岩质边坡确定性块体稳定性的研究

在岩质边坡中,岩体的失稳与破坏主要受岩体内结构面的控制,它们相互之间的空间分布位置、组合关系(包括自然边坡或边坡开挖面的产状)和结构面的物理力学性质等,对边坡的稳定都起着至关重要的作用.将野外测量的结构面资料,用一定的几何图形植入三维地形模型中,可以直观显示各软弱结构面的空间展布规律和交切关系,再根据赤平投影原理进行分析统计,确定优势产状,进而对边坡在潜在不稳定块体宽度、高度、体积、失稳模式和滑动方向做出定量的判断,从而指导现场工作人员采取处理措施.     

顺层岩质变形体变形机制及治理对策研究

通过对某水电高边坡右岸变形体的岩体组合、顺层边坡特点、岩体特性以及变形迹象分析,以岩体结构调查为基础,建立了地质模型,在此基础上通过FLAC3D数值模拟,对其变形破坏机制进行了深入探讨。结果表明,边坡主要是沿层面以蠕滑-拉裂变形为主,变形体边界受层间软弱夹层及岩体结构面控制,坡体中上部块体沿层间软弱夹层产生滑动,受下部岩体约束,在锁固段局部弯曲变形,同时上部岩体产生拉裂变形,在此基础上形成累进破坏;受上部岩体推力作用,边坡碎裂岩体中逐渐产生剪切滑动面,并与弯曲部位岩体中滑移切出面贯通,可能形成最终破坏。基于变形体的破坏模式,对变形体的稳定性进行分析,提出了对变形体锁固段采用锚索强加固的措施。     

黄土区沟道阶梯状边坡水土流失防治措施与机理

陕北地区治沟造地工程中新修沟道阶梯状边坡抗蚀性较弱。研究利用室内人工模拟降雨试验,研究新开挖沟道阶梯状边坡在降雨作用下不同水土保持措施的水沙效应,并观测其侵蚀发育过程。结果表明:极端气象条件(120mm/h雨强)与坡顶部区域汇水作用是导致阶梯状边坡产生快速侵蚀破坏的两个主要条件。当边坡仅受到降雨作用,雨强在60mm/h~90mm/h之间变化时,产沙速率稳定,不同雨强下产沙速率呈现倍率关系,坡面侵蚀现象无明显差异,坡体无明显破坏;120mm/h雨强条件下,产沙速率显著上升,侵蚀发育过程出现明显变化,坡体破坏明显。阶梯状边坡平台反坡措施能有效减少60mm/h,90mm/h,120mm/h三种雨强下产沙量58.4%,35.2%,62.1%,减少径流量69.6%,26.6%,60.8%,并有效减缓坡体表面破坏及侵蚀发育速度。用放水试验模拟无截排水措施情况,发现截排水措施能够有效降低产沙量92.7%,同时改变了侵蚀发育的现象,将急剧下切发育的细沟侵蚀转变为了发育较为缓慢的层状面蚀。从减水减沙的角度,坡顶截排水措施与平台反坡措施皆为有效的阶梯状边坡水土流失防治措施。     

锚固植被加强系统对新开挖膨胀土边坡大气影响深度的作用

[目的] 探索锚固加强植被系统(ARVS系统)对新开挖膨胀土边坡大气影响深度的影响,为该系统防护新开挖膨胀土边坡的应用提供参考依据。[方法] 以南宁市膨胀土边坡为研究对象,进行新开挖的裸露边坡、植草边坡、ARVS系统防护边坡的现场试验,监测边坡的土体含水率、土体温度、锚杆轴力,研究大气作用下ARVS系统对新开挖膨胀土边坡的大气影响的深度。[结果] 裸露边坡的大气影响深度发展最快,短时间内就能发展到了2.4 m左右,ARVS系统防护边坡的发展最慢,多次降雨后,大气影响深度小于1.8 m;ARVS系统能约束膨胀作用,限制胀缩裂隙的发育,再加上植被作用,减缓大气影响深度向内部发展的速度;随着大气影响深度向土体深部发展,中性点向深处移动,坡面的植被与高性能植被保护垫(HPTRM)能使限制这种移动,保证ARVS系统约束膨胀作用的能力。[结论] ARVS系统的植被,HPTRM和锚杆3者相互作用,通过约束膨胀作用来限制新开挖膨胀土边坡大气影响深度的发展。     

