某电厂铁路边坡稳定性分析

本文以某电厂铁路沿线边坡为研究对象,采用有限元法结合极限平衡法分析了边坡稳定性。通过有限元分析,给出了边坡岩体应力及应变分布,分析表明,边坡岩体加荷后未发现大剪应变的贯通区。刚体极限平衡法评价了沿节理滑动的边坡稳定性,三个剖面边坡稳定性系数均大于1.4。安全系数均符合相关规范要求,计算结果为边坡加固设计提供了重要依据。     

滑坡稳定性分析与安全系数取值研究

在地质灾害中,滑坡灾害分布最广、发生频率最高、危害最大,是我国地质灾害防治的主要对象。滑坡研究的主要任务之一是稳定性分析。论文针对三板溪水电站进水口滑坡和水布垭水电站大岩淌滑坡,分别采用刚体极限平衡法、块体单元法、有限单元法对稳定安全系数和条间推力分布曲线进行分析和比较,研究各种方法的差异和计算精度,以及各种方法稳定安全系数的取值标准,希望为水利水电工程边坡设计规范有关有限单元法、块体单元法条目的编写和相应的允许安全系数取值标准的制定提供一定的参考。研究结果表明:①块体单元法计算的安全系数与刚体极限平衡法计算的安全系数可以采用相同的取值标准,而有限单元法计算的安全系数取值标准可适当降低;②块体单元法计算的条间水平推力、条间剪切力与刚体极限平衡法(尤其是Sarma法)计算的条间水平推力、条间剪切力非常相近,有限单元法计算的条间水平推力、条间剪切力较小;③分析方法、力学模型与参数取值应与安全系数取值标准相匹配。     

多层软弱夹层边坡岩体破坏机制与稳定性研究

以大量的实际工程为基础,基于Sarma极限平衡法和有限元强度折减法探讨层状岩质边坡在不同岩层倾角θ、边坡坡角β、结构面间距h条件下的安全系数与破坏面位置的变化规律,揭示复杂多层软弱夹层边坡岩体的破坏机制及稳定性特征。结果表明：不同θ条件下边坡岩体失稳机制和破坏面位置不同,随着θ的增大,破坏机制表现为滑移破坏→滑劈破坏→崩塌破坏→倾倒破坏→滑移破坏;当β、h一定时,直立层状边坡的稳定性略大于水平层状边坡,反倾向边坡的稳定性明显大于顺层边坡;β直接影响边坡岩体破坏特征,当β由30°增大至60°时,顺层边坡的安全系数约降低53%;反倾向层状边坡的安全系数约降低40%;h对边坡岩体破坏机制的影响较小,但对稳定性的影响较大,建议工程实践中加强密集结构面岩质边坡的监测和加固工作。     

基于离散元的边坡矢量和稳定分析方法研究

基于离散元方法对获取的块体单元、节理的应力场处理后得到坡体整体应力场,结合矢量和法安全系数的定义提出了一种边坡稳定性分析方法即VSM-UDEC法。首先通过滑块试验验证了多种情况下UDEC接触应力计算和单元应力的精确性,结果表明,UDEC接触应力和块体单元应力的精确程度很高（接触应力相对误差基本低于0.2%）,能够满足矢量和安全系数计算要求。采用VSM-UDEC法分别对直线型滑面和圆弧型滑面算例进行了分析,并与相应的理论解和严格极限平衡法（Morgenstern-Price法）进行了对比。结果表明,对于直线型滑面VSM-UDEC法安全系数与理论解几乎相同,而对于圆弧型滑面该方法与极限平衡法结果基本一致。最后将VSM-UDEC法运用到锦屏I级水电站左岸边坡工程实例中,结果表明,假设块体为刚体时VSM-UDEC法安全系数与极限平衡法（Sarma法、Morgenstern-Price法）结果吻合较好,此外,VSM-UDEC法能够考虑坡体内结构面对稳定性的影响,较极限平衡法更能反映边坡的变形分布情况。鉴于UDEC在模拟边坡破坏方面优点较多且矢量和法安全系数物理意义明确,VSM-UDEC法有望在边坡稳定性分析中有较好的应用前景。     

基于多重网格法的边坡稳定分析

边坡稳定分析的刚体极限平衡法不能很好反映岩体中实际的应力分布,而基于有限元的边坡稳定分析方法很难得到一个明确的滑动安全系数.为了解决这些问题,采用多重网格法,分别建立用于有限元计算的结构网格和用于计算滑面稳定安全系数的滑面网格,可以方便地获得任意滑面或滑块的稳定安全系数,从而将非线性有限元方法和极限平衡分析结合起来,充分考虑了变形和岩体弹塑性应力调整对边坡稳定的影响.将该算法集成到三维非线性有限元程序TFINE中,在分析网格密度对结果精度的影响的基础上,应用于锦屏高边坡的稳定分析中.结果表明,该方法是一种有效的边坡稳定分析方法,更符合实际情况.     

