桥基岸坡变形破坏机制物理模拟研究

结合某大桥桥基岸坡地质条件,采用相似原理为基础的底摩擦试验方法,定性模拟分析了在天然状态和加载条件下岸坡岩体的变形破坏过程和模式。试验结果表明：在天然状态下,左右岸岸坡岩体处于稳定状态;在加载条件下,左岸岸坡岩体稳定,右岸发育的错落体失稳,而导致整个岸坡不稳定,建议对其进行预加固或改变桥墩位置     

三峡库区巫峡剪刀峰顺层岩质岸坡破坏模式分析

剪刀峰岸坡位于三峡库区巫山县巫峡左岸,全长2.1 km。受北侧神女峰箱状背斜及南侧神女溪—官渡口向斜影响,岸坡为陡倾顺层岩质岸坡。岸坡坡度45°～89°,整体为陡坡与的陡崖复合地貌;岸坡出露的第四系地层主要为崩坡积碎块石土,出露的基岩含三叠系大冶组三段、四段及嘉陵江组一段至四段地层,地层多元化;岩组类别主要为大冶组及嘉陵江组碳酸盐溶岩组成的坚硬岩组及嘉陵江组二段岩溶角砾岩组成的较软岩组;岩体结构从极薄层至巨厚层状,岸坡地形、地层、岩组及结构复杂。岸坡上游至下游,2.1 km范围内,坡体结构变化大,岸坡变形破坏特征差异大,成因机制及破坏模差异大。根据岸坡不同的地质条件及特征,划分为6个大段、6个亚段。研究从岸坡宏观变形、破坏特征出发,将岸坡目前的变形、破坏总结为“构造切割及卸荷”“局部压裂、滑移”“地表溶蚀”“消落区岩体劣化”四个方面,并从岸坡成因机制上分析了各段的破坏模式。此外,本次研究还分析了库水位以上岸坡及库水位消落区的岩体劣化特征,从岩体劣化的角度提出了沿层面渐进式松脱滑移、沿软弱夹层溃屈滑移、沿“X型”节理滑移、沿层面倾倒溃屈四种岩体劣化及破坏类型。     

某水电站坝区崩塌体特征及影响因素分析

挽近期以来,伴随青藏高原的强烈隆升,中国西南地区河谷经历强烈、快速下切,形成西南地区所特有的高山峡谷地貌,在此过程中,河谷岸坡分别遭受垂向剥蚀与侧向卸荷作用,出现一系列浅表生结构面,将岸坡浅表部岩体切割成大小不等块体,在后期时效变形过程中以崩塌、滑坡形式失稳破坏。本文以崩塌体发育部位,堆积物岩性、块度大小、风化特征等研究为基础,结合岸坡河谷演化、构造演化历史分析,追溯形成崩塌的地形地貌、地层岩性、风化卸荷、岩体结构等河谷岸坡特征。通过上述分析,总结归纳产生崩塌的主控因素是地形地貌、岩性与岩体结构,在地形地貌适合、浅表生作用强烈的区域,岸坡岩体变形破坏也较强烈,崩塌堆积物也较发育。     

三峡库区顺层灰岩岸坡劣化−溃屈灾变机制研究

三峡库区巫峡段发现多处顺层岸坡滑移−弯曲变形迹象,库水循环涨落加剧了岸坡前缘劣化损伤与失稳破坏。以巫峡段青石 6号坡为例构建室内概化模型,开展顺层灰岩岸坡在消落带岩体劣化下的灾变机制研究。研究结果表明：蓄水前岸坡整体长期处于稳定状态。随着劣化进行,蓄水后岸坡变形加剧直至溃屈破坏,岩体劣化缩短了劣化−溃屈失稳进程。运动学分析显示,溃屈破坏时同一岩层达到速度峰值近似。岩层“弯折点”后部运动特征较为一致,前部较为离散。溃屈破坏点是岸坡能量释放的转折点和顶点;随劣化演变位移、应力逐渐递增,呈现提前破坏征兆,溃屈破坏前后应力产生“集中−释放”。整体来看,应力变化提前于位移,表明应力监测更有效。应力监测的核心在于关键区段的确定,对于劣化−溃屈型岸坡来讲,前缘“挠曲段”处应力陡增可作为岸坡临界失稳的重要表征;“劣化−溃屈”演化进程中后缘推挤始终存在,它是岸坡灾变的前提。但岸坡失稳的主导因素却是消落带岩体持续不断的劣化。青石 6 号坡当前处于向强烈弯曲隆起演化进程中,由于消落带岩体持续劣化,可能由稳定/基本稳定逐渐演变为欠稳定状态。     

