基于PFC2D的刘涧滑坡破坏运动过程模拟

以陕西省洛南县刘涧滑坡为研究对象,采用颗粒流离散元法对其破坏运动过程进行数值模拟。首先通过双轴数值试验对滑坡饱和土体进行细观参数标定,并与室内试验中饱和土体宏观力学参数进行对比,经验证该细观参数能应用到滑坡的破坏运动分析中,进而引入颗粒流（PFC2D）程序中平行黏结模型,采用ball-wall建模方法建立滑坡模型,对滑坡不同关键部位颗粒进行位移、速度监测,阐明其破坏运动特征。模拟结果表明,降雨为刘涧滑坡的直接诱发因素,斜坡变形破坏模式为由坡脚开挖引起的自前缘向后部牵引-孔隙水压力诱发的后部向前缘推移式滑塌。总体特征为上部推移,中部剪切,下部牵引;滑坡滑动最高时速13.4 m/s,最大滑移170 m,滑动阶段持续25 s。利用颗粒流法对滑坡的破坏运动过程模拟具有较好的适用性,可为工程决策提供依据。      

推移式滑坡演化过程模型试验与数值模拟研究

利用MTS电液伺服加载与控制系统对推移式滑坡物理模型后缘进行了分级推力加载,完成了推移式滑坡演化全过程的模拟。基于三维激光扫描技术对滑体表面的位移和变形进行了高精度、全方位、非连续性监测。采用多重分形基本理论对监测点云数据进行了系统分析,从试验的角度探讨了推移式滑坡演化过程中位移多重分形维数的变化特征。模型试验结果表明：推移式滑坡变形破坏以沿滑带发生的整体滑移为主,并表现出明显的演化阶段性特征,大致可划分为3个阶段：（1）后缘压缩阶段：滑坡模型表面变形体现为后缘土体的局部前移与隆起,整体变形小,多重分形维数成降维的特征,降维过程中未发生突变、有序性好;（2）匀速变形阶段：滑坡模型表面产生了明显的位移,变形不断向前和向两侧发展,前缘、中部滑体发生隆起现象,多重分形维数表现出先减后增的趋势;（3）加速变形阶段：滑坡模型表面体现出持续、快速、变化鲜明的整体变形特征,伴随出现滑坡模型中前部隆起带及横向、纵向的隆胀裂缝,多重分形维数成增维趋势。基于模型试验,利用FLAC3D进行了推移式滑坡演化过程的动态数值模拟,验证了滑坡演化的阶段性特征,揭示了推移式滑坡演化过程中稳定性系数非线性递减的规律。     

不同类型滑坡渐进破坏过程与稳定性研究

滑坡的类型一般可分为牵引式滑坡、推移式滑坡和复合式滑坡,根据其滑面的发展形态,依次表现为前进式渐进破坏模式、后退式渐进破坏模式和复合式渐进破坏模式。基于岩土体应变软化特性,揭示了滑坡渐进破坏过程的本质是滑带力学参数弱化的过程,初步探讨了3种类型滑坡渐进破坏过程的远动特点和力学特征和滑坡渐进演化过程。以不平衡推力法和3种类型滑坡的演化特征为基础,提出3种类型滑坡渐进破坏过程中临界状态条块确定方法,通过建立滑坡渐进破坏稳定性计算模型和计算公式,提出滑坡随着渐进演化过程的滑带参数取值方法,并阐述了渐进破坏过程的稳定性计算实现过程,实现不同类型滑坡渐进破坏过程的稳定性分析。以3个典型滑坡为例,分析得出滑坡渐进破坏过程中牵引式滑坡和复合式滑坡稳定性降低速率由大到小再到大和推移式滑坡稳定性降低速率由小到大的过程,3种类型滑坡在渐进破坏过程中不同部位对稳定性的贡献不同,验证了不同类型滑坡的变形规律。研究结论可对不同类型滑坡的稳定性发展进行初步预测和为滑坡治理提供指导意义。     

