基于结构面抗剪强度演化的块体动力稳定性分析

传统块体理论仅针对块体的静力稳定性分析,而未涉及到动力稳定分析。因此,借用Newmark法累积滑移量的概念,基于块体理论对定位块体在地震历时作用下的动力稳定性进行了研究,提出了以块体累积滑动位移和动安全系数两个指标共同评价块体动力稳定性。提出一种接触面识别及面积计算算法,它考虑了接触面积变化对块体稳定的不利影响,也可用于块体滑动的大变形分析,考虑了块体滑动过程中结构面抗剪强度的演化,可对复杂的凸形块体及凹形块体进行静、动力稳定性分析。将其应用于三峡升船机乘船箱左侧边坡的块体稳定分析中,结果显示块体在强震作用下发生了一段距离的滑动,但震后仍可保持稳定     

岩体结构稳定性的块体力学分析

引言 岩石块体的稳定分析在岩体工程地质力学研究中已经逐渐形成一个重要的课题,很多文献在这方面进行了探讨。 在岩石块体的稳定分析时,由于多组结构面的约束,往往遇到超静定问题而不好解决。即使是四面体这样一种岩体中最基本的结构体,它的稳定分析也很不完善。迄今为止,大部分文献都把块体的初始受力当作共点力系来研究。     

岩体倾覆的多块体分析

倾覆是岩体失稳破坏的主要方式之一。岩体的倾覆可能呈单块体状,即岩体在其失稳的过程中仍保持其整体性;也可能呈多块体状,即岩体在其失稳的过程中分裂成多个块体,各块体之间产生差异运动,岩体发生解体。对倾角陡立的层状结构岩体及其有条块状结构的岩体,这种多块体倾覆较为常见。     

岩石边坡动态稳定性的初步探讨

许多工程问题涉及岩石边坡的动态稳定性。地震引起的坝肩岩体变形,露天矿山爆破造成的岩石边坡滑动,以及在岩石边坡上建筑物基础由于机械振动而发生的破坏等都与岩体动态稳定的现象有关。然而,有各种振源,它们对岩体的作用很不相同。岩体受振时具有各种频谱特性。在稳定分析中必须考虑这个因素。此外,受动力作用的岩石边坡总是处于初始的静力状态。动态分析不应与静态稳定性割裂开来。在野外及实验室试验的基础上,本文提出在动力和静力同时作用下岩石边坡稳定分析的一种途径。     

块状岩体边坡地震滑动位移分析

岩体边坡在强震作用下往往会产生滑动残余位移。这种位移是边坡稳定性评价的重要参量。本文利用块体动力学原理推导出层状和块状岩体边坡地震滑动位移微分方程式, 并编制了相应的计算程序, 给出了实例的计算结果。     

层状边坡岩体滑动稳定的三维动力学分析

本文通过振动模拟试验探索了块体运动时滑面的摩擦特性，建立了块体运动的三维动力学方程，并探讨了层状边坡层间振动加速度在传递过程中加速度变化情况。从而可以计算出受振动影响时边坡各层间的稳定性。     

中国岩石圈动力学概要

本文是1:400万“中国及邻近海域岩石圈动力学图”说明书的节要。它对我国现今活动着或在新生代活动过的地质和地球物理作用过程作了综合概括,重点是板内现象,并从板块构造作用基本过程上对它们加以解释。 中国的岩石圈很不均匀。其动力学涉及8个活动亚板块和有关的17个构造块体的性质、它们的相对运动和构造应力场、以及新构造变形的特征。阐明了我国岩石圈现今运动和变形     