三峡工程库区岩溶岸坡岩体劣化及其灾变效应

三峡工程库区175 m试验性蓄水10多年后,峡谷区岩溶岸坡水位变动带岩体劣化强烈,新生或加速形成了大量地质灾害,引起研究人员和政府的广泛关注。文章从微细观到宏观、由点到面,采用野外调查、室内试验分析了三峡库区岩溶岸坡岩体劣化及其灾变效应。野外调查显示,溶蚀岩体劣化集中发育于三峡、大宁河等干支流峡谷区域,其中以巫峡共约10 km长的岸坡最为典型。溶蚀岩体劣化机制包括以机械搬运为主的物理机制、以溶蚀/溶解为主的化学机制和以应力腐蚀断裂为主的力学机制。岩体劣化导致溶蚀岩体结构降级,岸坡局部持续形变。岩体劣化、岩溶水动力作用、岸坡形变相互促进,推动了岸坡灾变的发生。大量案例表明,岩溶岸坡岩体劣化引起灾变效应早期,破坏浅表层、岸坡不断后退。岩体劣化影响下岩溶岸坡破坏模式包括崩塌、滑移和倾倒3种主要类型。库水位长期变动导致的溶蚀岩体劣化带来了前所未有的高陡岸坡灾变威胁,可能将三峡库区地质灾害带入新的发育阶段。本研究将为三峡库区岩溶地质灾害隐患点识别与防灾减灾提供技术支撑。     

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     

金沙江特大桥左岸岸坡岩体结构面强度参数取值及工程稳定性评价

丽香铁路金沙江特大桥位于金沙江虎跳峡镇高地震烈度深切峡谷地段。香格里拉端岸坡地形陡峻,卸荷裂隙发育,岸坡岩体在地震及工程荷载作用下的稳定性直接控制了桥梁选址方案的可行性。在深入分析对岸坡工程地质条件的基础上,基于节理特征分析的Barton模型、岩体结构面强度实验,讨论了岩体结构面强度参数,并在此基础上采用底摩擦实验研究了岸坡在自然和工程荷载作用下的稳定性,进而采用离散单元法计算分析了岸坡岩体在自然、桥基荷载作用下、地震加桥基荷载作用工况条件下的破坏趋势。研究表明,岸坡整体稳定,但在地震和桥梁荷载作用下,岸坡卸荷裂隙进一步发育,对桥基影响较大,应加强卸荷带岩体的工程整治以确保桥基安全。     

沪蓉西马水河大桥岸坡稳定性评价

马水河大桥是沪蓉国道主干线关键性工程,大桥桥头边坡地质条件复杂,构造发育,边坡整体稳定性对大桥施工和安全运行影响很大,但其整体稳定性非常难以判断。如何在计算中反映马水河大桥岸坡的地质结构、岩体结构特征及岩体结构面网络以及变形破坏模式,是决定岸坡稳定性分析结果客观性的重要因素。基于岸坡地质条件、地质结构和岩体结构面网络模拟的有限差分数值分析方法和数值分析模型,分别模拟了边坡在天然状态下、桥荷载作用下及水位升高50 m情况下的应力状态和变形大小。研究结果表明,在桥荷载作用下,斜坡应力场局部影响较大,深度达50 m,因此建议桩基设计时应加大桩基断面尺寸以改善桩体承载力。     