非线性破坏准则下边坡稳定性极限分析斜条分法

考虑坡顶均布荷载和地震效应典型情况下,将边坡滑体进行任意斜条块划分,建立了具有倾斜界面的多块体破坏模型。基于极限分析上限法和非线性摩尔-库仑破坏准则,考虑岩体内正应力的不均匀性,引入多点切线法和强度折减法推导得出边坡临界破坏状态下的安全系数Fs通用计算公式。采用序列二次规划法对安全系数Fs的目标函数进行最优化计算,并与既有研究成果进行对比分析,其结果具有较好的一致性,相对误差不超过3.565%,表明了该方法的正确性。同时对比传统单点切线法计算结果,多点切线法较单点切线法获得的边坡安全系数值偏小,表明了多点切线斜条分法偏于保守,是安全的。参数分析表明坡顶均布荷载、地震效应和非线性参数均对边坡安全系数及潜在临界滑裂面有重要影响。多点切线法引入非线性摩尔-库仑破坏准则对边坡进行稳定性极限分析,为相关研究人员提供了一种新的思路与方法。     

基于强度折减法的顺层路堑边坡土钉墙支护结构稳定性分析

将非线性有限元分析和极限分析相结合形成强度参数折减有限元法,可以灵活地分析强度不均匀顺层路堑边坡支护结构稳定性问题。将岩体力学理论、非线性有限元分析技术和强度折减系数法相结合,对顺层岩体路堑边坡稳定性进行分析。在对密集假设节理有限元模拟中,假设节理在岩体内连续分布,采用连续介质力学方法建立密集分布节理岩体材料模型。采用强度折减系数法计算岩体结构安全系数,建议采用给定的岩体强度参数计算节理岩质边坡开挖、支护完毕后的内力,再逐渐降低岩体强度参数进行岩体边坡非线性有限元分析,直至岩体边坡达到极限状态,从而求出岩质边坡安全系数。采用该方法对渝怀铁路梅江河右岸DK409+989.4～DK410+020段顺层路堑边坡土钉墙支护结构稳定性进行分析,分析结果表明：采用土钉墙支护后的节理边坡塑安全系数为2.3,支护后的岩质边坡处于稳定状态;土钉墙潜在破裂面为岩体弹性区和塑性区的交界面,与测试得到的各排土钉拉力最大值位置一致。     

大连船用阀门厂厂区边坡稳定性评价

拟扩建新厂区边坡岩体类型为Ⅳ,边坡工程安全等级为二级,该岩体可见共有六组节理发育。外倾节理一组,产状为280°~300°∠42°~75°与边坡坡向277°几乎一致,经计算边坡稳定性系数均小于1.30,为不稳定边坡。经分析拟建边坡小于40°时趋于稳定,大于40°时为不稳定边坡。     

基于矢量和分析方法的边坡滑面搜索

基于力是矢量这个基本概念,给出了边坡矢量和法安全系数的矢量表达式。在边坡荷载已知的情况下,运用有限元法计算得到边坡真实的应力分布状态,使用矢量和法安全系数并采用优化算法中的直接法搜索边坡的临界滑面。计算结果表明,使用矢量和分析法搜索得到的临界滑面位置与极限平衡法得到的滑面位置基本吻合,且安全系数相对误差最大为2.09 %,验证了该方法在边坡稳定分析中的合理性与可靠性。矢量和分析方法与基于强度储备安全系数的分析方法不同,具有明确的物理和力学意义,且不需引入过多假设,公式简洁,易于进行三维边坡稳定分析,不需进行迭代计算,可在工程实际中得到广泛的运用。     

岩坡平面滑移分析的零力分块方法

采用常规的刚体极限平衡方法对岩坡稳定性进行评价的主要缺点之一,就是对整体评价的结论掩盖了岩体内部潜在危险区和相对稳定区的差别。文中首先研究了分块的稳定性,对剩余下滑力ei=0的单元分块给予特别注意,并称之为零力单元（分块）。对零力单元的几何特征及其实际意义进行了阐述和讨论,并指出凡对跨越零力单元的大分块或整体评价为稳定的边坡岩体,应特别注意岩体内潜在不稳定区。文中进一步研究了作者称之为零力边界B0的问题。若岩体内存在零力单元（分块）,当整体安全系数大于1（意味着岩体是稳定的）时,将存在一个零力右边界,其左侧（边坡临空一侧）岩体分块具潜在不稳定性;当整体安全系数小于1（意味着岩体是不稳定的）时,将存在一个零力左边界,其右侧岩体分块,在一定条件下是相对稳定的。在上述指导思想下,最后作者具体研究了陡坡极限高度的预测问题。     

