基于二阶功准则的岩质滑坡准静态-动态转化数值分析

地质不连续带的破坏往往对岩质边坡的失稳起控制性作用。二阶功破坏准则可以分析除振颤失稳外的所有材料失稳问题,因此,利用该准则分析了岩体不连续带的材料失稳破坏问题。首先从数学上解释了使用二阶功分析二维地质不连续带的优势;而后将二阶功破坏准则引入FLAC有限差分计算软件,并根据相关监测数据对南芬铁矿岩质滑坡进行了二维数值分析。滑坡是一个准静态到动态的转化过程,动能的突然爆发标志着准静态-动态转化的发生。二阶功和二阶动能之间存在直接关系,据此关系估算出的南芬铁矿岩质边坡动能演化曲线可以证明二阶功对岩土材料失稳破坏判别的有效性。     

楞古水电站碎裂岩质边坡变形破坏模式研究

碎裂结构岩质边坡是地质工程中遇到的一种最不稳定边坡,其原岩松弛,结构面普遍张开,围岩自稳能力差,碎裂结构岩体出露不连续,空间分布存在差异,导致边坡破坏边界不明显,变形破坏机制很难确定。本文以雅砻江楞古水电站碎裂结构岩质边坡为例,在地质环境调查和平硐勘测的基础上,系统研究了碎裂岩体结构特征,分析了控制边坡变形破坏的边界条件和变形破坏模式,并运用UDEC离散元程序模拟验证。研究结果表明:碎裂岩质边坡的变形破坏主要受自身结构及内部相对长大结构面控制,变形演化过程依循应力调整、时效变形和局部失稳3个阶段,变形破坏模式分为断层主控底滑型和裂隙切割破坏型。目前针对碎裂结构岩质边坡研究相对较少,缺乏大型工程实例支撑,该研究成果为水利工程中这类边坡的研究提供了参考。     

基于极射赤平投影的岩质边坡稳定性评价和防治措施

岩质边坡破坏主要由结构切割形成的楔形体失稳造成.通过对无锡滨湖区-露天采矿形成的岩质边坡稳定性的评价,介绍利用极射赤平投影法评价岩质边坡稳定性和提出不稳定岩质边坡防治措施的基本原理和方法.     

某水利工程岩质边坡的稳定性分析及防治措施--赤平投影法

我国山区水利工程建设中普遍存在边坡安全性问题,尤其是岩质边坡产生的滑坡、崩塌,对工程安全及人民财产造成很大危害;文章以某水利枢纽建设工程中潜在不稳定岩质边坡为对象,利用赤平投影法对工程区潜在不稳定岩质边坡现状进行分析评价,并提出防治建议。     

交通荷载作用下边坡振动响应特性分析

通过对316国道土质边坡及岩质边坡进行振动响应测试,研究交通荷载引起土质及岩质边坡振动加速度大小及其空间变化特征,同时利用FFT方法对振动信号进行频谱分析,得到岩质及土质边坡的振动响应频谱特性。测试及分析结果表明,振动波传播过程中携带了反映介质固有特性的信息,岩质及土质边坡对交通荷载的响应均较为敏感,相同荷载在土质边坡引起的振动加速度及振动幅值大于岩质边坡,其中土质边坡沿坡由下向上振动响应有减弱的趋势,且振动在短距离内衰减较快,而岩质边坡振动响应在短距离内衰减较慢;主频随着振动波的衰减有向低频移动的趋势。测试为分析振动传播途径和研究振动对边坡稳定性的影响提供了宝贵资料,对多因素引起的边坡稳定性评价有重要的实际意义。     

陡倾角反倾层状岩质边坡变形特征数值模拟验证

对于大量中、小型岩质边坡，因地质结构简单、边界条件清楚，且施工周期较短、经费有限，不可能也没有必要对其开展较大规模勘探工作。而物理模型试验则周期较长、费用较高。因此，数值模拟技术可以替代模型试验，成为这类边坡变形破坏分析的首选手段之一。论文利用离散单元方法(DEM)分析了某公路陡倾角反倾岩质边坡开挖变形破坏机制及其演变过程，验证了教科书上该类边坡的机理，并在此基础上提出了边坡防治工程建议。该方法加深了对边坡变形的认识，节约了工程周期及造价，应成为中、小型岩质边坡研究的辅助措施。     

