岩体结构稳定分析原理和方法

工程实践表明,在边坡、地基或地下工程岩体中几组地质结构面和临空面的组合往往构成可能失稳的岩石结构体、存在向临空面运动的可能性、影响到工程岩体的稳定性。这时必须针对这种可能失稳的结构体进行分析,采取必要的加固或处理。关于岩石结构体的稳定分析,文献中已有一些报导,但偏重于图解和计算方法、一般是针对特定单一块体的解析,仅应用于边坡工程。     

金属矿山矿块单元结构体组合关系研究

在岩体结构分析中常用表面迹长或其演算值表征结构面延展性,可能存在结构面的过度切割或是结构体识别不全面等问题。基于结构面表面迹长l,对其延展性进行概率分析,推导出结构体形成的概率计算式,给出不同结构面延展性下的结构体组合分类。以铜坑矿锌多金属矿体地下开采工程为背景,选择+255m中段3~#矿块单元为试验区,开展采场和矿柱区域各种可能性的结构体组合关系研究。结果表明,圆盘结构面延展性最大概率区间为[0.5l,0.8l];可将结构体组合分为最小限定组合、最大限定组合以及可变组合3种类型;试验区采场和矿柱区域存在不同的结构体组合形式,其中D6结构体区域应在开挖后及时支护,工程中应尽可能辅以多种岩体结构监测手段,以便更精确地推演出结构体组合真值。研究成果可为区域岩体的结构体组合关系分析提供参考。     

基于结构面网络模拟的桥基岩体空间状态分析

分析结构面在岩体中的分布和组合特征是研究岩体稳定性的前提。根据结构面网络随机模拟方法,通过对岩体表面结构面的测量,可以建立岩体结构面空间分布的概率统计模型,从而确立了岩体结构面的网络结构模型。在此基础上分析了局部临空块体的空间几何形态,指出了块体的可能破坏形式,从宏观角度对块体系统整体稳定性进行了预测。     

弯曲结构面几何条件的图解方法及其应用

分析岩体和山体稳定性的主要问题也就是确定结构面及临空面之间的相对位置关系及组合方式。坐标投影作图法是一种以正投影为基础,以分析岩石工程中结构面的几何关系及由其切割出来的块体的稳定性为目的的图解方法。对于弯曲结构面,采用“以直代曲”的原理,将其简化为有限个小平面的集合体进行分析。以蛇蟠岛国际旅游度假村清风洞室群1号洞为例,采用坐标投影作图法对弯曲结构面进行分析,来解决弯曲结构面几何条件的描述和确定问题。     

等参数节理单元及其应用

岩体中必然存有各种结构面,这些结构面使岩体的性状变得十分复杂.通常岩体中的节理、软弱夹层等是岩体相对薄弱的部分,因此对于岩体工程,例如水工建筑物的抗滑稳定、矿山边坡和路堑边坡以及地下洞室的稳定性,它们往往起着控制作用.这些年来,人们对岩体软弱结构面的研究愈来愈重视,国内、外开展了大量的现场和实验室试验以及模拟分析工作,积累了宝贵资料.     

岩体结构分形及应用研究

岩体结构包括两个基本要素:结构面和结构体。通过分形理论研究岩体结构,得出结构面和结构体分布具有分形特征。根据结构网络图,可分别求出结构面和结构体的分形维数D_(PF)和D_(VF)。结构面分布分形维数D_(PF)越大,反映结构面分布越复杂,优势面(南京大学罗国煜教授提出)发育的方向范围就越大,相应地岩休质量就更差;结构体分布分形维数D_(VF)越大,反映结构体大小分布的状况是大的结构体所占分量趋于增加,结构面的密度、迹长、总面积趋于变小,则岩体质量趋于变好。最后指出结构面和结构体分布分形维数是决定岩体质量的两个指标,是对岩体质量进行评价的合适指标。     

地震荷载作用下危岩体边坡动力响应及失稳机理探讨

采用连续介质快速拉格朗日分析方法,模拟了含单一顺坡向结构面的危岩体边坡在地震荷载作用下的动力反应。基于时程分析法,分析了其动力响应规律,并简单探讨了失稳机理。发现了危岩体边坡的加速度和速度存在竖直放大效应和临空面放大效应。受结构面的影响,加速度、速度、位移和剪应力等的不连续现象明显,危岩体边坡的水平位移峰值在结构面以下向上逐渐减小、跨过结构面时突然增大、在结构面以上又向上逐渐减小,而危岩体上的位移放大系数明显比母岩上的大。有助于进一步研究结构面的动力特性和危岩体边坡的动力失稳机理。     

单轴压应力下砂岩岩块的变形和破坏研究

一、研究的目的和内容重视宏观的和微观的地质因素的岩体力学试验研究,有助于较真实地解释和确定岩块和岩体的变形、破坏的机理和力学的宏观现象,可以为选择和建立它们的破坏准则和强度理论,进行地壳岩体和工程岩体的稳定性分析评价等提供有用资料. 岩体是由宏观的结构面和结构体所构成,是地质体的一部分.岩体中包含着岩块.岩块和岩体的建造和改造决定了它们的物质组成和结构构造.     

