The System Analysis and Reliability Evaluation of Rock Slopes

The principal of preferred plane analysis is a new research view and model of rock slope engineering geology. It advocates that the rock slope stability, boundary conditions and failure model are controlled by preferred planes. Therefore, the problem of slope stability evaluation can be converted into the search for preferred planes and determination of preferred separating bodies. The organic combination of the deterministic model and the indeterministic model can be realized by applying the systems engineering principle and the research model and method of reliability analysis in the quantitative evaluation and prediction of rock slope stability. Finally, the paper presents the case studies of slopes of the Yangtze Gorge Project and the Ma'anshan openpit mine.     

基于优势结构面理论的高陡岩质边坡稳定性分析

对优势结构面理论及其重要性进行阐述,并将其用于某一高陡岩质边坡的稳定分析工作中。在充分分析相关工程地质资料的基础上,确定在评测指标上占据优势的结构面。利用赤平投影图分析各组优势结构面对边坡稳定性的影响程度,得到边坡剖面相应的控稳优势面组合,并将该组合考虑到岩体稳定性计算分析模型中。利用极限平衡分析软件slide综合评价该边坡在优势结构面影响下的稳定性,并以优势结构面为关键因素,提出相应的治理措施建议。     

大瑞铁路澜沧江大桥工程边坡岩体结构特征研究

岩体中结构面的展布及其组合特征决定了岩体的工程地质性质和力学性状,影响着岩体的破坏方式。大瑞铁路澜沧江大桥所处的澜沧江构造带,具有高地震烈度、活跃的新构造运动、活跃的外动力地质条件、活跃的岸坡浅表改造过程等地质特征。工程区两岸节理裂隙等弱面发育,岸坡浅表改造过程强烈,导致岩体结构复杂。通过野外现场调查,对两岸边坡岩体结构面数据进行统计分析,采用x2检验与K-S检验法对结构面进行概率密度拟合,分析岩体结构特征。结果表明:(1)右岸的优势结构面有三组; (2)左岸的优势结构面有四组; (3)各组优势结构面产出状态数据均服从正态分布。在统计分析结果的基础上,建立两岸岩体结构的统计模型,并对边坡破坏模式进行定性分析,认为:(1)右岸边坡变形破坏模式为滑移 压致拉裂; (2)左岸结构面贯通性不好,主要的破坏模式是局部块体滑移。      

石崆山Ⅱ段岩质高边坡稳定性的工程地质系统分析研究

岩质高边坡稳定性的分析评价涉及工程地质学、岩体力学、计算科学等多学科交汇的问题,是一较为复杂的系统工程问题。在系统分析岩质高边坡赋存的地质背景和环境条件的基础上,采用系统分析评价、综合集成的方法应是研究分析和解决该问题的有效和最佳方法。针对漳龙高速公路石崆山Ⅱ段岩质高边坡工程,在系统分析边坡工程地质特性的基础上,采用赤平极射投影法和有限单元(FEM)法等,进行综合评价和系统分析,获得的稳定性结论,已正常运营使用若干年,反映了系统分析,综合评价方法是成功和有效的。它表明,综合评价、系统分析应是岩质高边坡稳定性评价分析的重要途径;它的综合内容和集成方式及其完善与工程实用性,有待进一步深入的研究和工程实践的运用及其经验的积累。     

金沙江特大桥左岸岸坡岩体结构面强度参数取值及工程稳定性评价

丽香铁路金沙江特大桥位于金沙江虎跳峡镇高地震烈度深切峡谷地段。香格里拉端岸坡地形陡峻,卸荷裂隙发育,岸坡岩体在地震及工程荷载作用下的稳定性直接控制了桥梁选址方案的可行性。在深入分析对岸坡工程地质条件的基础上,基于节理特征分析的Barton模型、岩体结构面强度实验,讨论了岩体结构面强度参数,并在此基础上采用底摩擦实验研究了岸坡在自然和工程荷载作用下的稳定性,进而采用离散单元法计算分析了岸坡岩体在自然、桥基荷载作用下、地震加桥基荷载作用工况条件下的破坏趋势。研究表明,岸坡整体稳定,但在地震和桥梁荷载作用下,岸坡卸荷裂隙进一步发育,对桥基影响较大,应加强卸荷带岩体的工程整治以确保桥基安全。     

