隧道危岩块体稳定性的地质-几何简明分析法

隧道围岩局部块体稳定性分析是隧道设计和施工过程中必不可少的环节。以地质素描图为出发点,借助投影几何学的地质-几何简明分析法,通过对块体几何作图分析的简化,可以迅速地确定隧道危岩块体的位置、几何形态、塌滑类型以及稳定性系数,从而直接及时地指导围岩支护加固的重点。最后,运用该方法对曼歇3号隧道局部危岩块体的稳定性进行了评价,得出了该处危岩块体的主要破坏方式是直接塌落的结论,指出了隧道围岩支护加固的重点,在地质工程实践中达到了预期的效果。     

基于固有振动频率的滑移式和坠落式危岩块体稳定性评价模型研究

危岩块体的失稳多表现为突发崩塌破坏,无明显位移特征,因此常规位移监测难以达到监测预警的目的,此外影响危岩块体稳定性重要参数之一的危岩块体与母岩粘结面积难以获得,导致危岩块体稳定性评价困难。本文以危岩块体为研究对象,假设危岩块体均质各向同性,主控结构面为单个平面,系统阻尼比小于1,在振幅范围内的变形为线弹性变形,则可将危岩块体振动模型简化为弹簧振子模型。通过理论推导建立了危岩块体固有振动频率、危岩块体与母岩粘结面积、弹性模量和危岩块体质量之间的关系,再结合极限平衡模型,建立了基于固有振动频率的危岩块体稳定性评价模型。以白河堡水库右岸的危岩块体为试验对象,利用无线振动传感器(微芯方),将采集到的数据采用傅里叶变换等数学方法得到危岩块体固有振动频率,再结合固有振动频率与危岩块体粘结面积、弹性模量、危岩块体质量之间的关系,计算出块体粘结面积,最后基于该模型完成危岩块体稳定性评价。试验验证了基于固有振动频率的危岩块体稳定性评价可行性,相比传统方法更加快捷、准确。     

三峡库区小溪隧道口危岩稳定性评价与防治

小溪隧道进口危岩位于重庆市涪陵区乌江西岸,岸坡陡峻。陡崖脚泥岩风化凹进形成崖腔,陡崖顶有阶梯状陡坎,在构造裂隙、软弱陡崖基座、卸荷裂隙带等因素的控制下,稳定性极差。作者采用地质分析和量化分析方法对危岩作了稳定性评价。危岩破坏形式有坠落、倾倒和滑塌3种。随着软弱基座差异性风化的进一步发展、崖腔进一步扩大、卸荷裂隙逐渐连续贯通,危岩体将失去稳定产生崩塌。采用支撑、锚固、拦石、排水、少量危石清除相结合的综合防治措施,是行之有效的。通过3个水文年的监测显示,本区工程在经历多个雨季后,每个监测点都是稳定的,危岩整治效果明显,防治措施起到了良好作用。     

关键块体系统锚固法在加固边坡危岩中的应用

基于Goodman-Shi的块体理论和A.R.Yarahmadi Bafghi的关键块体群理论,提出确定危岩边坡关键块体和关键块体系统的几何分析法和矢量分析法,建立边坡危岩的地质模型和力学模型,分析危岩体破坏机理,针对不同变形破坏机理的关键块体系统提出合理、安全和经济的危岩边坡加固新方法--关键块体系统锚固法（KSA法）。通过建立集丹公路K49+790 m-K55+550 m段危岩边坡的地质模型和力学模型,结合其坡体及岩体结构特征,分析边坡危岩体变形破坏机理和锚固机理,提出顶部危岩清除、碎裂结构坡面喷射混凝土、块裂结构坡面挂网和块状岩体锚固的清-喷-网-锚联合锚固的系统锚固方案,加固该段危岩体。运用该法锚固方案较传统方法节省锚杆35%、SNS网32%及腰梁19%。     

四川省华蓥市某石灰岩矿区危岩稳定性评价

针对四川省华蓥市某石灰岩矿区内存在的4处危岩,介绍了危岩体的基本特征,分析研究了其形成机制。在此基础上,选取天然状态、暴雨状态及地震力作用下3种工况,建立计算模型,对危岩体的稳定性进行了计算。结果显示,4处危岩体天然状态下均处于稳定状态;在暴雨状态下,有2处危岩体处于欠稳定状态,其余2处危岩体处于基本稳定状态;而在地震的影响下,有1处危岩体处于不稳定状态,其余3处危岩体处于欠稳定状态:危岩体存在发生崩塌踊坏的可能。     

