京广铁路K1219路基土质边坡深层滑移失稳机制与整治对策

为研究土质边坡深层滑移失稳机制, 以京广铁路下行线K1219+000处路基边坡失稳为例, 通过现场调查测绘、工程地质钻探、原位试验和室内试验、深部位移监测和数值模拟等手段, 详细研究了该土质边坡变形破坏特征、地质力学过程和失稳模式。结果表明: 路基边坡表面裂缝宽度及深度呈坡顶至坡脚逐渐变浅变窄, 变形具有一定的旋转性, 牵引式特征明显, 属于深层滑移拉裂式失稳; 土质边坡经历了因坡脚开挖、抽水引起的应力场和渗流场重新分布阶段、雨水入渗软化导致下滑力不断增大而滑面逐渐迁移扩大加深阶段以及支挡结构抗力失效阶段3个地质力学过程, 其失稳模式包括浅层滑移、浅层滑面向深层迁移、动荷载触发深层滑移失稳3个阶段。在此基础上, 综合确定了滑面位置, 并通过反演方法确定了滑面力学参数。研究采用了刚架式双排抗滑桩的整治方案, 通过理论计算和数值分析, 边坡变形与抗滑桩变形基本一致, 且与监测结果整体吻合, 这表明土质边坡深层失稳理论分析准确且计算的力学参数科学, 整治对策稳妥、可靠。      

基于等分圆弧滑面土质边坡的稳定性极限分析方法

基于等分圆弧滑面的简化条件,采用土塑性极限分析理论,建立了土质边坡极限分析模型,并推导得到了土质边坡稳定系数计算公式。该方法考虑了圆弧滑面的内能耗散率作用和边坡土体自重荷载、地震惯性力及孔隙水压力所做的外功率作用,可以解决土质边坡稳定性分析问题,是一种改进的土质边坡稳定性评价极限分析方法。     

山东省日照市挪庄村崩塌地质灾害治理工程分析

日照市东港区后村镇挪庄村崩塌地质灾害点高差大、坡度陡,危害对象多,自1998—2021年多次发生局部崩塌,造成道路破坏及房屋受损,严重威胁着人民群众的生命财产安全。本文通过现场调查、地质测绘及工程勘察等技术手段,查清了崩塌体失稳机理的主要原因,分析了现状稳定性,通过采用圆弧滑动条分法计算,计算出边坡稳定性系数为0.761,边坡属不稳定状态。通过边坡修整、砌筑挡土墙及截(排)水沟、防护和绿化工程等工程治理措施后,对坡面稳定性进行了计算,治理后的边坡满足规范要求的稳定安全系数。地质灾害治理工程带来的经济效益、社会效益及环境效益凸显。     

高分子稳定剂生态护坡机理及其应用

针对土质边坡坡面稳定性问题,从土体改性机理出发,采用高分子稳定剂对土质坡面进行生态护坡。对自主研制的高分子稳定剂改性土的强度、抗冲刷性和植被生长等进行了室内评价,通过室内试验和微观扫描深入分析了高分子稳定剂的生态护坡机理,并通过工程实例应用进一步验证了高分子稳定剂的生态护坡效果。结果表明:高分子稳定剂可以在较大程度上提高土体的强度和抗冲刷性,同时可以促进植被的生长;高分子稳定剂生态护坡机理是通过包裹土质边坡坡面的土颗粒形成网状膜结构,提高土体的强度和抗冲刷性等性能,给坡面植被提供良好的生长环境,从而达到生态护坡的效果;工程实例验证了高分子稳定剂应用于土质边坡生态护坡的可行性,为土质边坡坡面治理提供了一条有效的解决途径。     

考虑地震危险性的倾倒变形边坡风险定量分析

风险分析与评估是解决边坡固有不确定性的重要工具, 但同时考虑外在荷载和内在岩土力学参数的不确定性, 对边坡进行系统定量风险分析的研究较少。以西藏扎拉水电站厂后倾倒变形边坡为例, 基于场地地震峰值加速度概率密度函数和不同地震峰值加速度下边坡失稳概率拟合函数, 采用数值积分计算了边坡在设计基准期的失稳概率, 并采用离散元方法对边坡失稳后的影响范围进行了数值模拟, 在此基础上进行了承灾体易损性分析及定量风险计算, 最后采用ALARP准则进行了风险评价。研究表明, 考虑地震危险性条件下, 扎拉水电站厂后倾倒变形边坡在50 a设计基准期内失稳概率为0.061 9;边坡对水电站地面厂房存在较大威胁, 相应财产风险为5 482万元; 根据ALARP准则, 边坡风险处于不可接受区, 需采取措施防范或规避风险。研究成果对于边坡治理工程决策及风险管理具有指导意义。      