河北小山火山的地磁场分布特征及其地质意义

河北小山火山地处渤海之滨,是渤海西岸地壳活动最直接的证据,其典型性、多样性和自然性在国内非常罕见,具有独特的科学研究意义。该火山地质遗迹保护区基本全被第四系覆盖,而高精度磁测方法可研究第四系覆盖区地质特征,是寻找火山遗迹边界、区内典型地质构造的必要手段。本研究主要分析了小山火山地质遗迹保护区的磁场分布特征;通过对磁异常进行化极、向上延拓等处理,基本查明保护区内岩浆岩和沉积地层的分布范围,圈定了火山遗迹的边界,并推断存在多条断裂。本研究可为小山火山地质遗迹的保护工作提供可靠的基础资料,对地质遗迹景观点的划分、保护区的整体合理规划等具有重要的参考价值。     

一种基于强度折减法的次级滑动面分析方法研究

传统强度折减法通常对整个边坡区域进行折减,因而只能得到最小安全系数及对应的最危险临界滑动面。但在工程实践中,边坡的治理范围不能局限于最危险滑动面所包围的区域,不满足规范要求的次级滑动面范围内的坡体亦应得到治理。为了克服传统强度折减法在搜索次级滑动面方面的缺陷,提出了一种新的强度折减法。一般而言,边坡的屈服区域主要集中在滑动面两侧附近,形成一个沿滑动面分布的剪切破坏带,因此,在用强度折减法进行边坡稳定性分析时,只需对剪切破坏带范围内的局部坡体进行折减,则可得到该滑动面的安全系数和滑动面。基于以上认识,假设剪切破坏带沿对数螺旋曲线分布,不断调整对数螺旋曲线的形状以得到不同范围的剪切破坏带,对各种不同的剪切破坏带范围内的坡体进行局部折减计算,即可得到不同的安全系数及对应的滑动面。通过两个边坡算例（单台阶、双台阶）验证了该方法的可行性,并最后讨论了剪切破坏带的宽度对结果的影响。两个算例的计算结果表明,该方法不仅可以得到最危险临界滑动面,亦可得到任意安全系数对应的滑动面。     

秦山三期核电工程反应堆地段节理裂隙模拟

以秦山三期核电工程反应堆地段作为研究对象 ,针对节理裂隙在岩体中的分布具有随机性的特点 ,运用随机方法对其分布规律进行了研究。根据实测的节理裂隙产状、间距及迹线长度 ,推断节理裂隙概率分布特征。同时充分考虑到节理裂隙分布的不均匀性和方向性等特点 ,采用非平稳态随机过程模拟节理裂隙间距 ,通过 Monte- Carlo方法得到等效的节理裂隙网络。根据统计和拟合的结果 ,对反应堆地段岩体的节理裂隙进行了评价。     

边坡稳定及加固分析的有限元强度折减法

将强度折减理论应用于土质边坡稳定及加固的弹塑性有限元分析中,提出了以某一幅值的总等效塑性应变区,从坡脚到坡顶贯通时为边坡破坏的标准,不但物理意义很明确,而且可以根据边坡临界破坏时的等效塑性应变区确定滑动面位置,并认为此前的折减系数即为边坡的安全系数。对某供水改造工程中边坡的稳定性分析及加固计算表明：该破坏判别标准是适宜的,能够在工程实际中加以运用。     

大地电磁资料的分形特征

分形理论是研究一类无规则、非线性但具有自相似性的无序系统。这个无序系统的维数一般是分数。分数维的大小可以反映系统的复杂性，揭示系统的本质规律。本文利用功率谱分析法来揭示大地电磁资料的分形特征，并简单分析分数维在大地电磁中的地质意义。发现当地下电性分布均匀时，电、磁场分量的自功率谱都服从对数坐标轴上的线性分布；而遇到电性不均匀体时，功率谱的线性发生畸变。     