龙王坪滑坡变形模式及稳定性评价

龙王坪滑坡分为上、下滑体两部分,在工程地质条件分析的基础上,分析了滑坡变形过程,确定了龙王坪滑坡上下两个滑体的变形破坏模式:上滑体为推移式滑坡,下滑体为牵引式滑坡。采用不平衡推力传递系数法评价了天然工况和暴雨工况下上下滑体的稳定性。采用Abaqus有限元软件模拟了暴雨对滑坡的渗流场应力场的变化规律,分析了其对稳定性的影响。研究成果表明滑坡天然条件下处于基本稳定状态,强降雨条件下欠稳定。     

长宁页岩气田区某丛式井场滑坡变形特征及形成机制浅析

本研究结合长宁页岩气田区某丛式井场滑坡的地质环境条件、物质结构和变形特征,根据古滑坡体存在的地质现象,对工程滑坡形成的力学机制和发展演化过程展开分析讨论。初步认为该滑坡是在古滑坡的滑覆堆积体上发展而来,滑坡启动时具有牵引式滑裂变形破坏特征,并逐渐向推移式塑性挤压变形模式转变,形成了滑坡由牵引式向推移式转化的力学机制演变过程。人类工程活动是该滑坡的最直接的主要诱发因素。充分认识滑坡的变形特征和形成机制,有利于正确指导滑坡治理措施选择和工程布局,对区域内建设场地选址和同类型工程滑坡治理具有借鉴意义。     

杨柳垭滑坡应急处置工程实践

以杨柳垭滑坡应急处置为例,研究控制推移式滑坡体变形成灾的途径。从变形特征、工程地质、处置过程和工程措施4个方面分析其应急措施。现场监测和数值模拟对各项工程的效果检验表明,推移式滑坡抢险可通过后缘减载、前缘堆载、抗滑桩和地表截排水,进行治理。     

推移式缓倾浅层滑坡渐进破坏力学模型与稳定性分析

在滑坡孕育与发展的过程中由于外部条件的不均匀作用,使得滑坡局部位置出现应力集中。当集中剪应力大于滑带的峰值抗剪强度时,滑带发生应变软化。多余的剪应力将发生转移并由临近滑带承担,滑坡发生渐进破坏。针对顺层缓倾浅层滑坡,考虑后缘推力作用,将推移式滑坡的渐进破坏过程分为5个阶段。基于力学平衡与变形协调关系,建立了各阶段浅层滑坡的渐进破坏力学模型。在综合分析滑坡渐进破坏过程的基础上,给出了不同渐进破坏阶段的临界荷载与划分判据。重新表征了不同应力状态下滑带的抗剪强度,给出了滑坡各渐进破坏阶段的稳定性系数计算公式,物理含义更加明确。最后将建立的力学模型应用于简单浅层滑坡,实现了后缘推力-坡体位移-剪应力分布-稳定性系数一一对应的定量关系。模型较好地体现了滑坡渐进破坏过程中滑带土抗剪强度变化的时空特性。与不平衡推力的计算结果对比分析表明,采用峰值强度在工程设计中是偏危险的,采用残余强度则是不经济的,论证了运用渐进破坏理论对滑坡进行工程设计的必要性。     

考虑渐进破坏过程的滑坡推力计算方法

在滑坡防治工程设计当中,推力确定是治理工程设计是否合理有效的前提。本文进行了3种类型滑坡的渐进变形破坏模式分析,从滑带参数弱化的角度阐述了不同类型滑坡的渐进演化过程,并以滑带力学参数经历峰前应力阶段、软化阶段、残余应力阶段刻画了滑带空间形态所经历的峰前应力状态、临界应力状态、残余应力状态3个阶段;基于不平衡推力法,提出3种类型滑坡临界状态条块的确定方法,把滑坡划分为发生剪切段和未发生剪切段,提出了不同类型滑坡渐进破坏过程中推力计算公式及计算过程中滑带参数取值方法。以任意滑坡为例,从不同类型滑坡角度分析了滑坡在渐进破坏过程中推力的变化规律,结果表明：不同类型滑坡渐进破坏到第5状态时,牵引式滑坡、推移式滑坡和复合式滑坡的推力大小分别为4 100,4 980和3 150 kN/m,推移式滑坡推力最大,说明滑坡以不同模式破坏时推力存在明显差异。此计算方法不仅反应了不同类型滑坡的渐进破坏过程,又解决了具有应变软化性质的滑坡推力计算问题,在实际工程中为滑坡的设计提供合理的推力。     