工程荷载作用下缓倾角反倾似层状岩质边坡变形稳定性分析

在反倾层状边坡的破坏机制和稳定性分析方面,由于其稳定性一般较好,系统深入地研究其破坏机制和稳定性的反而不多。以火山岩地层多次火山喷发旋回形成的缓倾角反倾似层状岩质边坡为研究对象,利用有限元分析其位移矢量图,揭示边坡的变形破坏机制和稳定性控制要素,利用极限平衡法、矢量和法,评价其稳定性,利用强度折减法分析塑性区的扩展规律,揭示滑动面发展的时间空间规律,结果表明,（1）类似层状反倾岩质边坡的潜在破坏模式为剪切–张拉破坏,滑面形态表现为近似折线状：顺坡向穿过凝灰岩夹层和强风化岩体,后缘通过陡倾结构面;（2）极限平衡法、矢量和法的边坡稳定性综合评价表明边坡浅层稳定性不满足工程稳定性要求,深层稳定性满足工程稳定性要求,且三维矢量和安全系数大于二维结果,是三维效应造成;（3）塑性区扩展揭示滑面的空间发展序列为滑面4、5、3。文中的技术路线和分析方案可用于缓倾角反倾层状岩质边坡稳定性评价。     

基于参数劣化的软硬相间顺层边坡稳定性研究

三峡库区侏罗系地层具有独特的软硬相间的岩性组合和结构特征,侏罗系砂泥岩软硬相间地层是该地区典型的易滑地层,是滑坡集中发育的地层之一,也是三峡库区滑坡防治工作中的重点区域。为深入研究软硬相间层状岩质边坡的稳定性,通过对理论概化模型的分析,构建了软硬相间顺层岩质边坡的参数劣化计算模型。考虑风化作用对岩体结构面抗剪强度参数劣化的影响,引入空间变异函数,提出软硬相间层状岩质边坡结构面抗剪强度参数劣化模型,导出软硬相间层状岩质边坡沿层面方向抗剪强度参数劣化的函数表达式,表征了分析点的风化影响厚度与其强度参数的一一对应关系,有利于边坡稳定性的定量分析。利用该函数表达式对沿层面方向岩体的强度参数进行劣化,利用劣化后的强度参数进行稳定性评价,得到分析点至坡面距离与该点稳定系数的对应关系曲线,并结合三峡库区边坡实例进行了验证分析,指出软硬相间层状岩质边坡岩体抗剪强度参数的劣化对其稳定性评价具有较大影响,单平面滑动的稳定分析中抗剪强度参数沿层面恒定分布的假定具有一定的局限性;若不考虑结构面抗剪强度参数的劣化,可能导致稳定性计算结果偏于不安全。     

重力作用下顺层岩质边坡破坏机理数值模拟研究

利用UDEC软件模拟了北京市石景山区模式口西里小区47号楼南侧不稳定岩质斜坡,并结合现场勘查及室内试验得到的边坡地形数据及材料参数,模拟出斜坡的渐进破坏过程。根据数值模拟结果,从应力及位移的角度对顺层岩质边坡破坏机理分析讨论。最后,采用UDEC中的刚体模型,较真实地展示了重力作用下顺层岩质边坡坡体的破坏运动过程。     

岩质高边坡稳定性支持向量机预测方法研究

提出一种基于支持向量机的岩质边坡稳定性预测方法。该方法地很好的表达了岩质边坡稳定性与其影响因素之间的非线性映射关系,并应用该方法建立了相应的模型。预测结果表明,利用该方法进行岩质边坡稳定性预测是可行的、有效的。     

江西某厂区边坡岩体结构面网络模拟研究

基于结构面实测统计原理和方法,建议结构面几何参数概率模型,运用蒙特－卡洛（Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ）模拟原理和方法,进行碉体结构的室内再现。运用该方法对江西亚东水泥厂厂区边坡岩体进行结构面网络模拟和成果分析,从而用于边坡岩体力学和渗透性能和评价,最终为其稳定性评价及支护设计服务。     

基于岩体不连续面三维分形维岩体质量评价研究

岩体内部不连续面分布具有随机性、不规则性,但又具有统计自相似性。基于三维随机不连续面网络模拟技术,对岩体结构统计均质区内的不连续面进行计算机模拟,并应用分形理论计算岩体不连续面分布的分形维数。岩体不连续面分布分维数具有尺寸效应,随着岩体尺寸增大分维数减小,到一定程度趋于稳定。这一稳定的分维值称之为表征分维数,用此值描述不连续面分布特征。将岩体不连续面分布的表征分维数与按传统岩体分类标准所得岩体质量等级进行对比,提出以岩体不连续面分布表征分维数为指标的岩体质量分类方法。在岩体分类基础上,提出基于表征分维数的岩体等效抗剪强度指标的折减计算。     

