了边坡岩体结构特征,建立边坡地质模型,并采用3D-FLAC模拟边坡-洞室组合开挖后的应力、变形分布特征及破坏区范围。结果表明,洞室开挖主要影响6倍洞径范围内围岩应力分布状态,对边坡整体稳定性影响不大;但边坡开挖会使得坡面产生不同程度的受拉区域,对边坡稳定性影响较大。另外,在此基础上选取典型的边坡进行稳定性分析,分析表明,天然状态下,边坡开挖后局部岩体稳定性较差,存在块体失稳的可能,但整体稳定性较好;暴雨、地震条件下,边坡稳定性较差,边坡顶部岩土体有沿结晶灰岩与千枚岩的地层分界面发生失稳的可能。     

节理裂隙边坡锚注加固机制及特性研究

本文通过对节理裂隙边坡锚注加固模型的力学推导，得出锚注加固工法可以提高岩石边坡弱面抗剪强度和抗剪刚度的结论；指出锚注结构可以充分发挥锚杆和注浆体各自的材料潜能，从而避免锚杆单独作用所存在的弊端；结合某高速公路边坡加固工程，阐述了锚注加固工法的技术特点及工艺流程，指明压力注浆可以针对边坡岩体的薄弱环节，直接进行有效的处理，使边坡的稳定性得以提高，并就边坡锚注加固施工中存在的技术问题，提出相应的处理措施。     

高山峡谷地区高陡边坡深部裂缝一般特征分析

中国西南部,尤其是水能资源较为集中的青藏高原周边地区是近期工程建设的热点地区。由于强烈的内外动力地质作用,这些地区形成了高山耸立、沟谷深切的地貌景观,高山峡谷区的高陡岩质斜坡变形与稳定将是工程建设所面临的主要工程地质问题之一。高陡边坡的变形与稳定对工程建设的可行性起到决定性作用,并影响着施工周期和工程造价。本文分析了深裂缝现象的一般特征,认为深裂缝是在特定地质环境下内外动力地质共同作用的产物,一般均具有三高、继生这一共性。在工程处理方面,深裂缝可按山体加固的方法进行工程处理,预应力锚固洞可较好处理深裂缝问题。     

考虑弱层置换的岩石边坡稳定性分析

锦屏一级水电站左岸边坡地质结构复杂,岩体存在大量深部裂隙、低波速松弛岩体、煌斑岩脉X及f2、f5断层,严重影响边坡的稳定性。采用基于强度折减法的岩石破裂过程分析RFPA方法对边坡典型部位在开挖后以及其对应弱层置换工况下的破坏全过程进行计算和分析,计算结果表明,f5断层在进行置换加固处理后,边坡安全系数较未置换弱层前提高了0.403,说明在岩质边坡开挖和支护前优先进行深部软弱结构置换处理,可以大大提高工程结构的安全储备。同时,RFPA强度折减法不仅能直观再现边坡潜在滑裂面从萌生到扩展直至贯通导致边坡整体失稳的全过程,而且可以得出边坡安全系数。研究结果对于边坡工程实施前稳定性评价和施工工序具有一定的参考价值。     

岩质边坡动态施工过程稳定性评价的强度折减有限元法

采取该弹塑性有限元程序,在考虑施工爆破、岩体节理影响的条件下,对常－张高速公路的重点边坡的施工过程进行了模拟,分析了开挖过程中,岩体的变形和应力状态及屈服状态,并用降低材料强度储备的有限元强度折减法,根据边坡岩体单元的屈服连通程度和关键部位的位移变化对高边坡的整体安全系数进行了研究。通过对重点边坡K123的分析表明,边坡在其施工过程中是稳定的。     

平行F42-9发育的结构面对锦屏水电站高边坡稳定性的影响

锦屏一级水电站左岸高边坡F42-9断层及煌斑岩脉组合的滑块对左岸缆机平台及拱肩槽边坡的稳定性起到控制性的作用。针对F42-9断层两侧平行结构面的发育程度,进行了锚固边坡开挖过程中的弹塑性力学行为分析。结果表明：平行于F42-9断层发育的结构面使锚固边坡岩体的性状急剧下降,现有的加固方案无法满足边坡稳定性的要求。建议根据边坡及抗剪洞开挖过程中揭露的地质信息,及时制定合理的边坡加强、加固措施。     

大型地下洞室群开挖支护弹塑性损伤优化研究

正在设计施工的某大型水电站地下洞室群地质条件复杂,其开挖支护方案对围岩稳定性非常重要,因此,对支护方案进行优化研究非常必要。为更真实地模拟岩体的力学特性,研究施工过程中岩体的损伤破坏,根据不可逆热力学理论建立了弹塑性损伤模型和损伤演化方程,并编制了三维弹塑性损伤有限元程序D-FEM,具有模拟开挖与支护、计算速度快、群组功能等特点。建立大型地下洞室群三维数值模型,将通过实测地应力反演的应力作为初始地应力。采用D-FEM模拟了不同支护方案洞室群的施工过程,通过分析洞室围岩的应力、位移和破损区,支护方案2的支护效果最好,建议采用此方案。考虑岩体损伤演化后与FLAC3D塑性区相比,洞室群边墙中部的破损区显著增加,因此,程序可应用于地下工程的稳定性分析     