基于 Fuzzy-AHP 的堆积体边坡稳定性评价研究

为快速评价运营期高速公路堆积体边坡稳定性并采取科学的预防性养护对策,在现场调查湖南省多条高速公路堆积体边坡的基础上,考虑评价模型的科学性与公路边坡养护的可操作性,总结现有国内外堆积体边坡研究成果,并根据堆积体边坡的特点选择合理的边坡稳定性指标,建立堆积体边坡稳定性分析的模糊层次分析模型。层次模型由2级5类17项评价指标组成,包括: (1)堆积体结构特征(基岩岩性、接触面特性、碎石含量、堆积体土厚度、堆积体胶结程度); (2)边坡断面特征(坡度、坡高、坡向与岩层产状的关系); (3)水力特征(排水系统、降雨量、地下水); (4)工程防护及绿化(防护结构、加固结构、植被覆盖率); (5)其他因素(边坡破坏历史、地震烈度、开挖方法)。此模型基于模糊数学理论及层次分析方法,通过AHP方法(层次分析法)确定指标权重,然后结合Fuzzy方法(模糊数学方法)计算相对隶属度向量,通过模糊综合评判对堆积体边坡的稳定性进行分析,确定边坡稳定性分级。最后通过工程实例验证了该模型的正确性。结果表明,应用该模型可以使堆积体边坡稳定性评价更全面,更科学合理,更符合公路边坡工程实际。该方法简便可行,结论可靠,具有一定的优越性,可为高速公路边坡养护决策提供有益参考。     

岩土优势结构面的储运水效应

运用系统分析的方法和优势结构面理论,提出了岩土优势结构面的储运水效应的概念,并对它的几个应用方面进行了探讨,结果表明:①岩土体中存在各种类型的结构面,实际岩土工程中的稳定、渗透和突水问题一般是由优势结构面所引起;②在找出优势结构面即富水优势断裂的基础上,确定优势井位、优势井深,可确保缺水地区找水的成功;③地下突水与优势结构面关系密切,但只有具备了多种储运水优势指标的优势结构面才是富水的,才有可能导致突水事故;④在降水和其它地表水的作用下,水将优先向边坡中优势结构面发生渗漏,而水的浸入又加速了土体的软化及结构面的生成,水与结构面相互促进,形成了恶性循环,最后导致滑坡的产生;⑤堤、坝及其地基中的优势面和优势层的存在是内在因素,而水是外在因素。内外因素的联合作用下可能导致堤坝的渗透、变形和破坏。     

从影响因素相互作用关系分析岩石边坡的稳定性

从区域上影响岩石边坡稳定性的地质和工程两方面因素相互作用出发建立关系矩阵,进一步得到它们各自权重,并求得岩体不稳定性指数（ＲＭＩＩ）;通过观察实际变形边坡影响料大的地质因素是同现及其作用程度计算出可预报性估值（ＰＲ）。结合实验对两者结果进行了比较。     

基于模糊因素的岩质边坡地震稳定性多模型组合评价

岩质边坡地震稳定性评价是岩土边坡地震失稳防治的基础工作,针对评价过程中评价因素的多源模糊性,借鉴工程可变模糊集理论,将模糊可变评价模型应用于岩质边坡地震稳定性评价中。综合考虑岩质边坡内在结构和外部自然条件,选取岩土体特性、新构造运动特征、坡高、坡角、年均降雨量和场地地震烈度6个指标作为评价指标体系并建立等级标准;将改进熵权算法引入该模型中,利用指标实际数据离散性求权重;通过改变模糊可变评价模型参数对岩质边坡地震稳定性进行线性与非线性组合评价,并将均值作为最终评价结果。将该方法应用于天然边坡与路堑边坡实例中,结果表明,模糊可变评价模型评价结果合理、客观,具有更高的可靠性与稳定性,为岩质边坡地震稳定性评价工作提供了一种新的研究方法与思路     

基于突变理论的反倾层状岩石边坡稳定性研究

针对反倾层状岩石边坡的岩体结构特点,以弯曲-拉裂(倾倒)变形的地质模型为基础,基于突变理论建立反倾层状岩石边坡尖点突变模型.从理论上分析了边坡失稳的突变条件,并提出临界失稳深度,在此基础上建立了反倾层状岩石边坡的稳定性评价方法.对工程实例的分析表明,对于反倾层状岩石边坡,该稳定性评价方法是成功有效的.     