不连续面平均速长概率估值法及其应用

在进行不连续面３－Ｄ网络模拟过程中，不连续面的大小是一个重要的参数，该数据主要来源是在现场露头上测量不连续面出露的迹长。由于取样中不可避免的偏差而使结果有误差，在进行平均迹长估计时取样的误差必须予以校正，本文介绍一种用概率的方法考虑取样误差通过有限２－Ｄ露头上测量的不连续面数据求算无限２－Ｄ空间平均迹长的技术。该方法可以借助计算机进行处理。     

不连续面平均速长概率估值法及其应用

在进行不连续面3-D网络模拟过程中, 不连续面的大小是一个重要的参数, 该数据主要来源是在现场露头上测量不连续面出露的迹长。由于取样中不可避免的偏差而使结果有误差, 在进行平均迹长估计时取样的误差必须予以校正, 本文介绍一种用概率的方法考虑取样误差通过有限2-D露头上测量的不连续面数据求算无限2-D空间平均迹长的技术。该方法可以借助计算机进行处理。     

An improved Monte Carlo simulation method for discontinuity orientations based on Fisher distribution and its program implementation

Fisher distribution is the most commonly used probability density function for discontinuity orientations. Based on Fisher distribution, Monte Carlo simulation method for discontinuity orientations was reviewed and improved. Those orientations extending beyond the edge of an upper hemisphere projection (OEBEUHP) often have an important influence on both the mean orientation and Fisher constant K, thus affecting simulation results. The detailed algorithms for identifying and adjusting those OEBEUHP were developed in this paper. Based on the improved method, a program for generating discontinuity orientations and plotting their stereographic projection maps, named as MCSDO, was developed. Due to the aforementioned adjustment, the generated orientations by MCSDO are close to the original discontinuity orientations, which were mapped in field, and satisfactory. Only the original orientations and target number of generated orientations need to be input. By running the program we can directly obtain the follows: orientations of generated discontinuities, mean orientations of both original and generated discontinuities, Fisher constant K of both original and generated discontinuities, and stereographic projection maps of both original and generated discontinuities. MCSDO is a freeware designed for researchers and practicing engineers, and can be easily mastered with a little computer knowledge.     

Influence functions for stress and displacement discontinuity elements in an anisotropic medium

Influence functions, that permit us to determine stresses and displacements at an arbitrary point in an infinite, homogeneous, linear elastic, anisotropic medium due to different three-dimensional (3-D) stress or displacement discontinuities distributed on infinite, flat, band-type elements, are presented. Any straight-line segment on the band, which is perpendicular to its infinite side, has the same distribution of the discontinuities. Along with the functions, their Taylor series approximations are also provided. The last can be useful to analyse stresses and displacements at points distant from the elements. The functions allow us to avoid procedures of numerical integration in the Indirect Boundary Element Method and/or the Displacement Discontinuity Method computer codes that are able to solve complete plane-strain problems with 3-D boundary conditions for an elastic, anisotropic medium. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

岩体结构面的多参数优势分组方法研究

岩体中的结构面对岩体的水力和力学性质有很大影响,因此,弄清岩体中结构面的发育规律是岩体稳定性评价的基础。当结构面的产状一致,其他性质不一致时,结构面的水力学特性和力学性质是不同的。而传统的结构面优势分组方法仅根据产状数据分组,无法分辨产状相同、其他性质不同的结构面。因此,提出了一种基于量子粒子群优化算法的多参数结构面的优势分组方法。该方法通过结构面的相似性度量建立目标函数,运用量子粒子群优化算法通过搜索目标函数的全局最优解来确定聚类中心,可用于结构面多个参数的优势分组。通过对计算机模拟的多参数结构面数据的分组,验证了该方法的可靠性。最后,将该方法应用于怒江松塔水电站坝址区实测的多参数结构面数据的划分,得到了符合实际的分组结果。     

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。     

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     

工程岩体结构面间距空间分布的ARIMA模型及应用

结构面间距是反映结构面分布特征的重要指标之一,也是工程岩体质量级别划分的重要指标之一。与传统的结构面间距定义不同,本文认为只需按组测量结构面之间的间距同样可以分析结构面分布特征,并给出了结构面类型的4类划分法,依此建立结构面序列,利用时间序列的自回归滑动平均模型建立节理间距的AR IMA模型,提出了间距序列建模和模型检验方法,并以实例印证了AR IMA模型表示间距序列是合适的。