滑坡稳定性三维数值模拟分析

滑坡作为地壳表层的三维地质体,应最大程度逼近实际边界条件评价其稳定状态,同时,由于滑坡不同部位结构构造存在差异,应用不同的稳定系数评价其不同部位的稳定状态。在滑坡稳定性分析方法研究现状对比分析的基础上,介绍一种简易实用而精确度又较高的滑坡稳定性三维数值模拟分析方法,正是为达到此目标的一种探索,分析结果与已有研究成果基本一致,证明这种分析方法具有一定的可信性和优越性。     

某大型水电站水文站滑坡稳定性三维数值模拟分析

水文站滑坡位于某拟建的水电站坝址下游约300m的左岸。由于它距该坝址较近，若发生较大范围的变形或失稳，极有可能产生巨大的涌浪，并有可能导致大坝的损坏或完全破坏。所以，它的稳定性状况一直是各相关部门十分关心的重要问题。野外现场调研是判断滑坡体稳定性的行之有效的方法之一。在此基础上，对滑坡体模型做一较接近实际的概化，这是研究问题的关键之所在。采用三维有限元(FLAC-3D)对其进行数值模拟分析。当然，只有数值模拟手段这一种方法来判断滑坡体的稳定性还远不够的，必须与其它手段方法相结合，这样才使结论更可靠，更具有说服力。数值模拟结果表明：(1)水文站滑坡的潜在主滑动面为滑体与基岩的接触面。但其贯通性较差。因此，滑坡体的整体稳定性较好，不可能发生较大范围内的变形或失稳；(2)水文站滑坡的位移方向总体表现为向河谷方向运动。滑坡体前后缘的位移量较小，中间位移量相对较大(22．8cm)。总之，在天然情况下，水文站滑坡的整体稳定性较好，不可能发生较大范围的变形或破坏。这与野外现场调研的结果相一致。     

万县滑坡群形成机制的数值模拟研究

在现场调研和室内试验基础上，建立了万县滑坡进形成机制的概念模型，并通过二维有限元和离散元数值模拟．再现了滑坡体变形破坏过程．从而揭示了万县滑坡群的形成机制．     

云南省彝良县麻窝滑坡危害范围三维数值模拟分析

滑坡失稳后的危害范围是危险区划分的重要依据, 也是开展滑坡预测和防治的基础。本文结合具体滑坡实例, 建立大型离散元3DEC数值模型对麻窝滑坡危害范围进行模拟分析。结果表明:麻窝滑坡变形破坏后的危害范围在滑体左侧(面向坡外)105m, 滑体右侧65m, 距滑坡纵向水平距离345m。从速度监测数据显示, 滑体通过剪出口后, 其横向运动的速度量值不大, 滑体总体的运动趋势是向下与向前。相比滑坡前缘和后缘, 中部速度更大, 更有可能远距离滑动。该研究成果可对当地防灾减灾决策提供理论依据, 因此, 建议位于滑坡下游缓坡段248～315m麻窝凼村庄搬迁或修建拦石墙等支挡措施。     

多工况下汉源二蛮山滑坡机理数值模拟

利用FLAC3D软件对四川省雅安市汉源县二蛮山滑坡坡体进行建模,模拟降雨滑坡过程,并进行应力应变特征及稳定性计算分析,从而为深入研究地震及降雨诱发再次滑坡及防灾减灾提供可靠依据。研究中假设地震工况,对边坡进行详细的动力分析,得到了各监测点动力特征曲线;通过降雨工况下坡体稳定性系数分析得到了不同强度折减安全系数。研究结果表明,滑源区相对特殊的地形条件和地质构造以及不利的结构面组合是滑坡的基础;前期强降雨期间饱水加载以及大量雨水沿斜沟张裂结构面的下渗软化作用,是诱发滑坡发生的关键因素。      

基于FLUENT的二维滑坡涌浪数值模拟

本文从N-S方程出发,建立了二维滑坡涌浪控制方程,使用二维非定常分离隐式PISO算法求解方程。通过UDF(User-Defined Function)编程,采用动网格技术控制滑体的运动,结合RNGk-ε湍流模型并采用VOF方法跟踪非线性自由表面流场,基于流体计算软件FLUENT模拟滑体下滑所引起的水的速度、自由表面高度变化以及流动过程,并将数值计算结果与Monaghan和Kos的试验数据进行比较。算例表明:本模型能很好地模拟出滑体下滑过程中孤立波的产生和传播以及涡流的形成。在此基础上,本文还研究了滑体速度对水体自由表面变形的影响。     