软硬互层顺层岩质边坡破坏试验

软硬互层结构的顺层岩质边坡破坏类型复杂、难于防治, 针对此类边坡地质灾害易发、多发的问题, 从坡面角度、岩层倾向及组合形式、节理分布等方面进行了研究。边坡物理模型试验是揭示边坡变形破坏机理的重要手段, 基于相似理论, 以重庆市万州区孙家滑坡为工程依托, 根据滑坡区地质勘探报告设计了室内边坡物理模型试验; 试验通过顶升模型箱模拟重力加载来探究顺层岩质边坡发生破坏时, 前缘坡角和软弱夹层倾角之间的关系; 结合有限元分析软件Plaxis 2D对物理模型进行了多组数值模拟试验, 以验证软硬互层顺层岩质边坡破坏机制。试验结果表明: 对于顺层岩质边坡, 当软弱夹层的倾角在22°左右, 前缘开挖坡角58°左右时, 顺层岩质边坡容易发生滑动, 滑动面为后缘节理面和软弱夹层的贯通面。因此, 顺层岩质边坡稳定性受层面和节理面密度的控制, 当边坡含多层软弱层面时, 易沿层面和后缘节理贯通面发生破坏, 随着软弱面层数增加, 边坡稳定系数逐渐降低。研究成果可以为公路开挖切坡导致的顺层岩质边坡失稳机理研究及其稳定性评价提供理论依据, 为顺层岩质边坡失稳的预测预报提供支撑。      

用有限元强度折减法评价节理岩质边坡稳定性

以某边坡为例,论述了在ABAQUS软件中实现节理岩质边坡稳定性评价的建模过程。采用具有一定厚度的、低强度实体单元模拟节理组,按连续介质处理,节理组与岩块之间创建相互接触作用,通过不断折减结构面强度参数,以模拟达到失稳状态。通过分析坡顶典型质点场变量与X方向的位移关系,以数值计算不收敛作为边坡失稳评价标准的稳定性安全系数为1.41,以坡顶质点出现明显位移作为失稳标准的稳定性安全系数为1.32,两种判断标准均表明边坡目前处于稳定状态。通过积分等效塑性应变区演化图,模拟得到了强度折减状态下边坡失稳时的潜在滑动面,滑动面直观可视且物理意义明确,无需像极限平衡法一样要事先假定滑动面的位置和形状。     

赣南边坡变形破坏模式与防治对策

赣南地质环境复杂,沉积岩、岩浆岩与变质岩交叉并存;岩浆岩广泛分布,岩体破碎;褶皱、断裂构造发育;风化作用强烈,边坡稳定性差。研究这一地区的变形破坏模式,可以科学有效地对边坡进行防治。大量的野外调研显示,赣南边坡常见的类型主要有土质边坡、类土质边坡、岩质边坡和岩土二元结构边坡4类;赣南边坡常见的变形破坏模式主要有:沿原有结构面滑动、沿顶部拉裂-滑动、土体拉裂-崩塌、圆弧形滑动、坡面冲刷5类。沿原有结构面滑动破坏多见于岩质边坡、类土质边坡中;其余破坏模式多发生于土质边坡、类土质边坡、岩土二元结构边坡的土体部分。根据赣南边坡不同的变形破坏模式,分别提出了科学的防治对策;并针对赣南地区降雨量大、降雨持时长等特点,强调了在边坡的施工过程中应及时修建边坡排水系统,及时进行坡面防护。      

不同区域煤层开采对边坡稳定性的影响分析

下伏煤层开采对边坡的稳定性具有很大的影响,甚至是边坡失稳的决定因素。文章应用MIDAS数值模拟分析软件,分析了边坡在下伏煤层先后两块不同区域进行开挖后的应力分布特征和塑性变形情况,同时对坡体不同工况条件下的稳定性进行了计算,得出了边坡稳定性破坏主要受采空区1区的影响,采空区2区的破坏作用不大的结论。     

物质点强度折减法边坡失稳判据选择方法

用物质点强度折减法求解边坡安全系数时, 需要选择一定的失稳判据, 而采用不同的失稳判据获得的安全系数通常存在一定差异。为此, 采用物质点强度折减法对两个边坡算例进行了稳定性分析, 对比研究了文献中常用的4种边坡失稳判据(计算不收敛、特征点位移突变、塑性应变贯通及界限值判据)在计算边坡安全系数时的合理性及适用性。同时, 将Spencer极限平衡法获得的安全系数作为参考, 进一步验证了结果的合理性与准确性。结果表明: ①数值计算的收敛性不能作为边坡失稳判据; ②将特征点位移突变视为边坡失稳判据时, 获得的安全系数与极限平衡法获得的结果基本一致, 故特征点位移突变可以作为边坡失稳判据; ③塑性应变贯通和边坡最大位移随迭代时间步趋于稳定的界限值不宜单独作为边坡失稳判据。      