基于GIS空间数据的滑坡SPH粒子模型研究

针对光滑粒子流体动力学方法（SPH）在滑坡模拟中建立粒子模型的难题,提出了基于地理信息系统（GIS）栅格数据的粒子排列与插入方法。根据该方法,建立了滑坡SPH粒子模型及相关粒子生成程序,进一步以结合摩尔-库仑破坏准则的SPH宾汉流体模型为核心,实现了运用SPH方法模拟滑坡破坏后三维运动的过程。该SPH模型在对唐家山滑坡的模拟中得到了验证,并预测了金坪子滑坡破坏后的影响范围。结果表明：基于GIS空间数据的滑坡SPH粒子模型具有可行性与良好的适用性。以GIS数据库为基础,开展滑坡灾害的模拟研究,将大大提高对滑坡等地质灾害的仿真分析,为滑坡灾害的预测与防治提供参考。     

四川彭州市灯杆坡滑坡变形特征及稳定性分析

作者等对"5.12"汶川地震诱发的彭州市灯杆坡大型堆积体滑坡的变形破坏特征、滑坡的过程机制及震后稳定性进行了较系统的研究。滑坡变形可分为三个区,Ⅰ区为主变形区,Ⅱ和Ⅲ区为Ⅰ区后缘开裂诱发的向两侧的塌陷;滑坡Ⅰ区和Ⅱ区为推移式滑坡,Ⅲ区为牵引式滑坡,主滑Ⅰ区为沿基覆界面的推移式滑移,后缘开裂下错,中前部挤胀开裂;降雨和地震因素对滑坡稳定性影响较大,暴雨和地震情况下滑坡体处于欠稳定到不稳定状态,其中Ⅰ区中前部存在较严重的局部稳定性问题。     

基于模型试验的滑坡防治微型桩设计方法

通过开展微型桩与滑坡相互作用的大型物理模型试验,总结滑坡作用下微型桩的性状,在试验结果的基础上提出一种微型桩防治滑坡的设计方法。试验结果表明:微型桩的破坏是因滑面处的桩体抗弯剪能力不足引起的,桩身混凝土破碎后,微型桩抗滑机理由抗弯、抗剪转为钢筋抗拉; 群桩中各排桩的水平变位无明显差异,各排桩所受的滑坡推力沿滑坡滑动方向逐渐减小。基于试验结果,提出一种微型桩防治滑坡的设计方法,按微型桩在滑面处抗剪进行设计,同时考虑了各排桩所受滑坡推力的不均匀分布。     

悬臂式抗滑桩模型试验研究

作为治理滑坡的重要手段之一的抗滑桩,由于岩土体介质的特殊性,桩后滑坡推力、土体抗力及桩身变形破坏模式与理论计算存在较大差异。通过悬臂式抗滑桩加固滑坡的模型试验,对滑体进行逐级加载,测得桩后滑坡推力、桩前土体抗力和桩体的应变,研究滑坡推力分布、土体抗力的变化情况、桩身变形破坏模式。试验结果表明,对于悬臂式抗滑桩可分为分离段和接触段两部分,滑坡推力逐渐向接触段集中;桩前土体抗力主要在桩前25 cm以上,随着深度增加,抗力逐渐减小;悬臂式抗滑桩为折断破坏形式,破坏点的位置在滑面以下25 cm处。模型破坏主要是由于桩前土体发生屈服,从而使桩顶部位移过大,致使桩身因折断破坏而失效,最终滑坡模型失稳。其结果可为实际工程提供借鉴。     

隧道-洞口滑坡体系受力特征及变形模式

随着我国高速铁路在西部地区的大规模建设,隧道在线路中所占的比例越来越高,洞口隧道在滑坡作用下产生的病害越来越严重。然而,我国目前在隧道-洞口滑坡体系设计中没有可供参考的受力变形模式,因此本文以隧道-洞口滑坡为研究对象,通过对云南功东高速公路中隧道-滑坡工程实例的总结及工程地质模型的建立,对滑坡推力作用下的隧道变形模式进行研究,得到如下结论:(1)将隧道-洞口滑坡分为与滑面相交和下穿滑体两种模式,与滑面相交的隧道直接受到剩余滑坡推力的作用,而下穿滑体的隧道主要承受附加荷载的影响;(2)位于滑体内隧道承受围岩压力、滑坡推力和岩土抗力的作用,可将洞口有刚性支撑的隧道-滑坡结构简化为简支梁,无刚性支撑作用下的隧道-滑坡结构简化为悬臂梁;(3)下穿滑体隧道在附加荷载的影响下,拱部承受多余的压力而受到偏压作用,拱顶形成受拉区域,出现拉张裂缝。     

