危岩块体稳定性的综合评价方法分析

应用灰色系统理论提出了危岩块体稳定性的灰色聚类评价方法,同时结合可靠性理论和时序分析方法对危岩块体稳定性进行综合评价,用该方法对清江电站V号危岩块体进行了稳定性分析。结果表明：危岩块体稳定性的灰色聚类评价、可靠性分析和时序分析结果相吻合。所提出的方法简单、实用,可以适应各种不同的工程评价的需要。     

北京雁栖镇典型危岩基本特征及稳定性分析

本文以北京市怀柔区雁栖镇研究区崩塌体为研究对象,通过现场调查和岩块试验检测,查明了崩塌体的基本特征。采用赤平投影分析法,对崩塌危岩带整体稳定性进行定性分析;运用极限平衡法,针对不同工况条件,对单体危岩崩塌进行定量评价。在此基础上,提出了具有针对性的治理措施。研究结果表明：（1）研究区内崩塌隐患点所在斜坡危岩带基本处于不稳定状态;（2）单体危岩W1、W2、W3在自重+裂隙水压力（天然状态）工况条件下,稳定系数1.02～1.17,均处于欠稳定状态;在自重+裂隙水压力（暴雨期间）工况条件下,稳定系数0.82～0.98,均处于不稳定状态;在自重+裂隙水压力（天然状态）+地震力工况条件下,稳定系数0.72～0.83,均处于不稳定状态。（3）提出的以清理危岩为基础,“主动+被动防护网”的综合工程治理措施在北京地区是可行的。研究成果可以作为北京地区开展崩塌灾害工程治理的参考。     

四川某崩塌区危岩稳定性评价

汶川地震后,在地震灾区及影响区形成了大量的危岩崩塌地质灾害。通过对崩塌区地质灾害的调查,结合所收集的地质资料,分析了崩塌地质灾害的形成机制以及危害性,并选择区内典型危岩及断面,采用危岩体平面滑动法及岩有限元应力分析法,对崩塌区危岩体在各种工况条件下的稳定性进行评价。评价结果表明:有限元应力分析法与公式计算结果基本吻合,与实际情况基本一致。此结果可为崩塌灾害防治提供依据。     

三峡库区云阳-江津段危岩形成的影响因素及稳定性评价

三峡库区云阳江津段高陡岸坡地质环境复杂,危岩极其发育,其破坏具有突发性,致灾具有毁灭性。危岩稳定性影响因素具有复杂性及模糊性特点,河流或沟谷强烈下切产生的岸坡岩体卸荷作用、软硬相间的岩层组合以及高强度的降雨或较大的日温差变化是三峡库区危岩形成的基本条件。本文选取地形地貌、地层岩性、岩体结构、危岩体规模、水文地质、风化作用、土地利用类型7个因子作为评价指标,建立危岩稳定性评价指数模型。根据稳定性指数将危岩稳定性分为4级:稳定、基本稳定、稳定性差、稳定性极差。结合实例,对万州黑岩脚危岩体进行了稳定性模糊评价,结果与实际调查情况基本一致。研究结果表明,本文提出的危岩稳定性评价指数模型,考虑的信息量丰富,数据通过野外调查容易获得; 评价指标权选取和分级合理,稳定性模糊评价结果与与实际调查情况基本符合,为三峡库区危岩稳定性分析、治理和监测提供了重要依据。     

川西高原红军山危岩崩塌变形特征及稳定性分析

川西高原受青藏高原新生代持续隆升和河流快速下切作用,形成大量的坡度高陡、坡型复杂,岩体破碎的岸坡和陡崖。红军山危岩崩塌具有规模大、分布范围广、破坏模式多样、力学机制复杂等特点。本文在工程地质测绘的基础上,调查了危岩的分布范围、规模大小、破坏特征,研究了危岩的破坏模式,对不同模式进行了稳定性计算。主要认识有：①岩体结构具有明显的区域性和分带性。②危岩产生及破坏模式表现为块体失稳、阶梯状滑动。③根据危岩体发育特征,变形破坏力学机制,考虑天然、暴雨、地震3种工况进行稳定性计算。最大的危岩体,隆聋危岩在天然工况下处于稳定状态,暴雨和地震工况下稳定系数明显降低,处于基本稳定-不稳定状态。其他危岩体在各种工况下稳定性较差,处于基本稳定-不稳定状态。④对危岩体进行清除、加固、监测,雨季巡排查等预防措施。     