金沙江水电工程区（宜宾—白鹤滩段）岸坡变形破坏特征及其与赋存环境的相关性

金沙江向家坝库区长约410km的沿江地带，共发育349个变形破坏体（滑坡、崩塌和变形体），总体积31．49亿 m 3，其中体积大于 1000万 m 3的崩滑体有47个。岸坡变形破坏密度 D和模数 B分别达 0．35个／km和316．95万 m 3。对岸坡变形破坏体及其所处的环境特征研究表明，变形破坏体与其所在地层岩性、地质构造、地形条件、岩体结构特征及近期河流地质作用等环境因素共同作用密切有关。系统研究变形破坏体及其与这些环境因素的相互关系，有助于剖析岸坡失稳的成因机制，对岸坡失稳的预测、预防和工程治理具有重要的理论和指导意义。     

金沙江水电工程区(宜宾—白鹤滩段)岸坡变形破坏特征及其与赋存环境的相关性

金沙江向家坝库区长约410 km的沿江地带,共发育349个变形破坏体(滑坡、崩塌和变形体),总体积31.49亿m~3,其中体积大于1 000万m~3的崩滑体有47个。岸坡变形破坏密度D和模数B分别达0.35个/km和316.95万m~3。对岸坡变形破坏体及其所处的环境特征研究表明,变形破坏体与其所在地层岩性、地质构造、地形条件、岩体结构特征及近期河流地质作用等环境因素共同作用密切有关。系统研究变形破坏体及其与这些环境因素的相互关系,有助于剖析岸坡失稳的成因机制,对岸坡失稳的预测、预防和工程治理具有重要的理论和指导意义。     

金沙江下游水电工程区岸坡变形破坏基本特征

通过野外调研和综合分析,发现金沙江下游宜宾—白鹤滩段水电工程库区长约410km的沿江地带发育了349个变形破坏体(滑坡、崩塌和变形体),总体积31.49×108m3,其中体积大于1 000×104m3的崩滑体有51个。岸坡变形破坏密度和线模数分别为0.35个/km和316.95×104m3/km。结合金沙江干流岸坡地质环境条件,统计研究了金沙江下游水电工程区岸坡变形破坏基本特征及其与所赋存的地层岩性、地质构造、地形条件、岩体结构和近期河流地质作用等要素的关系,为水能资源梯级开发工程的规划设计提供了地质依据。     

四川深溪沟水电站苏姑坪危岩体变形特征及其机理研究

苏姑坪危岩体位于四川大渡河深溪沟水电站库区,破坏失稳后很可能堵塞大渡河,给该水电站、成昆铁路以及上游瀑布沟水电站的安全构成威胁.本文在现场调查测绘资料的基础上,利用岩土工程地质力学分析原理,对该危岩体的变形特征、变形机制及其破坏模式进行了分析,建立了危岩体流变滑移力学模型并以此预测其变形破裂失稳时间.研究结果表明该危岩体变形破裂模式为卸荷-拉裂-蠕滑型,即岸坡岩体随着大渡河下切卸荷变形,在后缘形成近垂直拉裂缝,同时在自重和外部偶然荷载作用下沿缓倾坡外的层面发生剪切蠕滑变形.最后基于流变模型并根据前期蠕滑速率推测出失稳时间.     

三峡库区反倾岩质滑坡防治措施研究

选取巫峡段茅草坡一典型反倾岩质滑坡为研究对象,阐述了库岸滑坡防治措施的分阶段设计流程(原则、思路和方法):首先基于已有的地质勘察资料和现阶段岸坡变形破坏特征分析岸坡变形破坏过程及现阶段所处的变形阶段,确定其相应的失稳模式和主控因素,提出滑坡防治比选方案;其次对于滑坡不同变形破坏阶段进行合理划分,运用数值模拟对滑坡防治各比选方案的治理效果开展岸坡不同变形破坏阶段的全过程评价,对比分析制定较合理的防治措施。研究结论主要有:(1)对同一岸坡而言,当其处于不同变形阶段时,其变形破坏模式和主控因素不完全相同,且同一防治方案的治理效果差别较大;(2)就茅草坡现阶段而言,滑坡处于变形破坏过程的坡脚弱化滑移阶段,此阶段变形破坏的主控因素为消落带岩体的弱化和滑移,格构护坡方案的造价低且防治效果最好,而锚杆锚固方案造价高且效果低。     

