地震作用下高陡岩质斜坡动力响应规律研究

在西南山区高陡单面斜坡研究基础上运用FLAC3D有限差分法对双面斜坡的动力响应规律进行分析,研究了斜坡坡高、坡角及顶宽变化对响应规律的影响,结果发现:对斜坡输入不同中心频率Ricker子波时,坡体卓越频率整体处于1~4 Hz之间,且斜坡不同部位卓越频率不尽相同。从规律上看,坡高决定了斜坡动力响应的表现形式,体现在坡高较低时加速度放大系数等值线平行于坡底而增大后变为平行于坡面展布的闭合区域,反映在放大效果上即为加速度随坡高线性增加（坡高较低时）,而后呈现增减反复出现的情况（坡高较高时）;另外,坡角增大未影响斜坡动力响应的表现形式,仅改变了斜坡内部放大系数等值线的走向,使得陡倾斜坡加速度水平及竖向放大效果均大于缓倾斜坡。双面斜坡随坡形变化的动力响应规律与单面坡近乎相同,但由坡形改变所致地震波反射与折射现象使得双面坡对地震波的放大效果更加明显,表现为放大系数等值线密集程度增大,加速度较相同单面斜坡成倍增加。      

强震作用下陡倾顺层岩质边坡失稳机制研究

安县茶坪乡冷浸沟陡倾顺层岩质边坡在\     

大型岩质滑坡地震变形破坏过程物理试验与数值模拟研究

以汶川地震触发的大光包岩质滑坡为例,结合野外现场调查,以其地质结果为背景,建立起破坏前的物理模型和三维数值模型,利用振动试验台和数值计算方法对滑坡变形破坏过程进行了研究。物理试验与数值模拟方法相互验证,取得了较为一致的结果。研究结果表明: 该滑坡的破坏模式为坡体顶部与中部拉张贯穿破坏中部沿层面滑移前缘剪切破坏,中部拉裂缝与主滑面首先形成滑动边界,前缘首先滑出; 滑坡变形过程中的加速度与速度响应研究表明其放大效应明显。同时,通过对比基岩与滑带加速度与速度放大系数,显示了结构面对斜坡变形破坏过程的控制作用。     

国内外地震滑坡研究综述

地震滑坡是大陆内部山区大地震活动中最为常见的地震地质灾害类型,不仅数量多、规模大,而且危害性极大,常会对人类活动造成特别严重的损害,分析研究地震滑坡对地震灾害危险性评价和防震减灾工作极为重要。通过系统总结和梳理国内外地震滑坡的研究现状,对地震滑坡的发育规律、动力机理以及"3S"技术在地震滑坡研究中的应用等方面进行了较为全面的论述。     

地震与非地震诱发滑坡的运动特征对比研究

针对不同诱发机制的滑坡运动特征差异,以滑坡的总斜率和阻止系数为评价指标,分析滑坡的总斜率、阻止系数与滑坡规模、总能量的关系,对比研究了地震和非地震滑坡的总斜率、地形阻止系数的特征。研究结果表明：地震与非地震滑坡的规模越大在运动过程中受到的阻止作用越小;地震滑坡和非地震滑坡的总斜率都随滑坡规模和总能量增加而减小,但地震滑坡减小的速率大于非地震滑坡;地震滑坡的平均阻止系数约为0.4～0.5,而非地震滑坡的平均阻止系数约为同规模地震滑坡的40%～50%。因此,滑坡的运动特征不仅受滑坡规模及总能量控制,还显著地受滑坡的诱发机制和地形阻止等因素的影响。     

矿山高陡岩质边坡治理应用研究

以栾川县煤窑沟石煤矿矿山地质环境恢复治理项目为例,采用锚网喷护加钻孔竹筒置土工程及滴灌技术等措施进行综合治理,一方面可以避免岩质高陡边坡传统的"大开挖"方式引发边坡地质灾害,便于后续分台阶绿化同时不对治理区山体造成更大程度的破坏,减少了工程施工中产生的大量弃方;另一方面,采用钻孔竹筒置土和滴灌技术,改善了高陡岩质边坡治...     

顺层岩质边坡地震动力响应研究

地震作用下边坡的动力响应研究是边坡动力稳定分析的基础,利用FLAC3D有限差分软件建立一个顺层岩质边坡动力数值模拟模型,对其在竖向和水平向地震耦合作用下的动力响应全过程进行研究。研究表明,地震竖向和水平向耦合作用模拟比简单的模拟水平向振动更加接近实际情况,对岩土体的破坏更大;顺层岩质边坡在耦合地震作用下存在垂直放大和临空面放大作用;坡面水平向和竖向加速度均随高程增加呈增大趋势,在结构面处增大特别明显;竖向地震波产生的水平与竖向拉裂是触发斜坡体产生初期崩滑破坏的主控因素;边坡动力响应特征值的放大效应表明,其放大系数值从大到小依次是：竖向加速度＞水平加速度＞竖向速度＞水平速度;耦合地震波作用下,随着av /aH的增大,坡面监测各点横向位移基本呈增大趋势,说明竖向地震作用起了重要的破坏作用。     