河南省崤山地区金银矿床控矿构造特征与成矿模式

崤山位于华北陆块南缘,是河南省重要的有色金属成矿区。为进一步明确崤山地区控矿构造特征,分析探讨成矿就位机制,指导崤山地区中深部地质找矿工作,本文对崤山地区矿床地质特征、构造性质等要素进行了分析研究,将崤山地区控矿构造分为拆离断层控矿构造、韧性剪切带控矿构造和张扭性断裂控矿构造三类。①拆离断层沿太古界太华岩群的结晶基底与中元古界熊耳群盖层间发育,带内发育糜棱岩,崤山北部主要含矿石英脉多发育在紧靠拆离断层带下盘的太华岩群中,矿体就位于拆离剪切形成的拆离断层及其次级断裂带中;②韧性剪切带主要位于崤山中西部和北部,早期呈压扭特性,发育绿泥片岩质初糜棱岩、糜棱岩、花岗质超糜棱岩等,申家窑韧性剪切带晚期表现为张性特征,在其下盘发育有多组与其走向一致的羽列状次级断裂构造,矿体就位于韧性剪切带及其下盘羽状次级断裂带中;③张扭性断裂多发育于崤山中东部,断裂内充填有含金石英脉条带,围岩中多具绿泥石化、绿帘石化、钾化、黄铁矿化等,矿体就位于张扭性断裂带中。按照岩体、构造对成矿的作用关系,建立了崤山地区以深源岩浆为流体、以构造侵位为空间的"双控"成矿模式,指出韧性剪切带、拆离断层带中深部及其次级断裂带是寻找脉型金银矿床的有利地段,燕山期中酸性侵入岩体周缘有斑岩型铜钼矿成矿潜力。     

有限元强度折减法计算边坡稳定的对比分析

采用目前边坡稳定性分析比较流行的强度折减法,对比研究了MIDAS/GTS、FLAC、ANSYS配合Drucker-Prager（简称D-P）屈服准则和Mohr-Coulomb（简称M-C）屈服准则时软黏土、硬黏土、弱膨胀土3种工况下计算结果的偏差。软黏土工况下D-P准则和M-C准则计算结果的偏差相对较小,当边坡土体为硬黏土时,采用D-P准则与采用M-C准则计算结果的偏差明显增加。3种软件2种屈服准则下的计算结果都反映出,硬黏土的滑动面比弱膨胀土和软黏土的滑动面浅,而且同等情况下MIDAS计算得到的滑动面比ANSYS计算得到的滑动面浅;坡度较小时FLAC（M-C）计算的安全系数比MIDAS（M-C）计算得到的大,坡度较大时则相反;坡度较小时计算过程中先出现塑性区贯通,后出现计算不收敛;坡度较大时计算过程中先出现计算不收敛,后出现塑性区贯通。坡度较小时计算不收敛时的折减系数与出现塑性区贯通时的折减系数差别较大;坡度较大时这一差别较小,甚至计算到不收敛时塑性区仍未贯通,在用MIDAS计算时这一现象反映得更加明显。     

用于地表温度场与断裂构造关系分析的分段均值法——以江山 绍兴断裂金衢段为例

提出了一种用于地表温度场与断裂构造关系分析的分段均值法。方法以已知断裂带中心线为准,向两侧一定范围作等间距划分,统计各等分带内的平均地表温度和平均距离,通过绘制平均地表温度与平均距离之间的相关性曲线来描述地表温度场与断裂构造之间的关系。在江山绍兴断裂金衢段的实际应用中,方法以Landsat 7 ETM+热红外遥感影像为数据源,描述了研究区地表温度场与深大断裂带之间的关系。认为地表温度场与北东走向的江山绍兴断裂带、常山漓渚断裂带和球川萧山断裂带的相关性明显,区域特征稳定。在各断裂带影响范围内,距离断裂带越近,地表温度越高;北西走向的淳安温州断裂带和东西走向的衢州天台断裂带均处于地表温度梯度变化带,断裂带两侧可能分属不同的地表温度场。     

瑞雷波法在建筑高边坡勘察中的应用

结合一项边坡工程实例,将瑞雷波技术应用到人工填方建筑高边坡勘察工程中,探测出边坡区基岩面埋深、风化层厚度及坡面起伏形态等,并在“重点坡段”关键位置布置钻孔,对原始坡面埋深进行了校核。结果表明,探察结果与钻探结果具有很好一致性,充分展现了瑞雷波勘探技术在建筑高边坡勘察中的可行性和有效性。     

Thermal reservoir modeling in petroleum geomechanics

Thermal oil recovery processes involve high pressures and temperatures, leading to large volume changes and induced stresses. These cannot be handled by traditional reservoir simulation because it does not consider coupled geomechanics effects. In this paper we present a fully coupled, thermal half‐space model using a hybrid DDFEM method. A finite element method (FEM) solution is adopted for the reservoir and the surrounding thermally affected zone, and a displacement discontinuity method is used for the surrounding elastic, non‐thermal zone. This approach analyzes stress, pressure, temperature and volume change in the reservoir; it also provides stresses and displacements around the reservoir (including transient ground surface movements) in a natural manner without introducing extra spatial discretization outside the FEM zone. To overcome spurious spatial temperature oscillations in the convection‐dominated thermal advection–diffusion problem, we place the transient problem into an advection–diffusion–reaction problem framework, which is then efficiently addressed by a stabilized finite element approach, the subgrid‐scale/gradient subgrid‐scale method. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.