结构面强度参数对层状边坡稳定性影响的三维分析

利用FLAC3D数值计算软件建立层状岩体边坡三维计算模型,分析结构面黏结力和内摩擦角变化时边坡安全系数和滑动面的变化规律。研究结果表明:在不同结构面情况下,随着结构黏结力的增大,边坡整体安全系数不断增大,并且两者符合线性关系,此时,边坡滑动面逐渐从临坡面向坡内移动,滑动模式由浅层滑动转换为深层滑动;随着内摩擦角的增大,边坡的安全系数逐渐增大,并且两者符合线性关系,变化滑动面从深部往浅部移动。     

顺层岩质边坡变形破坏特征及稳定性数值模拟

针对顺层岩质边坡岩层结构面倾角θ和边坡角α两个参数,采用离散单元法研究了不同工况下总计270个边坡模型的变形破坏特征,统计得到不同变形破坏模式对应的岩层结构面倾角θ与边坡角α的范围,并基于强度折减法研究了两个参数与边坡稳定性的关系,揭示了顺层岩质边坡变形破坏机制及稳定性特征. 研究结果表明:依据边坡变形破坏特征,提出了四种顺层岩质边坡变形破坏模式,即坡脚沿岩层结构面的滑移-剪切破坏,坡顶沿岩层结构面的滑动-剪切破坏,岩层下缘弯曲-剪切破坏,以及岩层上缘翻折-拉裂破坏. 在此基础上,分析并归纳了这四种模式的产状、变形特征以及可能的破坏模式等一般规律. 边坡安全系数fs随结构面倾角θ的增大先减小后增大,在减小过程中达到最小值后迅速上升,然后变缓回落.边坡安全系数fs随结构面倾角θ变化过程中,当θ约等于α-7. 3°时,fs取得最小值,此时对应的边坡稳定性最差.     

植物根系对浅层边坡的水文力学加固研究

目前在植物固坡研究中主要关注力学加固效应,而对水文加固效应研究较少.为研究植物对浅层边坡的水文力学加固效应,通过SWAP模型和无限边坡模型建立数值模型耦合了植物根系水文力学对浅层边坡的加固作用.通过模型量化了植物边坡土体基质吸力和安全系数,研究了降雨入渗对植物边坡稳定性的影响,以及植物力学和水文加固边坡的相对作用.通过对水文力学参数的敏感性分析,讨论了各参数对植物边坡稳定性的影响.结果表明:在干燥和降雨后植物边坡土体比裸坡能保持更高基质吸力和安全系数;水文力学加固效应边坡安全系数是力学加固效应的1.43倍,其中水文加固安全系数提高了59%,力学加固提高了1.38倍,力学加固效果大约是水文加固效果的2倍;增加干燥时间、根土体黏聚力、内摩擦角和最大蒸腾系数能够提高植物边坡安全系数.在植物边坡工程中,应该优选根系抗拉强度高、根面积比和叶面积指数大的植物作为护坡植物.研究结果可为采用植物根系对浅层边坡进行水文力学加固提供指导.     

顺层岩质边坡稳定性及预应力锚杆加固研究

运用FLAC3D软件建立顺倾向层状岩质边坡数值计算模型,采用强度折减法分析边坡稳定性与岩层倾角的关系。对自身稳定性不足的边坡用预应力锚杆加固,探讨边坡稳定性与锚杆倾角、锚固长度的关系。研究结果表明:采用预应力锚杆加固边坡时,存在一界限锚固长度Ldff:当锚固长度小于Ldff时,锚杆倾角对边坡的稳定性影响较小;当锚固长度大于Ldff时,锚杆倾角的影响明显增大;传统由极限平衡原理推导出的最优锚杆倾角公式未考虑锚固长度,但最优锚杆倾角受锚固长度的影响,在界限锚固长度以下,传统方法和数值方法得出的结果一致,但当锚固长度大于Ldff时,数值计算得出的最优锚杆倾角比传统方法得到的结果提高10°左右;布设锚杆时,若锚杆倾角过大,则锚杆将以受剪切为主,因而达不到加固效果,在工程加固中应予以注意。     

程家沟铁矿边坡结构面特征及对边坡稳定性的影响

程家沟铁矿边坡结构面研究表明,节理破坏了岩体的连续完整性,降低了岩体的强度。层间滑面是影响边坡稳定的主要因素     

顺层边坡的破坏机理及加固措施

顺层高边坡是朱中铁路沿线最主要的边坡类型,本论述选取具有代表性的一处高边坡工点对顺层的破坏机理及防护加固对策等进行了分析.本工点边坡潜在滑动方式主要为岩质边坡受结构面性质控制的顺层滑动,或受层面和裂隙面控制的折线形滑动.本工点的边坡破坏模式属于滑移——拉裂破坏模式.本工点采取放缓边坡坡率、刷方减重,同时结合锚杆框架梁防护工程,加强截排水措施进行综合治理,工程效果较为理想.     