采煤沉陷对边坡的安全影响分析

应用山区地表沉陷预计系统,通过计算煤矿开采导致的地表变形确定了研究区开采沉陷范围,得知边坡位于煤层开采沉陷变形范围内为了进一步分析采煤对边坡失稳的贡献力量,运用MIDASGTS、GEO-STUDIO有限元分析软件,对边坡存在地下开采时不同工况条件下的稳定性作了进一步研究,从而为该区域的防灾减灾工作提供一定的科学依据。     

山东梁山石灰岩矿区矿山地质环境保护与恢复治理

以青龙山石灰岩矿区为例,从矿山地质环境问题、边坡稳定性分析、恢复治理方案、工程施工等方面对矿山地质环境保护与恢复治理进行分析探讨,总结经验,旨在最大限度的恢复原有生态环境和地形地貌景观,为同类型的矿山地质环境问题提供借鉴作用。     

基于降雨作用下滑面抗剪强度动态变化的层状边坡稳定性评价

降雨入渗对边坡稳定性具有重要影响。鉴于层状边坡在自然情况中广泛存在，因此，开展在降雨情况下的多层状边坡入渗模型及其稳定性研究具有重要意义。考虑各层土体的渗透性能差异，利用约束函数求得各层土体的有效渗透系数，并基于Ｇｒｅｅｎ－Ａｍｐｔ模型建立层状边坡入渗模型。结合非饱和土强度经验公式，推导了考虑滑面抗剪强度动态变化的层状边坡稳定性方程。最后，对深圳某边坡在不同降雨强度和降雨历时下的稳定性系数进行了计算并对结果进行了分析。结果表明，当湿润锋未达到滑面处时，边坡稳定性系数与降雨历时和降雨强度呈线性关系。考虑边坡入渗能力，提出了降雨入渗临界时间概念。在任意降雨强度下，当降雨历时小于该时间时，边坡均不会失稳。本研究可以用于指导降雨情况下层状边坡的稳定性评价。      

含优势渗流层边坡降雨入渗下的可靠度分析

含优势渗流层边坡在降雨入渗的作用下其渗流场往往具有较高的不确定性,这给边坡的稳定性评价带来困难,通常采用概率的方法解决此类问题。针对含优势渗流层边坡降雨入渗下的可靠度问题,通过将应力分析中的点估计-有限元法引入到边坡渗流-稳定性分析,提出了考虑优势渗流层渗透特性不确定性的渗流概率分析和边坡可靠度分析方法;其次以广西某含碎石夹层土坡为例,分析了降雨入渗下碎石夹层的优势渗流效应及渗流概率,并基于此开展了该边坡降雨入渗下的可靠度分析。结果表明:①含优势渗流层边坡雨水沿优势渗流层渗入坡体内部的深度显著高于沿坡面渗入的深度;优势渗流层渗透特性的不确定性对渗流结果的影响较大,使得边坡稳定性分析具有较强的不确定性;②随着雨水入渗持时的增加,含优势渗流层边坡不同滑动面的失效概率总体呈现增加趋势,最危险滑动面的位置不断向边坡下部演化;依托工程滑动面位置的预测结果与工程实际吻合;③提出的概率分析方法适用于分析含优势渗流层边坡降雨入渗影响下的稳定性问题,而且具有计算量小的优势,可作这类边坡可靠度分析的一种新方法。      

鸭塘水库红层顺层缓倾滑坡形成机制分析与稳定性评价

红层在我国分布广泛,其边坡稳定性是工程建设中经常面临的问题。红层通常孕育顺层缓倾滑坡地质灾害,具有规模大、隐蔽性强、成灾机理多样等特点。本文以醴陵市鸭塘水库滑坡为例,对其形成机制进行了分析,对其稳定性进行了评价。评价结果表明水库长期渗水是该滑坡发展的一个重要因素,其稳定性与后缘裂隙贯通率、滑带泥化率及后缘裂隙充水高度密切相关,超过临界值,坡体将会失稳。对以后红层区库区选址、设计蓄水位确定、防渗处理工作具有一定指导意义。     

爆破作用下顺层岩质边坡稳定的可靠性分析

基于可靠度理论建立顺层岩质边坡稳定的可靠性分析方法，获得顺层岩质边坡可靠指标和失稳概率的计算表达式。以某高切坡为例分析其稳定状态和失稳概率，并据此探讨不同粘聚力、内摩擦角、炸药量和爆心距条件下边坡失稳概率的变化规律。计算结果表明，粘聚力对边坡的失稳概率影响较大；随着内摩擦角的增加，边坡失稳概率近乎线性减小；当单孔药量从10 kg增大到160 kg后，失稳概率增幅97.10%；当爆心距小于20 m时，边坡的失稳概率减小的速度很快，而爆心距超过20 m后边坡失稳概率减小的幅度较小。考虑爆破振动的时效性，爆破荷载使边坡失稳概率增大49.61%，单次爆破振动的影响时间约6 s。     