基于智能磁性石块埋入的边坡深部变形失稳监测模型

针对边坡深部变形失稳监测存在服役环境恶劣、传感器布设困难等问题,提出基于智能磁性石块的边坡变形失稳监测方法,研制智能磁性石块及全张量磁场梯度传感器,发展基于智能磁性石块的边坡变形监测的简化磁测算法,通过智能磁性石块的位移变化反演边坡失稳过程。采用铝合金模型槽、分离式千斤顶和力传感器建立滑坡模拟系统,通过推移加载方法模拟边坡滑动。试验结果表明,当推力为2 500 N时,通过菲林软尺测得的6个特征点的水平位移与推力的曲线关系发生突变,当推力在2 500至3 100 N时,6个特征点的水平位移增加幅度迅速提高,发生失稳破坏。当推力为2 500 N时,智能磁性石块至参考点的距离、智能磁性石块的水平位移与推力的曲线关系存在拐点,此后智能磁性石块至参考点的距离、智能磁性石块的水平位移均大幅度变化。智能磁性石块至参考点的相对距离、智能磁性石块的位移等均可反映边坡变形演化并可进行失稳评价,且与菲林软尺传统的监测结果趋势基本一致。可为磁测在边坡深部变形监测的进一步研究和应用提供参考。     

西南某水电站右坝肩开挖边坡稳定性三维有限元分析

正在建设中的西南某水电站，在开挖过程中，右坝肩岩体的不同部位出现了不同程度的变形破坏迹象，局部出现了小规模的跨塌现象。为了评价开挖对边坡的影响，根据施工开挖的顺序，应用三维弹塑性有限元数值法对坝肩边坡开挖后的变形、应力状况及破坏区分布进行模拟，揭示边坡可能的失稳的部位，并对边坡的支护方案提出建议。     

反倾互层岩质边坡开挖物理模拟试验研究

反倾互层边坡在岩层倾向与边坡坡向组合上存在特殊性,边坡开挖对反倾向边坡稳定性有一定影响。结合西南某大型水电站边坡开挖实际,通过选取其主剖面,利用物理模拟研究方法中的底摩擦试验,对这个问题进行了探讨,对给出直观确定合理开挖坡比,以及确定开挖松弛区范围的方法都具有重要意义。     

黄土丘陵区边坡开挖对土壤抗蚀性影响

针对黄土高原高质量发展过程中为扩展农业等经济用地,大量边坡开挖工程对坡面土壤抗蚀能力影响等问题,以延安市羊圈沟流域内开挖坡面为对象,未开挖坡面为对照,通过野外采样与室内分析,研究了开挖坡面土壤抗蚀能力时空变化特征。结果表明:(1)在开挖率为7%的坡面,土壤团聚体平均重量直径(MWD)和有机碳含量随坡位的降低,开挖坡面呈先增大后减小趋势,对照坡面为逐渐增大趋势; 其中开挖坡面MWD在坡下区、开挖区相较于坡中区分别降低6%～8%和58%～73%; 土壤有机碳含量在坡下区0—80 cm土层内显著降低8%～41%,开挖区0—40 cm内显著降低10%～39%;(2)土壤可蚀性K_S值随坡位的降低,开挖坡面呈先减小后增大趋势,对照坡面为逐渐减小趋势,坡下区和开挖区相较于坡中区分别增大4.8%～5.0%,65.0%～109.7%;(3)坡面土壤可蚀性K_S值随开挖率的增大而增大,与有机碳含量相关性随开挖率增加而降低,开挖率为7%的坡面,坡下区土壤抗蚀能力年变化呈显著降低趋势。因此开挖坡面在后期边坡防护过程中不仅应加强开挖区稳定性的防护,还应注重坡面开挖区上部各坡位土壤侵蚀风险的降低。研究结果为边坡开挖工程设计及安全防护提供了科学指导和理论支撑。     