北京雁栖镇典型危岩基本特征及稳定性分析

本文以北京市怀柔区雁栖镇研究区崩塌体为研究对象,通过现场调查和岩块试验检测,查明了崩塌体的基本特征。采用赤平投影分析法,对崩塌危岩带整体稳定性进行定性分析;运用极限平衡法,针对不同工况条件,对单体危岩崩塌进行定量评价。在此基础上,提出了具有针对性的治理措施。研究结果表明：（1）研究区内崩塌隐患点所在斜坡危岩带基本处于不稳定状态;（2）单体危岩W1、W2、W3在自重+裂隙水压力（天然状态）工况条件下,稳定系数1.02～1.17,均处于欠稳定状态;在自重+裂隙水压力（暴雨期间）工况条件下,稳定系数0.82～0.98,均处于不稳定状态;在自重+裂隙水压力（天然状态）+地震力工况条件下,稳定系数0.72～0.83,均处于不稳定状态。（3）提出的以清理危岩为基础,“主动+被动防护网”的综合工程治理措施在北京地区是可行的。研究成果可以作为北京地区开展崩塌灾害工程治理的参考。     

四川某崩塌区危岩稳定性评价

汶川地震后,在地震灾区及影响区形成了大量的危岩崩塌地质灾害。通过对崩塌区地质灾害的调查,结合所收集的地质资料,分析了崩塌地质灾害的形成机制以及危害性,并选择区内典型危岩及断面,采用危岩体平面滑动法及岩有限元应力分析法,对崩塌区危岩体在各种工况条件下的稳定性进行评价。评价结果表明:有限元应力分析法与公式计算结果基本吻合,与实际情况基本一致。此结果可为崩塌灾害防治提供依据。     

东溪危岩滑坡群特征及稳定性评价

东溪危岩滑坡群是危岩和滑坡的集合体,现为四川省省级地质灾害监测点。本文在阐述东溪危岩滑坡群特征的基础上,研究分析其成因,通过剖面递推系数法计算,对危岩滑坡群的稳定性进行评价,进而对危岩滑坡群的危害进行评估,为优化整治措施提供了依据。     

基于岩体损伤的大型高陡危岩稳定性评价方法

大型高陡危岩在自重荷载及人类工程活动等多因素共同作用下,其底部区域损伤劣化速度更快,成为影响危岩整体稳定性的“薄弱环节”,易发生底部压裂,引发整体失稳。传统方法将这类大型危岩视作整体,忽略了薄弱区域对危岩整体稳定性的影响,可能导致计算结果与实际情况不符。基于此,文章针对高陡岩体底部压裂失稳模式,引入损伤理论,提出了考虑底部薄弱区域损伤演化的稳定性评价方法。以三峡库区左岸箭穿洞危岩为例,采用规范推荐的倾倒与滑移工况稳定性评价法和本文提出的基于损伤的底部压裂破坏稳定性评价法进行了对比计算,前者算得稳定系数分别为5.49和1.82,后者得到压剪与压张稳定系数分别为1.11和1.06,表明考虑底部薄弱区域岩体损伤的评价方法与实际情况更加相符。研究还发现当高陡危岩高度一定时,底部薄弱区域范围越小（即高占比越大）,其受到的上覆荷载越大,当高占比大于10后对上覆荷载的影响明显减弱。当高占比一定时,底部薄弱区域上覆荷载增长率与危岩高度呈线性相关。研究结果可为大型岩质崩塌防灾减灾提供一种新的分析思路与参考。     

三峡工程地下厂房围岩块体变形特征及稳定性分析

基于现场地质调查及块体理论分析,确定了只考虑重力作用条件下三峡电站地下主厂房块体的典型失稳模式。通过三维数值模拟及变形监测分析,探索了不同部位、不同自然应力场条件下块体的二次应力场及变形特征,揭示了块体变形局部化特征及围岩应力对其稳定性的影响规律,并提出了相应的变形演化机制模型。利用强度折减法和极限平衡法分别对块体的安全系数进行计算,指出了采用极限平衡方法进行块体稳定性分析的误差特征。     

岩体稳定性评价的模糊概率方法

岩体稳定性受多种不确定性因素的影响,不仅具有随机性,也具有模糊性,属于模糊概率的范畴,利用经典的模糊综合评判方法进行研究将会导致不合理的结果。在模糊概率理论的基础上,建立了一类新的岩体稳定性综合评价方法——模糊概率方法,并提出了模糊权重的概念,从而避免了权重取值带来的不确定性。结合所选取的5个影响岩体稳定性的因素,建立了这5个影响因素的隶属函数与模糊权重;利用该方法对某一地下岩体工程进行分析,并与其他方法评价的结果进行比较,表明了其方法的合理性与可靠性。     

土坡稳定分析圆弧法的解析解及应用

土坡稳定性分析的圆弧条分法的原理简单,公式简洁,至今仍被工程界广泛应用。但该方法的具体计算过程烦琐,在搜索最危险滑动面时,每给定一个滑动面,都要重新确定分条的边界、高度、宽度和分条数目等参数;而且要反复试算,存在着不确定性。为此,笔者曾提出了搜索最危险滑动面的一种方法,本文结合该方法对圆弧法作了进一步推导。首先是将地面线用分段直线方程表示,将滑动面用一圆弧方程表示,这样可以将原公式中的求和部分化为积分式,从而推导出了求解稳定系数的解析式,进一步推导出用于具有后缘拉裂的边坡稳定性计算式。     

