边坡岩体块体稳定性分析系统的开发与研究

提出了复杂形态块体几何建模的切割法, 在此基础上, 对石根华等人提出的块体理论作了改进和完善。并基于Windows操作平台, 开发了一套实用方便、实用的边坡岩体块体稳定性分析系统。经大量的实例 (例如三峡工程船闸高边坡 )检验结果表明, 该系统可以作为对边坡中复杂形状块体稳定性进行现场快速评价的实用工具。     

确定边坡潜在滑面的块体理论方法及稳定性分析

基于复杂边坡一般由多种岩性组成,且其稳定性往往受岩体结构控制,加之边坡滑面的逐步形成特点,本文提出了采用块体理论确定复杂边坡滑面位置方法,并采用Sarma极限平衡法及其它滑面形状分析了某大型边坡工程的稳定性,验证了所提方法的正确性。     

某地下厂房块体稳定性研究

影响地下硐室安全性的因素很多,不稳定块体是威胁地下硐室安全性的重要因素之一,因此在地下硐室开挖前,根据勘探平硐的资料,搜索出地下硐室围岩的不稳定块体,对于保证施工安全和完工后地下硐室的安全运营是非常必要的.文章介绍了SASW(边坡块体稳定性分析系统)程序在地下硐室中的应用,通过此方法,搜索出地下硐室围岩的潜在不稳定块体,为地下硐室的开挖和运营消除安全隐患.     

块体理论在LPG地下储库围岩稳定性分析中的应用

应用UNWEDGE软件结合青岛某LPG地下储库水幕廊道1K0+125～145段进行关键块体的搜索计算,得到4个可移动块体。其中,块体1位于廊道底部,为自稳块体;块体4、5分别位于廊道左右边墙,安全系数为1.945和3.385,基本满足自稳要求;块体8位于廊道顶部,体积和重量均较大,安全系数取为0,需采用特别支护和分析结果提出支护方案。从支护前后结果对比可以看出,块体安全系数提高幅度较大,块体8在锚杆支护和锚喷支护情况下安全系数分别为1.278和6.406,喷射混凝土对于提高块体安全系数作用明显,支护方案满足工程安全性要求。     

动荷载作用下隧道围岩块体稳定性分析及其应用

隧道围岩中的结构面将岩体切割成块体,块体在自然状态下的静力平衡因为隧道开挖而被打破,临空面的产生和动荷载的施加都可能导致块体的滑移,进而引起围岩失稳。以往应用块体理论寻找关键块体时,多只考虑纯重力的作用,而忽视了爆破振动、地震等动荷载对诱发失稳灾害的重要作用。将爆破振动荷载和地震荷载转化为等效静力,并通过数学计算求出使块体安全系数最低的动荷载方向,再利用关键块体理论矢量分析方法分析隧道围岩的稳定性。在长岗隧道中的应用表明,考虑动荷载作用下的块体安全系数明显小于只考虑重力作用时的安全系数,原本稳定的块体也可能在动荷载作用下变成关键块体导致围岩失稳,这与长岗隧道现场记录的破坏现象相符。     

变质片岩区边坡稳定性的块体理论分析

变质片岩区的边坡破坏与结构面和坡面的组合密切相关,块体理论在分析结构面和坡面组合方面有独特的优势。本文以秦岭北坡西安市黑河水库左岸108国道边坡为例,说明变质片岩区边坡稳定性的块体理论分析方法。作为准备工作,本文编制了块体理论相关程序和制作等密度图的相关程序。通过现场调查,本文将黑河库区108国道沿线边坡分成了15段,其中有4个潜在崩塌段。针对这4个潜在崩塌段,本文在每段中选取一个典型点,借助自编程序,使用块体理论分析方法寻找可动块体、关键块体并计算剩余下滑力。计算所得关键块体的结构面组合形式和实际相吻合,所得剩余下滑力计算结果表明4个潜在崩塌段中有3段崩塌危险性较高,且需要采取工程措施以防止崩塌阻断108国道。说明了变质片岩区边坡稳定性的块体理论分析方法,对变质片岩区其他工程具有一定借鉴意义。     