金沙江虎跳峡河段岸坡变形破坏的相关动力因子研究

河谷岸坡的变形与破坏是地球内外动力耦合作用的结果,并且每一种动力地质作用对于岸坡变形失稳的贡献程度不同,造成岸坡变形破坏频率和规模的空间差异。金沙江虎跳峡地区内、外动力地质作用十分显著,岸坡变形破坏体的空间分布具有鲜明的地段性。本文采用定性与定量相结合的效果测度分析方法,对虎跳峡河段岸坡变形破坏密度与相关动力因子进行关联度量化分析,从而确定了影响岸坡稳定的关键性动力因子,可为水电开发中的岸坡灾害成因类型划分、危险性评价、灾害治理和工程规划设计等提供科学依据。     

三峡库区碎屑岩岸坡岩体钻孔成像特征及质量评价方法研究

三峡库区地层岩性复杂,岩体赋存环境差异性明显,影响岩体质量的因素较多,在周期性水力作用下碎屑岩岸坡岩体已形成独有的结构特征,对岸坡的长期安全与稳定性不利。在调查统计库区碎屑岩特征的基础上,开展了大量原位钻孔测试,分类总结了库区碎屑岩岸坡岩体典型的钻孔成像特点,详细分析了不同裂隙特征岩体钻孔岩芯的块体尺度与断裂特征。基于岩芯断裂特征与钻孔成像裂隙特征的对应关系,建立了岩体质量评价指标RQ,并与传统的岩石质量指标RQD和声波测试结果进行对比,验证了该指标的适用性。研究结果表明,三峡库区碎屑岩库岸影响岩体质量的钻孔成像特征主要有沉积分层结构、软弱充填结构、原生破碎带及钻孔轴向裂隙切割4种结构类型,RQ考虑了不同结构类型划分块体的长度区间,量化了不同区间岩体占比对岩体质量评价值的贡献,基于岩体内部结构特征可以更客观地评价碎屑岩岸坡的岩体质量,避免了钻孔取芯过程机械损伤引入的误差。研究成果有助于分析三峡库区碎屑岩岸坡岩体的质量分布特征,并为岩体质量演化的量化描述提供理论方法与技术思路。     

小浪底工程库区岸坡倾倒变形研究

倾倒变形是小浪底库区基岩岸坡最基本的变形方式,它与陡倾角构造节理结构面的发育落切相关,构造应力与岩体自重应力的联合作用共同构成其形成机制,应用非弹性理论对倾斜变形机制进行的数值模拟,得出了与野外实测剖面非常吻合的结果。     

基于地面三维激光扫描的三峡库区危岩体监测

三峡水库周期性蓄水改变了岸坡内的地下水渗流场和应力场,降低岩土体的剪切强度,对库岸边坡、岩体稳定性影响很大。以往库区岸坡岩体形变监测主要通过设置固定点进行观测,难以发现岩体整体变化情况。地面三维激光扫描方法能获取岩体整体表面厘米精度的点云数据,具有无需接触目标、获取速度快、精度高等特点,非常适合库区高陡危岩体表面三维形变监测。以巫山箭穿洞危岩体为例,采用地面三维激光扫描方法对箭穿洞危岩体进行了为期2年（2017—2018年）共3期监测,以第一期观测目标周围稳定岩体数据为基准,对数据进行重叠点云迭代配准,点云配准精度优于±2.7 cm。针对箭穿洞危岩体在观测时段内的变化情况,构建危岩体区域的基准不规则三角网模型,以点到基准面最近距离法结合危岩体变化区间分析其变形。通过对比分析箭穿洞危岩体3期观测数据,发现相对于2017年,2018年箭穿洞危岩体左侧岩体有变形趋势;在库区蓄水阶段,危岩体局部多处存在明显凹陷变化,局部因蓄水影响发生约?0.03～?0.07 m变形。结果证明三维激光扫描技术在库岸高陡边坡形变监测中的有效性,为三峡库区高陡危岩体形变监测及地质灾害防治工作提供了参考。     