带结构面围岩山岩压力计算探讨

岩体内存在着节理、断层、软弱夹层、岩层层面、片理、片麻理等各种结构面,结构面的不同组合,形成了形状不一、规模不等的各种结构体。给出了两组同倾向结构面、多组同倾向结构面、两组反倾向结构面,在不同倾角组合、不同计算条件下山岩压力的计算模式,并进行了比较分析,得出了有益的结论。     

高陡岩质边坡稳定性三维离散元分析

某高陡岩质边坡地质条件复杂、软弱结构面发育、开挖高度大、坡度陡、临空面多,为边坡变形提供了有利的空间,边坡多处出现失稳破坏迹象。通过对边坡工程地质条件调查,岩体结构特征和边坡开挖等影响因素的分析,认为边坡变形主要发生在强风化强卸荷岩体内,受软弱结构面的控制比较明显,表现为结构面组合控制的块体变形失稳破坏模式。采用3DEC数值模拟软件,模拟了边坡开挖后坡体变形特征,数值模拟结果表明,边坡浅表层块体以及控制性块体稳定性差,可能导致边坡产生整体失稳。     

裂隙岩体边坡稳定性分析方法

岩石边坡，尤其是裂隙岩体边坡稳定性分析应考虑岩体中结构面的产状、性质和发育程度。对随机发育的岩体结构面，赤平极射投影是确定优势结构面及分析边坡潜在破坏模式的基础。以某电厂高100m以上岩石高边坡为例，介绍了采用赤平投影图解法及极限平衡法，进行岩体边坡稳定性分析的方法。     

柱状节理玄武岩隧洞破坏模式及其力学机制模拟

柱状节理岩体由于其内部赋存大量的隐节理面,开挖卸荷后极易出现隐节理面开裂松弛等特征,导致其破坏模式异于一般岩体。其破坏模式主要受到异常发育的节理面和较高地应力的共同作用影响。由于柱状节理岩体节理面发育,岩体结构控制型破坏占主要部分,包括单临空面节理面滑移（塌方）、多临空面节理面滑移（塌方）、与错动带、断层等弱面相组合的坍塌等破坏模式;应力控制型破坏主要为河谷侧顶拱喷层开裂;应力-结构面型破坏主要为岩性交界处的节理岩体塌落等。柱状节理岩体表层主要发生柱内竖直隐节理面和柱间节理面的拉破坏,而围岩内部的柱状节理主要发生柱间节理面的剪切破坏。因此,现场柱状节理的支护也应主要包括两个方面：以喷射混凝土钢纤维来阻止柱状节理岩体表层的张性开裂,以系统锚杆来控制柱状节理岩体内部的剪切破坏。     

不连续面激活与巷道围岩破坏区关系的探讨

岩体的破坏往往是其中不连续面滑移与扩展的结果。在不连续面有效剪应力概念的基础上,提出了巷道临空不连续面激活的观点。分析了圆形断面巷道围岩中临空不连续面的激活深度,认为不连续面的激活深度与其倾角及抗剪强度有关,其中,抗剪强度对激活深度的影响较大,同样倾角的不连续面在巷道不同部位的激活深度也并不相同。采用岩体断裂力学的理论,分析了临空不连续面横向翼形裂纹扩展的模式,认为产生翼形裂纹最大可能的部位就是激活临界点。因此,巷道围岩中最大可能的破坏区深度即为不连续面的激活深度。     

深切河谷岩体结构的表生改造

岩体结构的表生改造是指河谷下切过程中,由于应力释放,岸坡岩体将向临空面方向发生卸荷回弹变形,谷坡应力场产生新的调整,伴随这一过程岩体结构所产生的一系列新的变异或变化。岩体结构的表生改造一般具有两类形式,即原有构造或原生结构面的进一步改造,或新的表生破裂体系的形成。其结果是在河谷岸坡一定深度范围内,形成类似于地下硐室围岩“松动圈”的岸坡卸荷带,从而恶化岩体的工程性状,降低结构面强度,对工程具有明显的     