降雨诱发泥石流演化及土壤颗粒运移特性研究

基于离散单元法DEM,推导颗粒连接-损伤断裂-运动演化本构模型,建立岩体崩塌边坡模型,进行降雨诱发岩体崩塌滑动及泥石流演化动态过程模拟,在二维边坡模型中实时跟踪6个监测点相关力学及运动参数,分析从稳定至滑动,再到泥石流运动演化过程中参数变化情况,结果表明:细观颗粒间从黏结到损伤断裂再到运动过程中,非线性运动特征差异化明显。基于格陵兰岛岩体崩塌地质条件,建立三维DEM模型,研究了不同基岩坡度下的泥石流演化及土壤颗粒的非线性运动特征;结果表明:基岩坡度从1.0到2.0阶段,测点位移及速度与坡度基本成线性关系,而坡度2.0以上非线性特性显著。     

极端降雨作用下陕北梯田边坡稳定性分析

为了研究在极端降雨作用下梯田边坡稳定性,同时探究土体内部重要参数随降雨入渗变化规律,进行了人工降雨作用下的梯田边坡的室内模型试验研究以及梯田边坡数值模拟分析。研究结果表明:在实施降雨的前2h,平均入渗百分率为65%,之后,入渗率由于地表径流的增加而随时间逐渐减少,一段时间(8h)之后,入渗率降到一个相对稳定值(25%);降雨入渗造成土体中含水率增加,致使梯田边坡的抗剪强度由于有效应力的减少及土体吸水软化而降低;降雨入渗影响下梯田边坡的滑动变形区为坡面以下0~1.0 m,变形量以坡面最大,从坡面到坡体深部逐渐减小,梯田边坡崩塌类型为冲蚀引起的局部浅层崩塌破坏;随着降雨的持续,梯田边坡安全系数不断减小,在降雨5h后安全系数ks1,梯田边坡发生垮塌。     

滑动接触失效判据的适用性研究

界面温度是影响滑动摩擦副失效的重要因素。该文在考虑热源强度的非均匀性和表面膜影响的基础上对微凸体滑动接触时的界面瞬时温度进行了研究,并通过量纲分析给出了计算混合润滑状态下微凸体滑动接触界面瞬时温度的近似公式。针对滑动接触失效时普遍存在的塑性变形特征,以该公式为基础并综合考虑表面膜丧失对微凸体塑性变形的影响,对摩擦副失效的温度判据——Blok闪温理论、临界速度和临界PV值等判据的适用性问题进行了分析。指出对于不同的微凸体几何特征、压力、速度组合,发生失效时的界面温度可低于或高于Blok闪温,并据此给出了Blok闪温理论的适用范围。     

基于U-DEC数值分析的龙洞水滑坡变形特征及成因机制分析

[目的]借助龙洞水滑坡典型实例,从静水压力和滑带软化角度分析滑坡的成因机制,为该类滑坡的进一步识别及研究提供理论依据。[方法]通过详细的现场地质调查、遥感摄影、工程地质测绘及离散元数值模拟分析,对滑坡的变形破坏特征进行分区评价,并对其成灾机制进行探究。[结果]地质构造形成的宽缓向斜形成了滑坡的雏形,软硬相间的互层结构提供了滑坡的物质基础,三面临空的地形地貌条件为其提供运动变形空间,卸荷及构造裂隙为地表水的入渗提供了优势通道,地下水对潜在滑面的软化作用和静水压力是滑坡启动发生的诱发因素。[结论]滑体的运动不仅仅是后缘裂隙静水压力的作用或者地下水的物理软化作用,而是后缘裂隙静水压力和滑带物理软化的共同作用,并且后缘静水压力在斜坡的变形破坏和滑体的运动中起到加速的作用。     

Effect of rate on soil shear strength and soil-metal friction I. Shear strength

The effect of deformation rate on the shear strength of a sandy and a clay soil has been examined in a new laboratory rig designed to shear soil in the range equivalent to 0.0015-5 m/s sliding speed. Soil cohesion was found to vary logarithmically with deformation rate over a wide range of moisture contents. The soil internal friction angle was independent of deformation rate and the residual shear strength did not vary in a consistent manner with deformation rate. The results have important bearing on the efficiency of soil working operations such as cultivation, earth moving and traction.     