苗尾水电站赵子坪岸坡变形失稳的地下水动力作用分析

库水位变动是诱发库岸边坡变形失稳的主要因素。为探究库水位变动下倾倒变形岩体破坏后形成的堆积体斜坡的地下水动力作用,以云南澜沧江的苗尾水电站赵子坪滑坡为研究对象,通过现场地质调查和勘探确定了滑坡形态和坡体结构特征;再结合监测数据深入分析了滑坡在地下水动力作用下的变形失稳机制,并基于非饱和土力学理论和有限元法对其失稳机制进行进一步验证。结果显示:赵子坪岸坡为原始倾倒岩体变形破坏后上部强倾倒岩体沿着折断面发生滑动而形成的堆积体斜坡,内部呈层状堆积的片石表明其还保留了部分倾倒岩体的结构特征。水库蓄水后,由于松散的倾倒堆积体为库水渗入坡体创造了良好的条件,地下水位随库水位升高而快速升高,导致孔隙水压力增大而滑坡阻滑段有效应力减小,从而造成稳定性降低,滑坡易沿着由倾倒折断面演化而成的基覆界面发生滑动破坏。     

龙塘山2号大桥岸坡破坏模式的离散元模拟

以龙塘山 2号大桥为工程背景 ,在综合考虑桥基岸坡的工程地质条件尤其是岩体结构的基础上 ,建立了数值分析模型 ,采用离散元法对该桥 10 #墩所处岸坡的破坏模式进行了模拟。模拟结果表明 :( 1)龙塘山 2号大桥 10 #墩所处岸坡基本稳定 ;( 2 )施工时 ,应对既有公路上方岸坡坡顶及坡面可能崩滑岩块进行预清除与加固 ;( 3)根据岸坡破坏趋势可得其稳定坡角为 5 0°     

基于岩体劣化顺层灰岩岸坡滑移-弯曲失稳机理和评价

三峡库区在高程145~175 m之间周期性水位调控,促使库区灰岩岸坡劣化损伤加剧、稳定性衰减。本文结合巫峡段顺层灰岩岸坡“滑移-弯曲”破坏实例,基于弹塑性板翘曲模型,考虑岩体动态劣化概念,结合广义H-B准则中GSI(t)岩体参数动态指标,推导得临界挠曲段平衡方程。与传统静态计算方法相比,适用性更广,可以考虑岸坡随劣化时间t动态演化过程,更加符合工程实际。结果表明:随着劣化进行临界挠曲段l_cr逐步降低,岸坡稳定状态变差,下滑推力F逐步增大,抗弯刚度K逐渐减小,也正是这两方面因素导致l_cr快速降低。由于岩体劣化函数GSI(t)为指数劣化形式,故l_cr呈现出快速降低并趋缓直至逼近一定值,该区段为岸坡防治的“关键区段”;随着岩层倾角α增大,l_cr与相对板长比RPL快速降低,随着岩层厚度h_i增大,l_cr与RPL缓慢变大,α对l_cr与RPL的影响明显大于h_i。且岸坡l_cr快速下降角α大约在40°~60°,可作为类似顺向岸坡是否容易滑移-弯曲失稳的地质判据。本文推导的考虑岩体劣化的临界平衡方程,以三峡库区青石6号岸坡为例进行了计算、论证。可为其他类似顺层岸坡损伤演化计算提供借鉴,不同之处在于确定具体岸坡损伤劣化的GSI(t)函数式。