层状岩体受压力学特征结构面效应数值分析

煤层底板岩体是沉积岩,具有显著的层状结构特点。为研究层状岩体压缩强度的结构面效应,通过FLAC3D数值软件,结合改进的遍布节理本构模型,建立层状岩体压缩数值模型,分析单轴、三轴压缩情况下的应力应变响应以及强度特征。研究结果表明:层状岩体压缩强度具有显著的结构面倾角效应。随着倾角的增大,层状岩体的压缩强度呈现先减小后增大的趋势。当结构面倾角为40°~80°时,岩体强度整体较低,破裂面主要沿结构面展开。数值试验和理论分析反映的岩体强度随结构面倾角变化规律一致。层状岩体弹性模量沿平行于结构面方向最大,而垂直于结构面方向最小,并随结构面与水平面之间夹角的增加而增大。     

考虑锁固效应的顺层边坡稳定性分析

顺层滑坡是破坏最多、危害最大的边坡.长大顺层边坡失稳往往并非一次下滑,而是多次分段下滑,这与边坡体滑面上的锁固效应有关.根据滑移坡体的运动特征,提出坡体粘滑运动的数学模型,导出整体运动及部分协调运动情形下的位移、速度、加速度等运动量的计算公式,从而建立起坡体运动与其几何尺寸、物理参数、受力状态的关系,进一步讨论划分边坡的不同破坏形式.     

五盂高速公路顺层岩质边坡变形破坏模型试验

为揭示开挖和降雨对顺层岩质边坡稳定性的影响,以山西五盂高速公路顺层岩质边坡为对象,通过大型物理模型试验研究了含软弱结构面顺层岩质边坡在开挖及降雨条件下的变形机理.研究结果表明:降雨条件下,含单层软弱结构面边坡主要表现为沿软弱结构面的多级牵引式滑动破坏;含双层软弱结构面顺层岩质边坡滑动破坏受降雨的诱发作用更为明显,其中软...     

抗滑桩加固边坡稳定性分析及其优化

利用数值方法分析抗滑桩在边坡中的加固效果,探讨在抗滑桩-边坡体系中,设桩位置、桩长、桩体弹性模量等因素对边坡稳定系数、临界滑移面以及桩体的内力、变位响应的影响。研究结果表明:抗滑桩的最优设桩位置受桩长的影响较大,若桩长较短,则布设抗滑桩于边坡中部具有最好的加固效果,若桩长较长,则在边坡中上部设桩对边坡稳定性更有利;随着抗滑桩位置向坡顶移动,桩身内力、桩体挠度先增大后减小,并在边坡中下部同一位置达到最大值,同时,在移动过程中,边坡临界滑动面逐渐往临坡面移动,当移动到边坡中上部时,滑移面位置发生突变;随着抗滑桩桩长的增大,桩身弯矩随之增大,而桩体剪力变化很小,在抗滑桩加固边坡工程中,存在一有效嵌固深度Heed,在Heed以内,边坡稳定系数和桩长的关系符合抛物线特征,同时,Heed受设桩位置的影响;提高抗滑桩弹性模量可小幅度减小桩体挠度,但并不能提高边坡稳定系数,故在抗滑桩工程设计时,应综合考虑,合理确定桩身弹性模量。     

层状岩质边坡失稳的燕尾突变模型

根据层状岩质边坡含软弱夹层失稳的特点,建立了边坡地质力学模型,应用非线性科学理论中的突变理论建立了完善的边坡失稳燕尾突变模型。研究得出内外环境参数的变化改变系统控制变量的取值。边坡势函数形式发生变化,边坡在演化过程中可能处于稳定状态,也可能处于失稳状态,其稳定性取决于边坡岩体的内在和外界因素。计算了边坡处于失稳状态下系统所释放出的能量。研究结果加深了对滑坡成因的认识,论证了应用突变理论研究边坡失稳现象的可行性。     

层状岩体强度结构面特征的数值分析

运用FLAC3D软件建立层状岩体试件模型,分析单轴压缩情况下的破坏模式和强度各向异性特征.研究结果表明:随着结构面倾角β的增大,试件抗压强度σc呈现先减小后增大的趋势;当结构面倾角为20°～30°和80°～90°时,试件抗压强度对β的灵敏度最大;当β为30°～70°时,σc变化不大;当结构面内摩擦角φj＜β＜90°时,数值计算结果和理论计算结果差别较小;当β≤φj或β=90°时,两者差别较大,数值计算结果明显小于理论计算结果;数值模拟结果能够反映出β≤φj和β=90°对应的岩体抗压强度存在一定差别,与实际情况相符.     