弹粘塑性块体单元法在龙滩水电站右坝肩边坡稳定分析中的应用

介绍了三维弹粘塑性块体单元法的基本原理。该方法假定岩石块体为刚体,只考虑结构面的变形和强度特性。在建立块体系统的平衡方程、结构面的变形与块体位移的几何相容方程以及结构面上的弹粘塑性本构方程的基础上,出块体系统位移与稳定的基本方程。针对龙滩水电站右坝肩边坡地质条件复杂,块体稳定问题较为突出的情况,采用块体单元法计算了边坡中典型结构面切割形成的特定块体在不同工况下的强度储备安全系数,并针对结构面的几何参数和力学参数等重要影响因素进行了敏感性分析,为工程设计提供了依据。应用表明,作为一种新型的水工结构数值方法,块体单元法应用于复杂地质条件下的岩石高边坡的稳定和变形分析具有准确、适用和简便的特点。     

块体理论赤平解析法在锦屏二级水电站皮带机隧洞稳定分析中的应用

块体理论是适用于分析节理发育破碎刚性岩体稳定性的有效方法。锦屏二级水电站皮带机隧洞岩体不连续面发育,隧洞开挖面是否产生可动块体影响着皮带机隧洞的稳定性。在对皮带机隧洞详细的地质调查和研究基础上,运用块体理论赤平解析法分析皮带机隧洞的稳定性,对各不连续面和开挖面构成的可动块体滑动形式进行判断,得出了块体的失稳形式以单面滑动为主,双面滑动和垂直掉块相对较少的结论;同时得出皮带机隧洞各部分可动块体分布的直观统计结果,即皮带机隧洞左侧墙,左、右顶拱失稳块体较多,右侧墙较少。     

奎屯河新龙口右岸山体崩塌原因及再次失稳可能性分析

奎屯河新龙口段山体历史上多次发生山体塌滑破坏,最近一次山体崩塌较为反常地发生在1月寒冷季节,而不是通 常的7、8月雨季,针对该段山体频繁发生破坏而且还出现反季节崩塌这种特殊情况,从区域地质背景、地震作用、地形地貌、气 候及降水等几个方面分别详细论述了产生崩塌的原因,同时指出这次反季节崩塌产生的触发原因在于气候反常造成雪水入 渗、短时间内发生多次冻融,裂隙中液态水结冰产生膨胀力诱发了此次山体崩塌。采用赤平投影分析论证了潜在崩塌的可能 性问题,指出发生此次崩塌后的右岸山体仍然未达到稳定状态,还可能再次发生破坏,同时应用实体比例投影法圈定了最有 可能破坏的山体位置并对崩塌方量进行了计算,从而对山体潜在崩塌可能性及规模有了一定把握,对该段山体崩塌的防治具 有实际的工程意义。     

考虑岩桥破坏的块体稳定性分析方法

经典块体理论在进行块体可移动性分析和稳定性计算时是分步独立进行的,默认不可移动块体是稳定的,对不可移动块体不再进行稳定性分析。实际工程中,某些阻碍岩石块体运动的“岩桥”可能发生破坏,使得不可移动块体发生滑动。当块体的规模比较大时,在重力作用下破坏局部岩桥的可能性会增高。文中提出一种考虑岩桥破坏的块体稳定性分析方法,不再默认不可移动块体绝对稳定,计算块体稳定系数时,将阻碍块体移动的岩桥的抗剪切力纳入到块体的抗滑力中。该方法首先找出块体所有可能的滑动面和裂隙交线,识别块体沿每一个方向运动时需要破坏的岩桥,基于摩尔-库仑强度准则计算出块体沿每个方向运动时的稳定系数,然后,选取最小的稳定系数作为块体的实际稳定系数,最小稳定系数对应的方向即为块体最有可能的运动方向。     

三维极限平衡理论及其在块体稳定分析中的应用

岩体与土体失稳的滑稳面形状大多具有三维特征，用二维极限平衡理论难以得到与实际相应的分析结果。通过将滑动块体离散为一系列柱体，对每一条柱体，分析作用于条柱上的作用力和力矩平衡条件，提出块体稳定分析的三维极限平衡分析方法。该方法不需要对滑裂面作形状的假定，运用迭代解法，可以方便地求出可能滑动块体稳定系数。应用三维极限平衡分析方法对某电站坝基深层滑动块体的稳定性进行了分析，得到了一些有益的结论。     

Seismic stability analysis of a rock block using the block theory and Newmark method