动荷载作用下隧道围岩块体稳定性分析及其应用

隧道围岩中的结构面将岩体切割成块体,块体在自然状态下的静力平衡因为隧道开挖而被打破,临空面的产生和动荷载的施加都可能导致块体的滑移,进而引起围岩失稳。以往应用块体理论寻找关键块体时,多只考虑纯重力的作用,而忽视了爆破振动、地震等动荷载对诱发失稳灾害的重要作用。将爆破振动荷载和地震荷载转化为等效静力,并通过数学计算求出使块体安全系数最低的动荷载方向,再利用关键块体理论矢量分析方法分析隧道围岩的稳定性。在长岗隧道中的应用表明,考虑动荷载作用下的块体安全系数明显小于只考虑重力作用时的安全系数,原本稳定的块体也可能在动荷载作用下变成关键块体导致围岩失稳,这与长岗隧道现场记录的破坏现象相符。     

简谐振动荷载下锚杆加固岩质边坡的受力分析

基于块体动力学方法,考虑简谐振动地震波作用,根据Pseudo-static分析原理建立动力荷载下的锚杆支护边坡简化模型,采用解析方法对求得谐振作用下沿滑移面滑移的边坡破坏运动解以及锚杆内力解的表达式,在此基础上,提出可适用于抗震设计的锚杆受力解答。通过锚杆支护边坡的参数影响分析表明,地震波的频率对破坏体的滑动位移幅值有较大影响,在锚杆加固边坡设计中应避免免引起共振现象;锚杆间距对位移振动幅值影响也较大,随着间距的增大,位移幅值也增大;当锚杆间距一定时,随着坡高的增大,边坡滑动位移幅值增大幅度相较其他参数影响较小;随着边坡岩石边坡角度的增大,位移幅值也随之增大,下边坡角度从60°增大到90°时,位移幅值由7 cm增大到25 cm;上边坡坡度超过25°时,位移幅度急剧增大,在设计和施工中应当引起重视。     

从模拟实验的初步结果看中国地壳的受力状态

地壳表面的许多构造轮廓均与基底断裂(即深大断裂)的破裂程度和其所切成块体的形状有直接联系。对导致构造体系形成的动力,早在1926年,李四光教授就开始了这方面的研究,并取得了创造性的成就。在这以后,张文佑同志对于基底断裂形成的力学机制及其对于盖层构造的控制也先后作了一些工作。     

边坡岩体结构的三维失稳形式及稳定性分析研究

由两组结构面控制的四面体块体是岩体中最基本的结构体, 其稳定性取决于块体所受荷载及结构面上的摩阻力。正确判定边界面上摩阻力分布是评价块体稳定性的关键。本文提出的块体稳定性分析适用于岩体所受荷载为三维非共点力系。在不同外力作用下块体可产生平动、转动、翘扭及倾倒等各种三维失稳组合形式, 从而得到更为合理的块体稳定性评价。     

高陡岩质料场边坡稳定性与支护设计研究

水电站料场高边坡具有高度大、坡度陡、卸荷速度快等特点,因多按临时边坡进行设计,故施工期变形破坏事例频发。基于这一现状,依托瀑布沟水电站两岩质料场边坡,通过两年多跟踪施工过程的支护设计工作,总结出一套操作性强的料场高边坡稳定性及支护设计方法。针对料场边坡存在的受软弱结构面控制的边坡整体稳定性、浅表层块体稳定性、碎裂岩体稳定性三种工程地质问题,在跟踪施工过程开展岩体结构调查的基础上,按照先整体后局部的稳定性评价思路,开展高边坡稳定性评价。施工期动态支护设计按照保证整体稳定,控制局部变形,顾全潜在失稳区域的理念,通过定性评价确定不稳定区域并优先设计提交施工;针对施工中最易出现的块体变形和碎裂岩体变形,建立了合理的支护设计原则和严格的施工规定;对稳定性差、施工风险高、支护造价大的潜在不稳定区域,应及时地调整开挖方案,减少工程造价。实践表明,这套方法保证了料场高边坡的快速施工安全,减少了工程投资。     