基于一阶线性应变软化理论的边坡稳定性研究

在持续降雨或开挖卸荷作用下, 土体的强度指标会发生劣化, 但现今采用的边坡稳定性计算大多直接将其视为一个常数。为接近真实的边坡失稳破坏模式, 基于瑞典条分法以及一阶线性应变软化机制, 提出了一种边坡渐进破坏分析新方法, 推导出应变软化型边坡极限平衡表达式, 并获得了各破坏进度下边坡的安全系数。通过对模拟算例进行分析, 证明了条分-软化法的可靠性, 且计算结果表明渐进破坏过程中安全系数不仅取决于边坡的破坏方式与强度参数, 还与岩土体的软化模量密切相关。同时, 通过与滑坡实际案例的对比验算, 证实其强度指标存在不同的衰减系数, 即黏聚力的衰减系数大于摩擦角。从理论到应用, 最终获得的条分-软化法, 不仅考虑了岩土体的强度劣化效应以及滑动面的渐进发展, 还能有效地服务于实际工程背景下边坡的稳定性分析, 可以为滑坡的预防与治理提供指导建议。      

极限平衡方法在夏日哈木镍钴矿山拟建露天采场边坡角优化中的应用

夏日哈木镍钴矿为大型镍钴硫化物矿床,现拟建大型露天采场,边坡采用分台阶式高边坡,最高边坡高度超过600m。该工程具有开挖成本高,边坡一但失稳后果严重的特点。为此需要选择一个即节约经济成本又保障整体边坡稳定的最佳边坡角。本文采取Geostudio软件中的Slope模块极限平衡方法对拟建露天采场假设开挖边坡角的整体边坡稳定性进行分析,提出最佳设计边坡角。　本次边坡角优化的思路：首先根据场地工程地质条件和拟建边坡的高度等因素将拟建边坡划分为5个区,选择典型边坡工程地质剖面并进行工程地质岩体分段,然后通过岩石强度指标折减计算（本文采用费辛柯法、M.Georgi法和经验法）给各分段的岩体赋予凝聚力、内摩擦角等计算参数,采用极限平衡方法（Geostudio软件中的Slope模块法）对不同角度下对各分区边坡的破坏形式及安全系数进行计算,最后提出了各分区边坡的最佳设计边坡角。     

锚杆不确定性对加固边坡失稳概率的影响

为了探究锚杆不确定性对加固边坡失稳概率的影响, 建立了施加锚杆后的边坡模型, 通过以下两种途径来考虑锚杆的不确定性: 其一是假定锚杆与锚固体之间接触面上的单位表面摩擦力为对数正态分布变量, 其二是引入锚杆与锚固体之间接触面上的单位表面摩擦力衰减系数来考虑运营过程中锚杆的不确定性。采用极限平衡分析法并结合蒙特卡罗抽样法, 计算并对比分析了两种途径下锚固边坡失稳概率变化曲线, 最后以深圳假日酒店基坑边坡支护工程为例, 证明所提方法的有效性。结果表明: 对于途径一, 在相同土体统计参数下, 随着锚杆与锚固体之间接触面上单位表面摩擦力变异系数的增加, 加固边坡的失稳概率缓慢增加, 增幅介于18.03%~41.90%之间。对于途径二, 随着锚杆衰减系数自1.0逐步减小至0, 加固边坡失稳概率迅速增加, 增幅介于55.64%~124.90%之间; 在同一衰减系数下, 加固边坡失稳概率随着锚杆衰减根数的增加而增大。研究结果可以为锚杆施工与运营期间的管理提供决策支持。      

土质边坡支护工程中几种特殊情况的处理

因工程建设需要,常使某些复杂地层形成边坡.松散人工填土、砂卵石层、流砂层、淤泥层等和水害,是土质边坡支护的重点,处理不当,将导致边坡坍塌,酿成灾害性后果.土钉、锚杆是土质边坡支护工程中的有效方法,支护过程中先施工注浆土钉、后施工注浆锚杆;借用千斤顶压入钢管土钉、二次注浆等工艺措施,达到快速稳定边坡之目的.治理水害,应先查清水源,再根据具体情况分别采取堵、排、挡、滤、抽等方法,以达到永久性边坡治水的目的.支护工程中,应把握好设计、监测等环节,遇到特殊情况及时处理,避免灾难性事故发生.