考虑岩体开挖卸荷边坡岩体质量评价

正确评价开挖后岩体质量并对其进行分类,对研究岩石边坡开挖卸荷后的稳定性有十分重要的意义。以某水电站坝肩高边坡开挖工程为背景,运用卸荷岩体力学的理论与方法,对坝肩边坡开挖岩体进行三维有限元分析。根据边坡岩体开挖后应力应变场的动态变化情况,确定岩体开挖卸荷后质量损伤劣化程度,并根据岩体开挖卸荷后的力学参数,采用RMR法对开挖后的边坡岩体质量进行评价。结果表明,边坡岩体RMR值随开挖后卸荷量的增大基本呈线性递减趋势,进而考虑开挖卸荷影响因素,修正了RMR法中的评价参数,为以后用该法评价开挖后的岩体质量提供参考。     

锦屏一级水电站左岸坝肩边坡施工期稳定分析

锦屏一级水电站左岸坝肩高陡边坡地质条件复杂、主要发育有f5、f8、f42-9断层,煌斑岩脉X,顺坡卸荷裂隙及深部裂缝等结构面,其中断层f42-9、煌斑岩脉X和深部裂缝SL44-1组合形成的左岸坝头拉裂变形体,在边坡施工期的稳定性问题突出,特别是当边坡开挖至1 780 m高程时拉裂变形体前沿剪出口阻滑岩体被完全挖除,f42-9断层在开挖坡面出露,拉裂变形体稳定条件恶化,稳定性急剧下降。采用考虑开挖过程的有限元强度折减法分析开挖边坡在施工期的稳定性,并提出了一种新的边坡失稳判据：通过滑体内关键部位测点水平位移随折减系数的变化率,即水平位移增量与强度折减系数增量之比值 和强度折减系数 关系曲线的突变点来确定边坡的临界失稳状态。通过与其他边坡失稳判据相比较,验证了该判据的合理性和实用性,同时基于该判据计算了边坡开挖加固至不同高程下的稳定安全系数,合理评价左坝肩边坡施工期的整体稳定与安全性。     

The Dynamic Evaluation of Rock Slope Stability Considering the Effects of Microseismic Damage

A state-of-the-art microseismic monitoring system has been implemented at the left bank slope of the Jinping first stage hydropower station since June 2009. The main objectives are to ensure slope safety under continuous excavation at the left slope, and, very recently, the safety of the concrete arch dam. The safety of the excavated slope is investigated through the development of fast and accurate real-time event location techniques aimed at assessing the evolution and migration of the seismic activity, as well as through the development of prediction capabilities for rock slope instability. Myriads of seismic events at the slope have been recorded by the microseismic monitoring system. Regions of damaged rock mass have been identified and delineated on the basis of the tempo-spatial distribution analysis of microseismic activity during the periods of excavation and consolidation grouting. However, how to effectively utilize the abundant microseismic data in order to quantify the stability of the slope remains a challenge. In this paper, a rock mass damage evolutional model based on microseismic data is proposed, combined with a 3D finite element method (FEM) model for feedback analysis of the left bank slope stability. The model elements with microseismic damage are interrogated and the deteriorated mechanical parameters determined accordingly. The relationship between microseismic activities induced by rock mass damage during slope instability, strength degradation, and dynamic instability of the slope are explored, and the slope stability is quantitatively evaluated. The results indicate that a constitutive relation considering microseismic damage is concordant with the simulation results and the influence of rock mass damage can be allowed for its feedback analysis of 3D slope stability. In addition, the safety coefficient of the rock slope considering microseismic damage is reduced by a value of 0.11, in comparison to the virgin rock slope model. Our results demonstrate that microseismic activity induced by construction disturbance only slightly affects the stability of the slope. The proposed feedback analysis technique provides a novel method for dynamically assessing rock slope stability and can be used to assess the slope stability of other similar rock slopes.     

佛子岭抽水蓄能水电站地下厂房施工开挖过程的FLAC3D数值模拟

选取佛子岭抽水蓄能水电站地下厂房区,采用三维快速拉格朗日法（FLAC3D）模拟施工开挖过程,研究了洞室群围岩的开挖变形形态和应力状态,分析了围岩和调压井高边坡在自重荷载作用下的开挖稳定性。通过对地下厂房洞室群区的加固处理,分析了围岩在加固后的力学特性。利用FLAC3D程序的Ubiquitous模型,引入了一组主要节理裂隙,分析了此组节理裂隙对地下洞室群围岩的开挖变形及整体稳定性的影响,并与无节理裂隙的数值模拟结果进行对比,综合评价了节理裂隙对洞室群围岩稳定性的影响。