复杂巨型滑坡形成机制三维离散元模拟分析

滑坡位于金沙江下游某拟建的大型水电站库区左岸,距坝址较近,总体积约为2 560万m3,属特大型滑坡,其稳定与否将直接威胁到大坝安全和水库正常运营。由于滑坡成因复杂,对其进行合理评价和科学预测尚有困难。为此,结合野外详细勘查资料的分析,对其形成机制进行了定性分析,认为主要以滑移-弯曲型为主,局部可能存在滑移-拉裂或蠕滑-拉裂变形。在此基础上,运用三维离散元数值模拟分析方法,再现了其变形破坏演化过程,进一步证实了其滑移-弯曲型变形破坏机制,很好地解释了主滑带低于现今河床、主滑体南侧边界比较模糊等原因,从而为其发展演化趋势、稳定性和危害性评价提供了有力依据。     

戒台寺滑坡的数值模拟分析

北京戒台寺滑坡是由采矿引发的特大型岩石滑坡,采用大型通用有限差分软件FLAC3D对滑坡进行数值分析及平面应变情况计算,通过改变材料弹性模量、泊桑比、容重、C、Φ值等指标,尽可能模拟滑体、滑带及滑床等地层岩性特征和地表的变形特征。根据过去、现在、将来可能发生的情况,设计了八种工况。按各种不同工况依次计算滑坡体内部的应力、位移和塑性区的发展变化、结构物内部受力与变形情况。验证了滑坡的变形特征及其发生发展机理,为类似工程提供了参考经验。     

PFC滑坡模拟二、三维建模方法研究

滑坡运动过程模拟避免了试验尺度与监测手段的限制,可以详细观察破坏过程,是定量评估滑坡灾变风险的重要研究手段。开展滑坡运动过程模拟的首要工作是建立滑坡模型。颗粒流程序（PFC) 虽然是滑坡运动过程模拟应用最广泛的程序之一,但在建立滑坡模型的前处理方面较弱,使得其在滑坡运动过程模拟中的推广应用受到限制。对此,本文指出了Ball-Ball和Ball-Wall两种建模方法的适用性、优缺点及滑体滑床边界确定方法,并以2014年地震触发的红石岩滑坡为例,以Brick填充法为基础,从获取地形数据、确定滑体和滑床区域、建立滑体和滑床几何模型、生成颗粒模型4个步骤出发,提出了基于数字等高线地形图建立PFC二、三维复杂滑坡模型的前处理方法,弥补了PFC软件前处理的不足,从而为今后基于PFC的滑坡运动过程模拟提供有益的帮助。     

二密滑坡形成机制

二密滑坡原是稳定的古滑坡体。由于不合理的人为开挖路基、降雨和地下水等因素,诱使古滑坡体重新滑动,影响高速公路的正常施工和人们的安全。通过现场调查、钻探、物探等勘察手段,查明了滑坡区的地形地貌、地层岩性和物质结构;根据所得地质资料确定了滑动面所在位置,计算其稳定性,重点分析该滑坡的形成机制。经过数值分析得出,在古滑坡体下部开挖路基是此滑坡形成的主要原因。目前此滑坡处于挤压-初滑阶段,需及时采取有效的综合措施进行治理。     

管道穿越滑坡下静力学与数值模拟对比分析

以管道横穿一滑坡工程实例为背景,利用ANSYS有限元分析软件建立管道横穿滑坡的力学数值模拟模型,采用FLAC3D软件对管道受力变形进行模拟研究,并采用静力学解析计算的方法,对管道变形受力状态进行分析研究,获得了管道临界破坏时管道的应变及应力和滑坡位移等特征。两种分析方法结果基本一致,结果均表明：管道横穿滑坡时,管道两端最易发生破坏。滑坡体管道正中部位变形最大,两侧变形变小,挠度变形曲线表现为正态分布;管道两端应力最大,中部正弯两侧负弯,和两端固定简支梁承受均布荷载弯矩形态一致。在静力学分析的基础上进行数值模拟分析对管道地质灾害的预测预警更准确。     

鸡尾山高速远程滑坡运动特征及数值模拟分析

本文在对鸡尾山高速远程滑坡的详细地质调查的基础上,分析了该滑坡地质环境背景特征、滑源区特征和堆积区特征。将滑坡后破坏运动主要分为失稳下滑、碰撞解体和滑行堆积3个阶段的运动特征,建立鸡尾山高速远程滑坡运动特征的地质模型。结合DAN-3D数值软件,选用FVF组合模型对该滑坡的运动特征进行了模拟,最后得到了滑坡堆积、铲刮区域和滑动距离等方面的特征。通过对比分析,鸡尾山滑坡模拟后的运动特征与所建立的地质模型基本符合,模拟的堆积形态与实际情况基本一致。由此可以说明,该分析方法可以为高速远程滑坡成灾范围进行早期评估及预测,为该类滑坡的研究提供一定的帮助。     

黄岗滑坡稳定性评价及数值分析

根据对黄岗滑坡的分析,其属于蠕滑-拉裂型滑坡。本文阐述了滑坡的基本特征,并研究分析了滑坡的成因机制及演化过程;在成因机制分析基础上,采用极限平衡法对该滑坡天然状态及暴雨情况下的稳定性进行了计算和评价;另外,还采用有限元数值分析软件Midas对滑坡进行数值模拟,并对数值模拟成果和传统计算的结果进行对比分析,为滑坡治理设计提供了重要的依据。     

某滑坡的成因机制数值模拟分析

以某滑坡为例,在充分分析其形成条件及成因机制基础上,运用二维离散元软件对其变形过程进行模拟,并对滑坡的整体稳定性作出了定性评价.分析证明该滑坡为蠕滑-拉裂型滑坡,模拟的结果也真实地反映出该滑坡在地震作用的诱发下发生切层滑动的全过程,滑坡的整体稳定性较好.     