自适应锚索锚固岩质边坡地震动力响应分析

强震作用下常规锚索往往会因材料变形能力不足导致应力过载而被拉断,一旦锚索失效将直接危及整个锚固结构的安全。为研究自适应锚索的动力响应规律以及在自适应锚索支护下锚固边坡的动力特性,以新型抗震锚索为原型,设计自适应锚索锚固岩质边坡试验模型,并利用振动台试验系统对试验模型进行加载。试验中采用正弦波、天津波、EI波以及Taft波等4种地震波进行研究,监测锚索的应变和边坡动力响应。结果表明：锚索的轴力和地震波幅值、类型、地震激励频率等因素密切相关;锚固边坡坡面加速度及位移沿边坡高程均有不同程度的放大,相对于无锚索支护边坡,锚固边坡坡面加速度和位移峰值均有减小;自适应锚索随着预设滑移恒阻力的不同,锚索会产生不滑移、瞬间滑移、逐步滑移3种工况,对应的锚索应变时程曲线和锚固边坡动力安全系数时程具有显著不同的特征;自适应锚索滑移工况下,滑体的安全系数虽然有局部减小的阶段,但是锚固结构的安全储备较大,可适应边坡大变形和瞬态冲击荷载的作用。试验结果可为强震区路堑边坡的支护和自适应锚索抗震设计提供一定参考。     

红砂岩高陡岩质边坡稳定性分析及治理

充分利用边坡失稳前自身抗滑能力进行高陡边坡治理，结合工程实例，提出了主动性公路边坡治理的思路。分别利用极限平衡法和有限元数值法，综合考虑了两种方法的优缺点，对红砂岩高陡边坡进行了全面的稳定性分析，并针对性地提出了经济合理的治理方案。     

武隆鸡尾山滑坡发生机制与裂缝成因分析

滑坡失稳运动的动力学过程及影响范围对滑坡灾害的风险区划分和防控具有重要影响。为了能准确且系统地分析滑坡失稳运动过程中的动力特性变化,对三峡库区湖北省秭归县盐关滑坡失稳运动过程详细调查分析,通过滑带土的室内环剪试验获得其残余强度变化规律及不同剪切速率的滑带土运动参数。采用适用于大变形模拟计算的物质点法(MPM),再现了盐关滑坡的2次运动堆积过程,并分析了滑坡运动过程中的速度、能量、冲击力等动力特性的动态变化与阶段特征。结果表明,盐关滑坡物质点法(MPM)模拟结果与现场勘测运动距离和滑坡堆积形态相吻合;滑坡2次运动过程均经历失稳启动、加速滑动、减速堆积和停止4个阶段;第一、二次滑动分别在第10、31 s时达到了1.9、3.2 m/s的速度峰值,总动能为1.57×10⁷、1.60×10⁸ J,冲击力峰值为7.82×10³、3.87×10⁴ kN;滑坡平均速度、总动能及最大冲击力均随滑距增加呈现先增加后减小的变化趋势。物质点法应用于滑坡动力学分析取得较好的效果,室内环剪试验获取的控制滑坡运动的滑带土残余摩擦系数为物质点法模拟计算提供了可靠的数据支撑。滑坡失稳运动过程的动力学特征在滑坡灾害范围和危害程度预测及风险评价中具有重要意义。

     

基于离散元法的节理岩体边坡稳定性分析

节理岩体边坡的稳定性在很大程度上取决于节理的强度及其分布形式。由于节理岩体边坡的失稳破坏具有大变形和非连续的特点,因此,离散单元法成为研究节理岩体边坡破坏机制的最有效方法之一。通过采用离散元软件PFC2D进行数值模拟,对完整岩石及节理的力学性能进行研究,并建立含密集节理的岩体边坡模型,讨论了节理连通率对边坡破坏形式的影响。结果表明,节理岩体边坡的失稳破坏是一个渐进的过程;在多组节理密集分布的岩体边坡中,连通率越大,其稳定性越差;随着连通率的减小,边坡的破坏形式由大范围的滑坡转变为局部崩塌的形式     