三峡库区小溪隧道口危岩稳定性评价与防治

小溪隧道进口危岩位于重庆市涪陵区乌江西岸,岸坡陡峻。陡崖脚泥岩风化凹进形成崖腔,陡崖顶有阶梯状陡坎,在构造裂隙、软弱陡崖基座、卸荷裂隙带等因素的控制下,稳定性极差。作者采用地质分析和量化分析方法对危岩作了稳定性评价。危岩破坏形式有坠落、倾倒和滑塌3种。随着软弱基座差异性风化的进一步发展、崖腔进一步扩大、卸荷裂隙逐渐连续贯通,危岩体将失去稳定产生崩塌。采用支撑、锚固、拦石、排水、少量危石清除相结合的综合防治措施,是行之有效的。通过3个水文年的监测显示,本区工程在经历多个雨季后,每个监测点都是稳定的,危岩整治效果明显,防治措施起到了良好作用。     

单体危岩崩塌灾害风险评价方法——以四川省丹巴县危岩崩塌体为例

综合分析国内外危岩崩塌风险评价方法的基础上,以丹巴县双拥路危岩崩塌体为例,提出了适用于单体危岩崩塌的风险评价方法。根据蒙特卡洛法的基本原理及方法编制了危岩崩塌体的稳定性可靠度分析程序,计算了不同工况下危岩失稳的概率。同时,考虑地面建筑物对落石的阻挡影响,利用专业软件模拟落石的运动轨迹,并根据研究区的地形地貌特点进一步确定了落石的影响范围。在野外调查和收集当地社会经济资料的基础上,开展了承灾体的易损性研究,对资产的易损性进行了评价。根据危岩失稳的概率及承灾体的易损性分析,进一步得到不同工况下落石影响区内承灾体的经济损失水平,对危岩崩塌灾害的风险进行了定量评价。风险评价的结果可为危岩崩塌灾害影响区的城镇建设和规划提供科学依据,从而有效地规避风险和减灾防灾。     

单体危岩崩塌灾害风险评价方法——以四川省丹巴县危岩崩塌体为例

综合分析国内外危岩崩塌风险评价方法的基础上,以丹巴县双拥路危岩崩塌体为例,提出了适用于单体危岩崩塌的风险评价方法。根据蒙特卡洛法的基本原理及方法编制了危岩崩塌体的稳定性可靠度分析程序,计算了不同工况下危岩失稳的概率。同时,考虑地面建筑物对落石的阻挡影响,利用专业软件模拟落石的运动轨迹,并根据研究区的地形地貌特点进一步确定了落石的影响范围。在野外调查和收集当地社会经济资料的基础上,开展了承灾体的易损性研究,对资产的易损性进行了评价。根据危岩失稳的概率及承灾体的易损性分析,进一步得到不同工况下落石影响区内承灾体的经济损失水平,对危岩崩塌灾害的风险进行了定量评价。风险评价的结果可为危岩崩塌灾害影响区的城镇建设和规划提供科学依据,从而有效地规避风险和减灾防灾。     

岩质高陡边坡变形与稳定性评价工程地质工作方法

随着我国大规模的基础设施建设,特别是西部大开发战略的实施,在我国产生和形成许多高陡边坡.但是对于高度大于30m的高陡边坡,如何评价其变形和稳定性问题,仍然无规范可循.为此,作者推荐此岩质高陡边坡变形与稳定性评价方法,为制定规范提供参考.     

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。     

一种基于块体化程度理论的裂隙岩体巷道顶板稳定性分级方法研究

岩体完整性是进行巷道顶板稳定性分级的一个重要指标,当前分级方法均是从一维角度对岩体结构进行描述,不能全面刻画出三维空间上顶板围岩的完整性。针对这一缺陷,引入裂隙岩体块体化程度理论,以块体化程度代替常规标准中表征岩体完整性的岩体质量RQD值和节理间距两项子指标,开展裂隙岩体巷道顶板稳定性分级研究,创新形成了一种适用于裂隙岩体顶板稳定性分级的BT分级方法。以块体百分比和块体体积曲线为基本依据,构建出裂隙岩体巷道顶板围岩块体化程度的解算流程;运用AHP法对稳定性影响因素权重进行了排序,制定出稳定性分级方法与标准。以铜坑矿92号矿体裂隙岩体试验区巷道顶板结构面调查数据和岩石力学参数为基础,运用传统分级方法RMR法和BT法分别对各试验区巷道顶板稳定性进行评价,对两种分级结果进行比较分析,结果表明：与传统的RMR法相比,BT法在稳定性描述、分级准确性和安全管理指导作用等方面更为优越,更能够客观真实地反映出裂隙岩体巷道顶板稳定性。研究成果可为复杂裂隙岩体条件下的巷道顶板安全分级与管理提供更为可靠的科学依据。     