巷道气体分层流特性分析

在瓦斯隧道的施工和矿井工作面的生产过程中顶板出现瓦斯层状积聚,是导致地下工程灾害的重要危险源,含有瓦斯积聚层的巷道风流属气体密度分层流,给出巷道气体分层流的数值计算模型,在与实验结果对比基础上,进行了计算机数值模拟,并分析了巷道气体分层流的特征,讨论了影响瓦斯积聚层气体速度降低,和积聚层瓦斯浓度稳定的因素。     

支护参数对锚固风化岩质边坡稳定性影响的数值分析

为分析不同支护参数对锚固高速公路风化岩质边坡稳定性的影响,通过FLAC3D软件建立数值计算模型,采用强度折减法计算不同支护参数下的边坡安全系数。研究结果表明,锚杆间距和锚杆长度有一定的相关性,当锚杆长度为6,9,12,15m时,对应锚杆间距分别取1.5,1.5,2,2m,锚杆加固效果较好;锚杆存在一定的有效锚固长度,在锚杆的有效锚固长度范围内,适当增加锚杆长度能够提高边坡安全系数;采用先短后长的长短相间和一级边坡采用短锚杆、二级边坡采用长锚杆这两种布设形式,能够更好地加固风化岩质边坡。     

Influence of blasting on the properties of weak intercalation of a layered rock slope

A precondition for correctly analyzing the stability of a slope and designing its bracing structure is to study and determine the influence of excavation blasting on the properties of weak intercalation in the layered rock slope. On the basis of in-situ stratification-cracking blasting tests, the properties of weak intercalation were investigated using the LS-DYNA3D program. The displacement distribution and compactness of weak intercalation at different positions away from the charge center and their various laws are discussed. The critical displacement of stratification-cracking (0.1 mm) was obtained, and an approximate expression of compactness were deduced. Furthermore, through the simulation of a layered rock blasting under the same geological conditions, the stratification-cracking effect of deep-hole blasting on the properties of weak intercalation was compared with that of short-hole blasting, and the influencing differences, in addition to their causes, were analyzed. The results indicated that the blasting cavity of weak intercalation in short-hole blasting with a radius of 40 mm was nearly a circle, whose radius was about 28.7 cm; whereas in deep-hole blasting with a radius of 150 mm, the shape of the blasting cavity was different from that in short-hole blasting, the radius of the cavity behind the charge (89.1 cm) was further smaller than those of the other three (138.7 cm), and there were sharp crinkles on the surface of weak intercalation. When the distance from the charge center (DCC) was less than 40 and 150 cm in short-hole and deep-hole blasting, respectively, the displacement of weak intercalation was reduced remarkably with the increase in DCC.     

膨胀性岩土路堑边坡加固设计及效果分析

根据郑州市西南绕城高速公路膨胀性岩土路堑边坡在施工过程中的实际破坏状况,将边坡分成四个加固区域,针对不同区域的实际情况采取不同的加固方案.按照不同加固结构的设计参数和坡体自然属性,利用数值分析方法,对加固后坡体稳定性及加固结构承载性能进行了系统分析.结果表明,加固后坡体稳定性得到显著提高,加固结构尤其是自预应力锚杆,表现出良好的承载性能,使得不同类型的加固结构与坡体构成有效的承载整体.     

顺层岩质边坡变形机制分析与治理效果模拟

以北京双大路顺层边坡为例,通过对现场工程地质条件的系统调查和变形监测,在对边坡的变形特征进行研究的基础上通过离散元(UDEC)数值模拟,结合工程地质条件分析,探讨了边坡变形破坏机制.监测结果表明,边坡处于顺层滑移弯曲的最后阶段,边坡表层岩体沿层面发生滑移弯曲变形,在层状岩体弯曲产生的推力作用下产生变形破坏,并形成贯通的...     

岩质边坡植被恢复研究

基于生态护坡技术和植被群落构建思想,根据边坡修复中采用不同的生态护坡技术和植物物种选择而呈现出的多样的恢复效果,从边坡特点与护坡技术、植生基材设计与配比、植物配置和植被群落构建的关系等方面,对深圳几个岩质边坡人工生态恢复工程案例进行研究.     

流固耦合作用下节理岩质边坡失稳过程的RFPA模拟分析

利用基于强度折减法的RFPA-Slope对渗流与应力耦合作用下的软弱互层岩质边坡稳定性进行了数值模拟分析,数值模拟不但直观形象地给出了边坡的渗流场、应力场、破坏区分布,而且得到了边坡滑移破坏面的萌生、扩展、贯通以及坡体整体失稳的渐进破坏过程,同时求得安全系数。并与无地下水的稳定性作了比较,结果表明,地下水渗流的作用使坡体位移增大,边坡安全系数减小,明显加大了滑坡范围。对实例的分析说明,RFPA-Slope能够较为准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及计算相应的稳定安全系数,本文方法对于边坡,特别是对于复杂边坡的稳定性分析具有实用性。