扰动强度递增斜坡动力学演变规律的振动台试验

“5.12”汶川大地震和“4.20”芦山地震均触发了大量的崩塌、滑坡。实震资料显示,不同地震烈度区地震触发崩塌滑坡规模的整体分布规律会发生变化。这一统计层面的认知亟待得到物理试验的验证。在自组织临界状态理论的概念框架下,开展了振动台砂堆模型试验。试验表明：输入地震波峰值加速度（PGA）为0.075g～0.125g时,落砂量与发生频率的关系可用幂律描述;PGA增加到0.15g～0.25g时,该关系服从对数正态分布;PGA增加到0.35g～0.45g时,该关系具有正态分布特征。元胞自动机模拟试验结果表明,随扰动强度增加,砂堆模型的动力学特性也经历了幂律-幂律弱化-正态分布的演变过程。按照物理学中的普适性原理,汶川、芦山地震Ⅸ度区崩塌滑坡规模与出现频率之间所呈现负幂律分布的现象,以及汶川地震Ⅺ度区所呈现的对数正态分布,可能是具有普适性意义的规律。这些认识可望为不同烈度区地震触发崩塌滑坡灾势预测提供科学依据。     

高陡堆积体滑坡半坡桩无效锚固深度分析

半坡桩与普通抗滑桩的受力机制不同,用常规的设计方法半坡桩的锚固深度不足,可能导致治理工程失效。为了分析半坡桩无效锚固深度,在分析高陡堆积体滑坡特点的基础上,根据抗滑桩受力机制重新厘定了半坡桩的概念;以弹性半坡桩为例,用数值分析方法重点研究了弹性半坡桩无效锚固深度与总的锚固深度、滑面倾角及滑坡推力的关系。结果表明,弹性半坡桩的无效锚固深度受总的锚固深度影响较小,当总的锚固深度增加时,无效锚固深度在小范围内波动;弹性半坡桩的无效锚固深度与滑面倾角及滑坡推力呈指数正相关性,随着滑面倾角及滑坡推力的增加,无效锚固深度也在增加。     

岩土体物理力学参数对岩质滑坡稳定性的影响

采用有限元-极限平衡法研究了含软弱滑动带的岩质滑坡滑动体、滑动带和滑床的密度、弹性模量和泊松比及滑动带的抗剪强度对滑坡稳定性的影响。结果表明:滑床密度、滑体及滑动带的弹性模量、滑动带及滑床的泊松比和滑动的抗剪强度指标与滑坡稳定性系数呈正相关关系,而滑体及滑动带土体密度、滑床的弹性模量和滑体的泊松比与滑坡稳定性系数呈负相关关系;软弱滑动带的抗剪强度对滑坡稳定性的影响最显著,其次为软弱滑动带的泊松比和滑床的弹性模量,其他参数的影响相对较小。     

贯入角度对截齿破岩性能与几何排布的影响研究

截齿贯入角度是双轮铣槽机布齿系统设计中的关键因素之一。基于连续−非连续单元法（CDEM）,建立截齿不同角度冲击贯入破岩的数值模型,通过断裂能本构模型实现岩体弹性−损伤−断裂的破裂过程,开展截齿有效角度50º～90º区间内的9组冲击贯入破岩模拟,研究贯入角度对截齿破岩性能的影响规律,讨论贯入角度对截齿几何排布的影响,总结布齿系统的截齿几何排布规律。结果表明,当贯入角度从90º降低到50º时,岩体由张拉−拉剪破裂向剪切−拉剪破裂转变,截齿平均贯入力与破碎程度提高,截齿的跃进式侵入特性的显著性减低;贯入角度为75º～90º的第I类截齿与小于55º的第III类截齿在破岩中起辅助作用,贯入角度为55º～75º的第II类截齿可在岩体内部产生范围较大的水平非贯通裂隙,在布齿系统破碎岩体过程中发挥主要作用;2个第II类截齿先后贯入岩体可较好地破碎截线间的岩体,可构成一类基本破岩单元,多个基本破岩单元按照正弦线形式排布,由此形成了一种布齿系统设计方法。研究成果为完善双轮铣槽机布齿系统设计方法,打破国外在双轮铣槽机布齿系统设计方法上的技术壁垒提供了理论基础。     

大型阶地型地震滑坡的成因机制和三维稳定性分析

以陈家坝场镇滑坡为例,通过对都坝河阶地的调查,概化出了都坝河阶地模型;根据对陈家坝滑坡的地貌学分析,结合水文地质调查和剖面对比,发现陈家坝滑坡位于都坝河的二级阶地上,是大型阶地型地震滑坡;通过陈家坝阶地地震滑坡的地形地貌、物质组成和岩土体力学性质室内试验分析,对其成因机制进行深入研究,发现陡倾的地形条件、松散的物质条件以及滑坡区前后缘高差大构成了滑坡的基本条件,而地震波反复剪切作用下饱和滑带土的残余剪切强度低和距离断裂带较近的强地震动是滑坡形成的主要原因;在对滑坡阶地模型概化的基础上,考虑滑坡的三维空间效应,采用有限差分强度折减法对其在自然状态、暴雨、地震等工况下进行了三维稳定性分析评价,并得到了不同工况下滑坡潜在三维不稳定的区域。这些分析对阶地型地震滑坡失稳机制的研究及稳定性评价具有一定的意义。