基于复合损伤的节理岩体动态本构模型研究

基于运用霍普金森压杆（SHPB）装置对节理岩体动载试验得出的数据,从节理面倾角、贯通度、厚度、组数、填充物及应变率等不同方面分析各因素对节理岩体力学特性的影响,通过对节理岩体在高应变率下的损伤机制和破坏形式进行分析的基础上,基于复合损伤理论,对广义Bingham模型进行改进,构造了节理岩体材料在不同应变率下动态响应的本构模型,对模型计算和试验结果的比较表明,该模型能够很好地描述节理岩体动荷载下初始弹性变形阶段、稳态塑性变形阶段和加速变形破坏阶段的应力-应变关系,并且理论与试验结果吻合较好,从而证明了该模型的正确性和合理性。     

基于FDAHP理论的深部岩体分级方法

以RMR岩体分级系统为基础,通过分析该系统的局限性,舍去节理间距评价指标,将地应力评价指标引入到分级方法中来考虑岩体的深埋状况,构建了深部岩体分级的层次结构模型,其5个评价指标为完整岩石强度、岩石质量指标（RQD）,岩体节理条件、地下水条件以及地应力状态。采用模糊德尔菲层次分析法（FDAHP）确定了各个评价指标的权重,形成了基于FDAHP理论的煤矿深部岩体分级方法。将该分级方法应用于淮南矿区600~1 000m层位的深部岩体,并与原RMR岩体分级结果进行了对比分析,研究结果表明:淮南矿区600~1 000m层位的岩体大多数为Ⅲ级或Ⅳ级岩体,因考虑了深部岩体的地应力状态,该分级方法的评分值要小于原RMR系统的评分值,最大分差值达到8分。
     

基于分叉理论的岩体局部化现象研究

为了研究岩体局部化现象,基于轴向压杆稳定实例,运用数理和力学知识,根据Drucker-Prager（简称D-P）准则,推导了基于分叉理论的通用表达式。在此基础上,结合有限差分理论得出FLAC3D计算中岩体内发生分叉的判定条件,之后在自带的FISH编译语言的辅助下,在FLAC3D中建立数值分析模型,采用D-P本构关系,研究了岩体局部化现象及其发展过程。研究结果表明：在FLAC3D中以20 000步为间隔所得的不平衡力比率模型系统逐渐趋于稳定,不平衡力比率逐渐降低,局部化现象的规模逐渐扩大至稳定,清晰度逐渐增加,证实了分叉理论能够有效地分析研究岩体局部化现象。给出的岩体局部分叉判定条件和数值验证,较为科学合理地阐述了常用分叉判定条件的由来,为解释岩体局部化现象的机制和过程提供了理论支撑,从而对岩体局部化现象研究起到了一定的推进作用。     

Deformation and fracturing behaviour of discontinuous rock mass and damage mechanics theory

The mechanical behaviour of a rock mass is strongly affected by discontinuities such as faults and joints. In this paper, a damage mechanics theory is proposed which deals with some sets of discontinuities distributed in a rock mass, for example, joint systems. In this theory, the distributed discontinuities are characterized by a second-order symmetric tensor, called the damage tensor. By introducing the damage concept, the deformation and fracturing behaviour of the rock mass can be reated in a framework of continuum mechanics. A numerical procedure is developed in order to implement the damage mechanics model by using the finite element method. The theory and numerical analysis are applied to several laboratory tests and a practical underground opening problem. Numerical results are compared with measured data.     