基于三维非连续变形分析的巨石崩塌运动研究

巨石作为一种大体积、大质量的滚石,其崩塌失稳及高速、高能远程运动往往导致沿途建筑物和交通线路的毁灭性灾难。以西藏自治区G318国道K4580典型滑坡为工程背景,基于三维非连续变形分析（three-dimensional discontinuous deformation analysis,简称3D-DDA）方法研究巨石崩塌失稳及运动全过程的特征与现象。分别建立该边坡未滑坡、浅层滑坡后和深层滑坡后3种坡形的巨石崩塌3D-DDA数值模型。采用滚石运动横向偏移经验模型,验证3D-DDA巨石运动模拟的准确性。在此基础上,分析巨石崩塌失稳机制及破坏后沿3种不同坡形边坡的运动轨迹和动能演进等运动特征。结果表明,3D-DDA能够有效模拟巨石崩塌失稳、运动发展、剧烈冲击碰撞直至最终静止等整个动力学过程。巨石崩塌表现为滑动→倾倒?滑动→倾倒→翻转?下落的失稳模式转换;巨石运动表现为碰撞、弹跳、飞跃、滚动、滑动等多种运动形式以及横向偏移、侧向偏转等三维空间运动特征,经过道路并与高架桥发生碰撞,引发巨石灾害。不同坡面几何特征下的巨石运动偏移量、弹跳高度、运动至坡底碰撞时间、最终稳定时间等均随着未滑坡、浅层滑坡后、深层滑坡后3种坡形变化而减小。通过3D-DDA巨石崩塌运动分析,预测巨石运动全过程、影响范围、冲击能量、停积位置等,可为巨石防灾减灾对策或措施制定提供依据。     

岩石边坡的危险滑动块体组合研究

在完善刚体极限平衡分析矢量法的基础上 ,采用树状结构深度优先的启发式搜索 ,建立了对岩石边坡寻找最危险滑动组合及相应整体抗滑稳定安全系数的方法。 该方法已用程序实现 ,并在小湾高拱坝坝肩稳定分析中成功地进行了应用。     

岩质边坡稳定性的工程地质研究

岩质边坡稳定问题是工程地质学的一个重要研究課题,也是工程实践中迫切要求解决的问题。但是,对这个问题的研究,无论是国內国外都在进行探讨,还沒有形成一套完整的理论体系。为了推动这一方面的研究工作和解决生产实践中所提出的问题,本文试图从工程地质观点,并结合力学概念作一初步探讨,不妥和错误之处,希读者批评指正。     

含顺层断续节理岩质边坡地震作用下的破坏模式与动力响应研究

基于二维颗粒流软件PFC2D的人工合成岩体技术（SRM）,研究了岩桥倾角和节理间距不同组合形式的含顺层断续节理岩质边坡在地震作用下的破坏模式与动力响应规律。研究结果显示：在地震动力作用下,含单潜在滑动面的顺层断续节理岩质边坡呈现出滑移-倾倒的混合破坏特征,含多潜在滑动面的顺层断续节理岩质边坡则主要发生倾倒破坏;由顺层断续节理以及岩桥交替连接所组成的潜在滑动面是控制边坡动力稳定性的关键因素。在地震动力作用下,最靠近坡脚的岩桥段首先萌生翼裂纹,使得拉应力得到释放,随后各节理相继萌生裂纹并扩展、贯通,最终导致坡体发生阶梯状整体失稳。裂纹扩展受顺层断续节理控制,萌生裂纹中以张拉裂纹为主,且裂纹数量与输入地震波的加速度曲线具有同步性。另一方面,节理面的存在对边坡动力响应产生明显影响,沿坡表以及沿水平方向上的峰值速度、峰值位移随着岩桥倾角的增大、节理间距的减小而增大,同时节理间距和岩桥倾角对于峰值加速度（PGA）放大系数的影响范围主要集中在坡表、坡肩;沿竖直方向上,峰值位移随着岩桥倾角、节理间距的增大而减小,PGA放大系数曲线随高程变化总体呈现U型分布特征。     