基于能量损失的抗滑桩损伤模型及其应用

抗滑桩承受荷载的过程伴随着桩身结构的损伤累积,为了获得抗滑桩损伤演化情况,基于Najar损伤理论推导了随应变变化的损伤因子表达式,建立了抗滑桩受拉、压荷载作用下的混凝土损伤模型。将该损伤模型嵌入至Abaqus/CAE模拟程序自带的混凝土塑性损伤模型中,分析了二郎山1#滑坡抗滑桩损伤情况,得出如下结论,采用文中构建的拉、压损伤模型模拟得出的桩顶水平位移为30.3cm,与现场观测的桩后裂缝宽度数据相吻合,得出滑坡推力增大是导致二郎山1#滑坡抗滑桩产生大变形的直接原因;抗滑桩在产生大位移过程中受压损伤值较小,桩身未发生压破坏;抗滑桩在产生大位移过程中靠近滑坡一侧滑面位置的拉损伤较为严重,并产生了拉破坏,损伤区域达到截面面积的3/4,是抗滑桩工程修复亟需关注的位置。      

牵引式滑坡推力计算方法研究

三峡工程运行期间引发大量库区滑坡地质灾害,由于库区水位及降雨等联合影响,使得牵引式滑坡在库区滑坡中占有相当的比例。通过对库区牵引式滑坡形成机制研究,根据变形破坏模式,把牵引式滑坡分为牵引区（初始滑动区）和被牵引区,分析牵引式滑坡在演化过程中牵引区滑体与被牵引区滑体之间的相互依存关系,针对其相互作用力学特征建立合理的物理和数学力学计算模型,初步推导牵引式滑坡推力计算公式,为抗滑桩设计提供合理的设计推力。以三峡库区朱家店牵引式滑坡为例,在确定被牵引区滑体对牵引区滑体存在推力作用情况下,通过推力计算表明,推导出的公式计算得到牵引区滑体的设计推力比单独计算牵引区滑体设计推力更大,相比将牵引区滑体和被牵引区滑体视为整体计算设计推力更小,说明此方法计算的推力用于抗滑结构设计可以达到既安全又经济的效果,为牵引式滑坡治理设计提供新的思路。     

四川地震灾区三兴庙滑坡稳定性评价及治理研究

地震震裂山体是四川"5·12"地震灾区发育的具有"裂"而未"滑","松"而未"动"特征的一类典型滑坡地质灾害。通过对绵竹市清平乡三兴庙滑坡区的地形地貌和地质构造的详细描述,着重分析了地震震裂山体——三兴庙滑坡变形的破坏机制和影响因素。综合运用参数反演和室内试验等方法确定了滑体和滑带土的物理力学参数,采用滑坡推力法建立了滑坡稳定性分析模型,对5个潜在滑动带进行了不同工况计算,提出了三兴庙滑坡的综合治理方案:结合地表排水工程,在滑坡变形区主滑段前缘设置抗滑桩,通过抗滑桩将滑坡下滑力传递至深部稳定地层,并满足上部滑体不产生越顶现象;在已滑塌区后缘设置板桩式挡墙,清除危岩,平整坡面,一方面起到保护坡脚安置区的作用,另一方面可以将滑塌物质固定在上部,起到回填压坡脚之功效,促使滑体逐渐发展为自然稳定状态。     

桩心配筋微型桩抗滑特性试验研究

为研究桩心配筋微型桩抗滑特性,进行了滑坡微型桩抗滑特性大型物理模型试验.试验结果可得出,桩心配筋微型桩在加载过程中,各排桩同时受力;滑坡推力对桩心配筋微型桩的影响范围为滑面上下各20倍桩径的范围内;桩心配筋微型桩在抗滑工程中主要是受弯破坏,易破坏点为滑面上下3倍桩径处;微型桩群桩的破坏过程是从迎滑第一排桩开始;微型桩能有效提高滑坡体的稳定系数.