基于声速变化的岩体爆破累积损伤效应

声速变化是表征损伤变量的有效参数。为揭示岩体爆破累积损伤效应及损伤演化规律,在某地下工程中开展了反复爆破作用下围岩损伤的声波测试,并对测试数据进行了回归分析。在此基础上,分析了多次爆破作用下岩体损伤与声速变化的对应关系,建立了以岩体声速降低率为基准量的岩体爆破累积损伤扩展模型。研究表明：（1）回归分析的相关系数大于0.981 6,说明岩体爆破损伤非线性累积回归预测模型是正确的;（2）岩体爆破累积损伤模型将岩体损伤总量定义为初始损伤和爆破损伤之和,综合考虑了爆破损伤累积效应和岩体初始损伤的影响,能够真实反映岩体损伤程度,是合理可行的。     

基于统计强度理论的破裂岩体本构模型研究

借助损伤力学思想,基于统计强度理论,提出一种适用于深部工程破裂区破裂岩体的本构模型建立方法,并通过室内试验和数值试验进行了验证。将破裂岩体划分为无数微元立方体,微元立方体的强度与岩石破裂程度有关,且各立方体强度随机分布,故可用强度反映破裂岩体的破裂程度,据此提出一种破裂岩体本构模型建立方法。其中,根据岩石破裂面间的摩擦力做功等于材料破裂后释放的应变能,得到从力学角度定义的岩石破裂程度变量;另外,假定微元立方体强度分布服从Weibull分布,应力水平满足Hoek-Brown准则。利用泥质砂岩破裂岩体典型三轴试验结果,建立泥质砂岩破裂岩体本构模型,并进行了验证,结果表明模型计算曲线与试验曲线吻合度较好。利用离散元软件PFC进行了补充数值试验验证研究,证明了泥质砂岩破裂岩体理论模型的良好计算效果,进而证明提出的本构模型建立方法的可行性。     

层状岩体开挖洞室围岩块体稳定分析及锚固方法

由于层状岩体的稳定性受层面控制,在该类岩体中进行开挖常常导致块体的失稳,给工程建设带来巨大的危害.本文从层面与结构面组合形成的块体系统稳定性分析入手,运用改进的块体理论,进行了块体稳定分析程序的开发,对定位、半定位块体的系统稳定性分析方法进行了探讨.以西龙池抽水蓄能电站地下厂房为例,对围岩中的块体进行了系统稳定分析.通过实际开挖验证,表明了分析结果的合理性,开发的程序可供同类工程参考使用.本文所提出的方法可为地下工程施工期的超前预报、围岩的系统锚固支护设计提供重要依据.     

基于统一强度理论深埋圆形隧道围岩的剪胀分析

基于连续介质理论中岩体的剪胀角与围压和塑性剪切应变密切相关,隧洞周边岩体的应力状态因开挖卸荷而发生应力重分布,迫使其围压由原地应力逐渐衰减,塑性剪切应变不断增加,引起剪胀效应呈非线性变化。首先,基于统一强度理论和非关联流动法则,将潜在塑性区围岩按等围压释放划分为若干同心圆,提出了考虑中间主应力和非线性剪胀性的有限差分法,计算应变软化围岩的力学问题,并以实例验证其正确性。其次,通过参数分析,研究塑性区内岩体的剪胀角受中间主应力、临界软化系数和支护力的影响规律。研究结果表明,中间主应力主要影响剪胀角的峰值,随着中间主应力效应增加,剪胀峰值增加;临界软化系数主要影响剪胀角的变化率,随着临界软化系数的增加,剪胀角变化缓慢;中间主应力和临界软化系数共同影响塑性区剪胀角的变化;随着支护力的增加,洞壁处的剪胀角增加;双剪强度理论计算的位移值较小,应谨慎采用,同时采用Mohr-Coulomb强度准则时可以适当考虑围岩的承载潜力。     

基于地质强度指标与区间理论的岩体抗剪强度确定方法

针对采用结构面表面特征与岩体结构的定性描述确定岩体地质强度指标（GSI）时存在主观性较强的特点,首先,以结构面表面等级（SCR）、节理特征系数（Jc）、岩体结构等级（SR）与岩块体积（Vb）分别对其进行取值量化,并根据量化指标取值过程中所具有的不确定性,采用区间数表示参数取值,在探讨各量化指标取值方法基础上建立岩体GSI区间数确定方法;其次,根据Hoek-Brown准则等效岩体抗剪强度参数转换关系,采用区间组合法进行求解,进而建立出基于区间理论与GSI的岩体抗剪强度确定方法;最后,将其用于湖南省某水电站进水口隧道岩体抗剪强度确定,与现有分析方法对比表明,该方法具有一定的合理性与可行性。在试验资料不足的情况下,该方法为岩体抗剪强度参数确定提供了一条新途径