Seismic stability analysis of a rock block is an important issue in the field of rock mechanics and rock engineering. To solve this problem, the block theory and the Newmark method are combined, and a general method for seismic response of a rock block is introduced. First, the formation method of a three-dimensional rock block, which includes establishing a topological relationship among the block-polygon face-edge-vertex and dividing a complex block into convex subblocks, is presented, and the simplex integration method is employed to calculate the volume of a rock block and the areas of the polygonal faces. Second, the assumptions and algorithms of the general method for seismic response of a rock block are detailed. The dynamic analysis is carried out in time step. In each time step, the key technologies including analysis of the seismic force and motion mode, trial of the incremental displacement, check for the block entrance, and update of the motion parameters are performed in order. Last, two verification examples and three application examples including a wedge, a rock block of slope, and a combined rock block are used to analyze the correctness and practicality of the general method. The results show that, for a given ground motion record, the Newmark program can effectively simulate the dynamic response process of the motion mode, velocity, and safety factor of the rock block, and the permanent displacement under the earthquake action is obtained, which provides a quantitative parameter to evaluate the dynamic stability of a rock block.     

节理岩体关键块体稳定的概率分析

基于地下岩体受节理面的控制,节理面的几何和力学参数随机分布,从而导致岩体系统具有高度不确定性,提出以关键块体理论为基础,考虑节理几何和力学参数随机性的岩体开挖可靠度分析方法,并给出了块体稳定的总失效概率评价模型。以澳大利亚阿德莱德地区一铜矿地质条件为例,以节理面倾角、倾向、摩擦系数和黏聚力为随机变量,通过Monte Carlo模拟和概率图方法,进行了岩体可靠度和失效概率的计算。最后,采用条件概率的分析方法,计算了单面滑动块体的总失效概率。计算结果表明,块体沿单面滑动并且出现的概率为11.0%,总的失效概率为3.85%,超过一般岩体工程可允许的风险水平,认为该方法可以作为评价块体可靠性的依据。     

倾斜摄影测量技术在崩塌隐患调查评价中的应用

本次研究选取北京房山区一处典型崩塌隐患点,采用倾斜摄影测量技术获取了研究区三维实景模型,圈定了危岩体及受威胁对象,开展了崩塌隐患的稳定性分析,模拟了典型危岩体发生崩落后的运动轨迹。研究成果表明倾斜摄影技术能够获取崩塌灾害隐患的地形地貌、岩性构造、几何形态等特征信息,可以为崩塌灾害隐患的勘查、防治工作提供参考依据。     

黄岛液化石油气地下储库主洞室岩体稳定性分析

针对液化石油气（LPG）地下储库具有高边墙、大跨度、不砌衬等特点,在开挖过程中不仅要解决好围岩稳定性问题,更要确保地下洞室群能长期安全稳定的运行。通过对库区钻孔资料与已施工的巷道地质调查结果分析,采用赤平投影法分析了黄岛LPG地下储库的主要结构面节理,断层与岩脉的产状。根据块体理论,基于块体稳定分析程序Unwedge预测了LPG主洞室潜在不稳定块体的几何尺寸及稳定性,结果表明,在洞库的拱顶只有少量不稳定块体产生,发生大型不稳定楔形体的关键地区是在J2-J3-J4节理组合的顶部和侧墙,为支护设计提供了依据。     

输水隧洞流变-膨胀性围岩稳定性的有限元分析

给出了一个流变 -膨胀性岩体的计算模型及有限元数值方法 ,着重计算分析了山西省引黄入晋工程某输水隧洞围岩的流变 -膨胀稳定性 ,据此得出了有益的结论     

边坡稳定分析条块力-位移法及其应用

在现行条分法的基础上,建立了一种全新的边坡条块力-位移分析方法。现行条分法中条块底边的力学参数采用极限平衡状态力学参数,即每个条块底边均处于极限平衡状态,这种极限平衡状态对于残余应力是较为适宜的。采用理想弹塑性模型和一种全新的本构模型描述土条块底边力学特性,并以不平衡推力法为例,提出了临界状态条块的确定方法,针对可能的破坏模式进行了分析,并提出了边坡整体破坏各条块的应力和位移的确定方法,计算出相应的稳定系数,如传统强度折减法、综合下滑力-抗滑力法、主推力法、综合位移法和富余位移法稳定系数。通过计算分析论证了理想弹塑性模型在不改变力学参数的情况下是难以描述边坡渐近破坏过程的,而一种全新的本构模型可以描述渐近破坏各条块的力学行为。提出的条块力-位移法可以确定边坡在不同荷载和位移条件下的稳定性,也可以获得边坡的推力变化和滑面移动特征,进而实施边坡的应力、位移和稳定性的初步预测预报。