冻融风化边坡岩体质量评价体系研究

乌鲁木齐-尉犁高速公路是连接天山南北的重要通道,翻越天山公路沿线将产生大量的工程边坡,如何快速、准确地评价高寒地区现有边坡的稳定性,以及后续建设过程中对边坡稳定性的影响,直接关系到线位选择、工程量及投资估算量。基于岩体基本质量,选取边坡岩体结构面与边坡临空面组合因素、水文条件作为主要影响因素对现有边坡岩体质量进行修正,构建了现状的边坡岩体质量评价体系（TBQ）。在此基础上,考虑了大温差及水文条件造成的冻融风化作用、地震影响以及开挖方式等因素,构建了边坡岩体稳定性的预测评价体系（TFBQ）,对于完善高寒地区边坡质量评价体系具有重要的研究意义。通过运用该体系对项目区边坡进行了稳定性评价及预测适用性分析,取得了较好效果。     

黄河上游某电站岸坡Ⅲ#结构体稳定分析

黄河上游某电站Ⅲ#结构体位于坝后左岸岸坡，发育位置较高，且呈两面临空状态。结构体的边界主要由几条较大的断层构成，目前已有变形迹象。在电站建成并正常运行后，由于结构体会受到泄流雨雾的影响，其稳定性状况如何将直接影响电站的正常运行。文章根据结构体的边界条件及变形破坏特征，分析了结构体的稳定状况及可能的失稳方式。根据工程地质类比法及室内试验给出了各软弱结构面的力学强度参数，利用极限平衡原理对结构体在各种工况下的稳定性进行了评价。结果表明，Ⅲ#结构体的稳定状况较好，只需对表部岩体进行处理就可达到长期稳定的效果。     

达县城区立石子危岩形成机制分析及稳定性评价

达县城区立石子危岩位于红旗桥一达县中学一带,草街子街道南西侧斜坡的中上部,危岩体共有3处,即W1～W3,平面上大致呈不规则三角形分布．总方量2620m^3。危岩体所处的斜坡由砂泥岩互层组成,在州河河流下蚀过程中逐渐形成高陡的临空面,泥岩在上覆坚硬砂岩压力作用下向临空方向塑流挤出,泥岩水平位移大于砂岩．导致砂岩层内产生拉裂,坡体内出现多组节理面,坡体前缘最先出现变形岩体局部坠落。通过对各个危岩体节理面的统计分析,其组合均有多组控制危岩体滑移坠落的结构面。W1、W2为滑塌式危岩体,W3为坠落式危岩体。在天然状态下。除W1危岩体处于基本稳定状态外,其余工况下各危岩体均处于潜在不稳定一不稳定状态。     

岩体结构面新型本构模型研究

对于涉及需要单独考虑岩体结构面的工程岩体结构分析,采用能反映岩体结构面主要力学特性的合理的本构模型是取得合理解答的关键问题之一。针对在经典连续介质力学理论框架内建立岩体结构面本构模型的缺点,基于岩体结构面的实际受力变形特性,采用直接法建立了一种新型岩体结构面本构模型。所建立的模型依据岩体结构面切向应力变形曲线及剪胀曲线的实际特征,将其分为峰前线性段、峰前非线性段以及峰后软化段,并分别给出了用于描述岩体结构面变形和强度等主要力学特性的数学模型,进而推导建立了结构面各变形阶段的增量型本构模型。最后,编写相关计算程序,采用所建立的新型本构模型以及被广泛采用的Plesha模型对经典的岩体结构面直剪试验成果进行拟合分析。结果表明,所建立的新型本构模型能更为合理的描述岩体结构面的主要力学特性,且模拟能力优于Plesha模型     

甘肃北山花岗岩岩体结构面粗糙度系数（JRC）研究

岩体结构面表面形态研究对岩石工程结构体强度及变形特征研究评价具有重要的指导意义.文章评述了现有岩体结构面粗糙度系数(JRC)的各种测定方法及存在的问题,分析了在高放废物处置库预选场址甘肃北山花岗岩地区,用"简易纵剖面仪"进行地表岩体及钻孔岩心裂隙结构面JRC的测量结果.     

三组结构面状态下不同产状结构面的力学效应研究

本文分析了三组结构面产状模型力学实验结果, 揭示了这种组合条件岩体中产生压剪区、张剪区及结构面、结构体的多种变形成分, 也揭示了压剪区和张剪区形成机理、及三组结构面组合下结构面产状的力学效应。