锚索抗滑桩加固堆积型滑坡的受力特性模型试验与数值模拟研究

为研究锚索抗滑桩加固堆积型滑坡的受力特性及其联合抗滑机制,开展了分级推力荷载作用下锚索抗滑桩加固滑坡的室内物理模型试验,分析了模型滑坡从加载到破坏过程中桩顶位移、桩身前后土压力、桩身弯矩、锚索轴力和滑体深部水平位移的变化规律。并采用数值模拟进行对比分析,两者所得结果吻合较好。结果表明:(1)桩顶位移、桩身弯矩及锚索轴力随推力荷载的变化曲线均呈现明显的三阶段特征,对应的桩-锚荷载分担比呈先增大、后减小和最后趋于稳定的规律。(2)桩前滑体抗力呈抛物线型分布,且抗力值较小;桩后滑体推力呈上大下小的抛物线型分布,合力作用点约位于滑面以上0.5h₁处(h₁为受荷段长度)。(3)桩身最大弯矩点始终位于滑面以下2 cm处,表明桩前滑床并未发生破坏。(4)由桩身实测弯矩计算得到的桩身荷载分布表明,桩体抗力主要由桩前滑面以下滑床提供,且呈倒三角形分布。(5)锚索的设置能够有效限制桩身变形,同时在工程中更应该注意锚索失效问题。该研究成果可为堆积型滑坡治理中锚索抗滑桩的合理设计提供试验基础。     

大光包滑坡启动机制的物理模拟试验

安县大光包滑坡是汶川地震触发的规模最大的滑坡,为了研究其形成机制,本文结合野外现场调查,利用三维振动台物理模拟试验,研究了大光包滑坡在地震作用下的启动机制与破坏过程,探讨了滑坡发生与坡体结构的密切关系。研究结果表明:大光包滑坡一个楔型槽状滑落体,沿着白云岩沙化层面和坡体中垂直于层面倾坡内早期X构造裂隙构成,是层面与裂隙在地震力作用下扩展并破坏的宏观表现;振动作用下坡体首先在坡顶产生一系列的拉张裂缝,随后在坡体下部产生剪切裂缝;后缘拉裂面、东侧白云岩层面和西侧拉裂边界将坡体切割成楔形体并滑下;滑坡为一后退式滑坡,呈多次后退式破坏。     

汶川地震触发平溪村滑坡特征及成因分析

平溪村滑坡是汶川地震触发的高速岩质滑坡,面积为3.7×104m2,体积约65×104m3。滑坡距离映秀—北川发震断裂带中的石坎断层不足500m,在强大地震力作用下,滑坡滑动面陡峭、粗糙,与重力作用下呈圆弧、平滑的滑面迥异。地震触发的滑坡可分为三个阶段:①震动拉裂阶段;②摩擦阻力降低、"锁固段"剪断阶段;③滑体溃滑,高速流动堆积阶段。然后结合结构面的力学分析,通过数值模拟对地震作用下的应力变化和震裂机制进行了初步分析。     

四川南江县窑厂坪滑坡地下水数值模拟

地下水流场的分布是评价滑坡体稳定性的关键因素。使用Visual MODFLOW地下水数值模拟软件,建立窑厂坪滑坡在天然、暴雨和排水条件下的三个模型。通过参数反演提高天然模型的精度。分析暴雨和排水模型表明,强降雨抬升滑坡区地下水位,并在部分区域形成雍高水位,而廊道地下排水工程降低地下水水位,工程效果明显。     

张家沟滑坡治理工程及数值模拟

以青川张家沟滑坡为例,结合其工程地质条件和变形破坏特征,详细分析了其变形破坏原因和稳定性,提出了相应的治理工程措施,并运用FLAC^3D软件对滑坡治理前后进行数值模拟。结果表明：滑坡的形态特征、岩土体松散的结构特征是滑坡失稳的先决条件,而降雨引起的地质环境的改变是滑坡失稳的诱发因素,桩板墙+截排水工程为主的治理措施有效地控制了滑坡的进一步变形,确保了滑坡的稳定,数值模拟结果与滑坡的实际变形和治理效果相吻合。     

麻柳嘴滑坡成因机制离散元数值模拟

在坡体中考虑地下水的影响下 ,用离散单元法对麻柳嘴滑坡的成因机制进行数值模拟。模拟结果与实际位移量值基本一致 ,表明离散单元法适用于节理边坡岩体变形和破坏机制的研究