岩体强度估算方法研究及应用

岩体强度问题在实际工程中是工程师关心的问题,由于受时间和经费的限制,难以进行大量现场原位试验,而其复杂性目前尚无破坏准则能较好满足实际要求。对于含有多组节理的岩体,结合收集的大量数据对国外基于节理化岩体强度估算经验公式进行了修正,从实测数据中拟合出弹性波波速与岩体强度的关系表达式,同时收集了国内外基于节理密度、岩体分类、弹性波的岩体强度估算公式,对这3种方法进行了对比研究,并应用于旧堡隧道,发现3种方法估算的强度值接近实际岩体强度,说明了在一定情况下岩体强度是可以粗略估计出来的。     

边坡稳定临界破坏状态的动力学评判方法

针对目前用有限单元法分析边坡稳定时,对临界状态判别存在的一些问题和不足,提出了边坡稳定临界破坏状态的动力学评判方法。该方法以加速度是否为零作为边坡是否稳定的判据,同静力方法相比,具有物理意义明确,计算易收敛等优点。在分析滑动本质的基础上,提出通过搜索剪应变最大的点以确定临界滑裂面的方法。算例证明了临界状态动力学评判方法的可靠性。     

区域水资源可持续利用的综合评价方法

水资源可持续利用指标体系及评价方法是水资源可持续利用研究的核心问题之一。以复合系统理论为基础,将水资源、社会经济和环境组成的复合系统定义为水资源可持续利用系统(RSWRS系统)。应用Bossel可持续发展基本定向指标框架,建立了水资源可持续利用指标评价体系。应用系统综合评价法,权重采用基于Bossel评分标准,以参考状态的离差平方和最大法计算,建立了以RSWRS系统发展综合指数和发展态势度量模型。以陕西省为例,进行了水资源可持续利用的综合定量评价。     

Development of the ultrasonic measurement technique and its application in the observation of rock mass stability

Summary A method of measuring ultrasonic wave properties in rocks during the complete stress-strain process is described. The relevant experimental laboratory study, to reveal the change of the amplitude spectrum parameters with strain (or stress) has been carried out. A preliminary study was conducted on the application of the ultrasonic measurement technique at a belt conveyor roadway of the north wing in Baodian coal mine, Shandong province. A borehole ultrasonic device with dry coupling was developed to provide better coupling and more accurate measurement data in comparison with those of a water coupled situation. Based on the interrelations between the complete stress-strain properties of specimens and their wave properties, the structural properties of surrounding rocks, the range of yield zones, and the change of stresses within the rocks surrounding a roadway which was subjected to mining influence of upper longwall face were analysed. Amplitude spectrum parameters were used to give a better prediction of the physico-mechanical state of the surrounding rocks.     

断裂损伤耦合模型在围岩稳定性分析中的应用

岩体的非线性变形是速率相关的时间过程。岩体开挖后，其内部应力场的调整与其内部的节理裂隙的扩展密不可分。基于损伤力学中等效应变和有效应力的概念，建立考虑节理裂隙断裂损伤耦合的力学模型，并将其应用于山西万家寨引黄中总干线一，二级泵站地下厂房围岩稳定性分析中，计算结果表明，应用所建模可以较好地反映工程岩体的特性。     

破碎煤岩体注浆加固效果综合评价技术及应用

破碎煤岩体注浆加固对于控制围岩稳定具有重要意义,注浆效果检测是保证注浆工程达到要求的重要环节。采用浆液填充率法、力学参数法、分段注水法、地质雷达法、钻孔电视法、取心检查法对评价指标进行定量化分析,提出了注浆效果综合评价表,并进行了应用研究。研究结果表明：浆液填充率、取心率要达到90%以上;注浆后其抗压强度、抗折强度至少分别达到未受影响的80%、75%;孔隙率应低于10%;地层钻孔漏失量低于4 L/min;地层煤岩体中仅存在少量大于1 mm的裂隙;巷道最大变形量不影响巷道正常使用,证实了注浆效果综合评价表的有效性。     

剩余推力法及其在斜坡稳定性评价中的应用

在总结已有研究成果的基础上,针对现有的剩余推力法计算公式中没有详细说明应如何考虑降雨的影响,以至在这一问题上目前还存在着很多模糊概念的状况,将降雨对斜坡稳定性的影响进行了系统分类,并尝试着给出了各影响因素的定量确定方法,然后在剩余推力法公式和程序中,加入了这些量化关系。将改进的剩余推力法应用于实例计算表明,计算结果符合实际情况。