块系岩体滑移失稳中低摩擦效应的理论与试验研究

深部岩体具有块状层次结构,深部动载造成岩块发生相互间的振动脱离产生低摩擦效应,从而极易诱发原先处于平衡状态的岩体的动力变形破坏。在前人研究基础上,将块系岩体振动简化为等效质量-黏弹性模型,引入岩石摩擦滑移速率弱化模式,最终得到块系岩体滑移失稳计算模型。通过计算分析块系岩体自身特性及外荷载特性对岩块间低摩擦效应的影响。理论计算表明：水平静力及外扰动保持不变,增大岩块间弹性系数或者减小黏性系数,更容易引发岩体低摩擦滑移。随着冲击扰动、水平拉力幅值的增加,岩块的水平残余位移量值增加,当它们幅值超过一临界值时,岩块发生自持续滑移失稳运动。冲击扰动诱发岩块间不可逆位移、动力滑移失稳的临界能量与剪切力水平密切相关,在较大的剪切内力条件下,极其微弱的动力扰动即可诱发较大的岩块间不可逆位移甚至岩块的动力滑移失稳,随着剪切内力的减小,诱发岩块滑移失稳的能量阈值不断增大,当剪切内力低于岩块动摩擦强度时,单次冲击扰动只能诱发岩块间的不可逆位移。初步开展扰动诱发含初应力紫砂岩块体滑移试验,试验结果与理论计算基本符合,证明该模型的可行性。     

岩质边坡滑动-倾倒组合破坏模式稳定性分析

在岩质边坡滑动-倾倒组合破坏地质力学模型的基础上,采用改进的传递系数法,提出了岩质边坡滑动-倾倒组合破坏的解析分析方法,并对初始下滑推力及岩块底部的凝聚力进行敏感性分析。与传递系数法相似,将边坡体几何力学参数及潜在倾倒岩块编号作为变量,使得每个倾倒岩块的稳定性分析具有统一的表达式,并易于采用Microsoft excel进行程序化分析。分析结果表明：岩块底面的凝聚力对下部潜在倾倒区域的破坏模式影响较大,随着岩块底面凝聚力的增加,潜在倾倒区域发生倾倒破坏的块体呈逐渐增加的趋势,而发生滑动破坏的块体则明显较少,岩块底面倾角对坡体整体稳定性影响较大;随着岩块底面倾角的增大,整个坡体的稳定性逐渐降低。     

Use of backpropagation neural network for landslide monitoring: a case study in the higher Himalaya

Static and dynamic rock slope stability analyses were performed using a numerical discontinuum modelling technique for a 700-m high rock slope in western Norway. The rock slope has been investigated by the Geological Survey of Norway (NGU), which has been carrying out rock slide studies for the county Møre and Romsdal in western Norway. The purpose of numerical modelling was to estimate the volume of the rock mass that could potentially slide under static and dynamic forces. This estimation was required to assess the run-up heights (tsunami) in a fjord that could potentially be caused by the rockslide. Three cases have been simulated for predicting the behaviour of the rock slope. First, an initial static loading is applied in the numerical model to simulate the prevailing rock mass conditions at the site. Second, saturated and weathered joint conditions are modelled by reducing the residual friction angle along the discontinuities of the rock mass. In doing so, the model simulates the effect of degradation of discontinuities in the rock slope. Third, a dynamic loading, based on peak ground accelerations expected in the area, is applied to simulate dynamic earthquake conditions.

These numerical studies have provided some useful insights into the deformation mechanisms in the rock slope. Both sliding and rotation of blocks start to occur once the residual friction angle along the discontinuities is reduced and when the region is shaken by a strong earthquake. The results indicate that, due to variations in the inclination of discontinuities, the entire slope does not become unstable and that down-slope sliding and rotation of blocks occur mainly on the top layers of the slope. Within the range of parameter values considered for this study, it is unlikely that the whole rock slope can be destabilised. The study provides an illustration of how the geo-mechanical properties of a rock mass can be integrated in a discontinuum rock slope model, which is used for predicting the behaviour of the slope under existing environmental and earthquake conditions. This model has helped not only to better understand the dynamics of the rockslide but also to estimate the potential rock volume that can become unstable when subjected to static and dynamic loads.