岩质边坡稳定性多人多层次模糊综合评价系统研究

以工程地质分析法为基础,针对边坡稳定性工程地质评价时评价指标多层次及多人参与的特点,应用系统工程与模糊数学知识,建立了岩质边坡稳定性多人多层次模糊综合评价模型。从影响边坡稳定性因素的构成关系入手,构造了描述边坡稳定性综合评价的评价指标多层次有序评价树（MOET）结构,建立了MOET中评价指标的知识量化方法:包括4种隶属函数与集成式指标权重获取方法,给出了基于知识的模糊推理算法及其计算机程序框图,研制出岩质边坡稳定性多人多层次模糊综合评价系统（SM2FCERS2）.实例证明该系统是有效的。     

工程荷载作用下缓倾角反倾似层状岩质边坡变形稳定性分析

在反倾层状边坡的破坏机制和稳定性分析方面,由于其稳定性一般较好,系统深入地研究其破坏机制和稳定性的反而不多。以火山岩地层多次火山喷发旋回形成的缓倾角反倾似层状岩质边坡为研究对象,利用有限元分析其位移矢量图,揭示边坡的变形破坏机制和稳定性控制要素,利用极限平衡法、矢量和法,评价其稳定性,利用强度折减法分析塑性区的扩展规律,揭示滑动面发展的时间空间规律,结果表明,（1）类似层状反倾岩质边坡的潜在破坏模式为剪切–张拉破坏,滑面形态表现为近似折线状：顺坡向穿过凝灰岩夹层和强风化岩体,后缘通过陡倾结构面;（2）极限平衡法、矢量和法的边坡稳定性综合评价表明边坡浅层稳定性不满足工程稳定性要求,深层稳定性满足工程稳定性要求,且三维矢量和安全系数大于二维结果,是三维效应造成;（3）塑性区扩展揭示滑面的空间发展序列为滑面4、5、3。文中的技术路线和分析方案可用于缓倾角反倾层状岩质边坡稳定性评价。     

基于结构面性状对岩体力学性质响应的模拟研究

为研究结构面性状对锦屏大奔流料场边坡岩体性质的影响,在对该边坡砂岩进行室内三轴压缩试验的基础上,开展含4组不同结构面性状岩体的力学模拟测试,最后对该边坡岩体的开挖进行数值模拟。试验结果表明,岩样破坏过程可以分为4个典型的阶段: 弹性变形阶段,屈服阶段,残余强度阶段及塑性流动阶段。随着围压的增大,岩石破坏所需偏应力逐渐增大,且岩石逐渐表现出延性特征。结构面性状模拟结果表明,含软弱充填结构面比不含者对岩体力学性质影响(弱化)大,有倾角结构面比无倾角结构面对岩体性质影响较大,大倾角结构面总体上比小倾角的影响大,软弱充填厚度对岩体内摩擦角影响较大。实例模拟结果表明,开挖卸荷使得边坡后缘岩体产生卸荷回弹变形,产生X向拉伸位移,煌斑岩脉的存在使得塑性区域沿此软弱带发展,开挖第8步时,塑性区贯通,边坡发生失稳。研究结果对陡高边坡岩体开挖的稳定性评价具有一定指导意义。     

浅埋偏压隧道出口变形机理及稳定性分析

以皖南某公路浅埋偏压隧道出口段高边坡为研究对象,提出了零开挖进洞的施工方案,并结合洞口的工程地质条件,采取必要的加固措施。通过对该边坡现场工程地质条件的系统调查,首先对边坡的岩体结构类型及其成因机制、结构面与坡面组合特征进行细致研究,在此基础上通过FLAC3D数值模拟,结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明,边坡的变形首先以隧道内侧存在的软弱岩体(挤压错动带、断层)的不均匀压缩为先导,进而引起上部岩体产生由NE向陡缓结构面构成的阶梯状滑动,这将会使隧道构筑物及隧道外壁承受较大的压应力,当压应力超过隧道构筑物及外壁的极限强度时将产生破坏,从而诱发上部岩体产生更大规模的地质灾害。基于此,隧道进洞开挖前首先应对上部岩体进行加固处理,避免隧道构筑物及隧道外壁产生应力集中现象。     

岩质边坡稳定性及预应力锚固分析现状

本文首先对目前常用的各类边坡稳定性分析方法的主要特点进行了评述,包括定性方法类的历史分析法、工程地质类比法、图解法、专家系统法,定量分析方法类的确定性模型法,如极限平衡法,应力应变分析法;非确定性模型法,如可靠性分析法、灰色系统理论法及模糊综合评判法等;及两类方法结合而成的随机有限元法。其次,对预应力锚固边坡的设计及稳定性分析作了阐述。     

岩质路堑深边坡稳定性评价的模糊概率方法

边坡工程是一个动态的、模糊的、开放的复杂系统,影响边坡稳定性的因素复杂且具有随机性和模糊性,传统的分析方法难以对复杂边坡的稳定性作出符合实际的评价。运用模糊概率的基本原理,建立了岩质路堑深边坡稳定性评价的模糊概率模型。在此模型中,综合选取了边坡岩体质量系数SRQC、边坡结构系数SSC、坡高系数SHC、坡角系数SCC、工程因素影响系数EFEC等5个评价指标因子;同时将边坡稳定性评价等级划分为很不稳定、不稳定、基本稳定、稳定以及很稳定5个等级。利用模糊概率模型对20个典型的边坡工程进行了稳定性评价分析,结果表明：该方法具有明显的合理性和可靠性,为边坡工程的预测与防治提供了新的途径。     

顺层岩质边坡结构面抗剪强度特性试验研究

针对云南省普-宣（普立至宣威）高速公路某顺层岩质边坡现场工程地质特性,按形成将结构面划分为4种类型。通过自制的加载装置,对自然状态下的一类结构面进行压剪试验,利用最小二乘法线性拟合得到结构面抗剪强度指标值,同时与基于JRC-JCS等效摩尔-库仑抗剪强度法分析结果的对比,数据结果基本吻合,验证了该装置的可行性。根据边坡结构面不同类型分别考虑填充厚度、填充物含水率等因素进行了多次剪切试验研究获取抗剪强度参数,结果表明,结构面强度参数在饱和状态下比自然状态偏小,随填充厚度增加c逐渐增大, 减少。试验结果对正确评价结构面特性及在后阶段对顺层岩质边坡稳定性计算提供参考数据,研究成果为现场结构面强度参数取值提供了简便试验方法。     

结构面对岩质边坡地震动影响的数值模拟研究

[摘 要] 本文采用数值模拟的方法,利用UDEC 软件,开展了结构面对岩质边坡地震动影响的数值 模拟研究,研究内容涉及结构面产状和位置变化对岩体边坡地震动放大系数空间展布的影响。根据岩 体边坡中结构面发育的一般规律,本文模型工况主要考虑与坡面相交的贯穿性结构面,模拟的主要物理 对象是层面、贯穿性长大软弱结构面等。数值模拟结果表明:结构面越靠近坡顶,边坡上部的地震动响 应越强烈;顺倾结构面会使坡肩部形成更强烈的地震动响应;边坡越陡,坡顶和坡肩部的地震动响应越 强烈。上述规律对于岩质边坡地震稳定性分析具有指导意义。     

西藏某水电站左岸坝肩边坡地震稳定性分析

地震作用下岩质高边坡的稳定性历来是边坡稳定性研究中的重点,难度比较大。总结了对地震边坡进行工程地质分析的方法,并结合西藏某拟建水电站所在区工程地质条件,对地震作用下该水电站的边坡的稳定性进行工程地质分析;建立数值模型,采用有限差分程序FLAC 3D对地震作用下该边坡的动力稳定性进行分析。由工程地质分析可知,该边坡在地震作用下整体处于稳定状态;拟静力法计算可知,地震对该边坡的稳定性有一定影响;通过地震动力时程分析可知,地震对边坡顶部和坡面附近的影响较大,因而这些地方危险较大;同时还分析了地震波频率、振幅对稳定性的影响以及断层对地震波传播的影响规律。      

千灵山岩质边坡地质雷达探测及稳定性分析

岩质高陡边坡容易产生边坡失稳、崩塌滑落等地质灾害,其稳定性分析尤为重要。以北京市丰台区千灵山岩质高陡边坡为例,根据地质雷达实测剖面分析得到的岩体内部结构及室内试验获得的岩石力学参数,建立了边坡的地质力学模型,并用有限元强度折减法对千灵山岩质高陡边坡进行稳定性分析,得到了高陡岩质边坡安全稳定系数和潜在滑动面,具有一定的实用价值。