大渡河上游亚喀则滑坡复活变形机理及发展趋势分析

位于大渡河上游的亚喀则古滑坡,早期为顺层滑动,其变形复活与表水入渗、后缘崩塌加载和河流侵蚀作用密切相关。通过GPS监测和现场调查,发现滑坡变形具有同步性和变形趋势的一致性,不均一性明显,最大位移发生在滑坡前缘,年均位移达1.5 m/a,滑坡后缘为0.25 m/a,滑坡表现为长期缓慢的蠕滑变形,滑坡体上发育的多条纵张、横张与压剪性裂缝,使滑坡部分解体、整体性破坏,预测未来发生高速滑动的可能性不大。     

滑坡的多模型综合预测预报研究

由于滑坡的复杂性以及预报模型和方法的局限性,简单地利用单一的滑坡预测预报模型准确地预报滑坡的滑动时间还很困难。为了提高滑坡预报的准确度,提出了在滑坡原型调研和机制研究的基础上,以滑坡的监测资料为依据,通过监测点的选取、监测信息的处理和变形阶段的判别,选择多个与所预报滑坡相适宜的预测预报模型对滑坡的滑动时间进行预测预报,并对多个模型的预报结果进行综合评判得出预报结果,最后以黄龙西村滑坡实例进行了应用。     

黄土丘陵区水平梯田保水保土效益分析

水平梯田是防止水土流失的一种有效方式。在韭园沟流域的支沟——王茂沟流域分别选取梯田和坡耕地进行土壤采样,测定土壤含水量,结合¹³⁷Cs示踪,对比分析了梯田长期的保水保土效益。结果表明:梯田土壤水分变化分为土壤水分剧变层（0—20 cm）、土壤水分活跃层（20—30 cm）和土壤水分调节层（30 cm以下）;梯田不同深度土壤含水量均表现为内侧（第一级） > 中部 > 外侧（第五级）;坡向对梯田土壤水分的影响并不是十分显著;梯田0—20 cm土壤蓄水量高于坡耕地7.2%;0—40 cm平均土壤蓄水量高出坡耕地1.8 mm;研究流域坡耕地与梯田侵蚀程度分别属于极强度侵蚀和强度侵蚀,梯田平均水土保持效益为53%。建议在该地区修建梯田时,提高梯田的设计标准,对梯田田面、田埂认真维护,实现梯田长期的水土保持效益。     

宁夏回族自治区西吉县地震诱发型黄土滑坡发育特征与分布规律

地震诱发型黄土滑坡是宁夏回族自治区西吉县最严重的地震次生灾害。该区域西南部滑坡规模大,密度高,其主要类型是低角度、高速、远程黄土滑坡。西吉县地震活动处于活跃期,老滑坡在地震、降雨等诱发因素下极易复活,严重威胁当地群众的生命财产安全,阻碍社会、经济的发展。基于西吉县地质灾害详细调查资料,从规模、形成时代、滑体厚度等方面对地震诱发型黄土滑坡进行了分类统计。结合实地调查资料和遥感解译成果,分析了滑坡的边界特征、表部及内部特征、变形特征、滑动特征,并进一步总结了滑坡的空间分布规律和时间分布规律,为地震滑坡的形成机理研究提供了理论基础。     

基于数字图像测量技术的豆粕剪切变形特性

为了研究豆粕在剪切过程中的变形特性,利用基于数字图像测量技术的三轴仪,开展了豆粕三轴剪切试验。考虑了围压(25~100 kPa)、孔隙率(44.8%~50.9%)及颗粒破碎对豆粕强度及变形的影响,分析豆粕的不同变形发展阶段,并提出对应的应力应变模型,获得相关的强度和变形参数。试验结果表明,豆粕试样的应力应变曲线为软化型,随着围压增大,其强度软化性增大,剪胀性却逐渐减小。相同围压下,随着试样孔隙率减小,豆粕的峰值强度逐渐增大,剪胀角也逐渐增大,剪胀性表现越明显。不同破碎程度的豆粕颗粒分析结果对比发现,破碎后的豆粕峰值剪切强度增大,体变呈完全剪缩,围压越大剪缩现象越明显,这表明颗粒破碎对强度和变形影响很大,且围压对颗粒破碎的影响比孔隙率对颗粒破碎的影响大。最后,基于局部变形结果分析,将豆粕的应力应变曲线划分为3个阶段,即破坏前、破坏和残余阶段,提出了不同阶段对应的应力应变模型,获得了其强度和变形参数,得到破坏比为0.701 6。通过研究豆粕的剪切变形特性试验结果,获得了豆粕的强度、变形规律及其本构模型,可为粮仓结构的安全设计、优化分析及粮仓储粮等进一步数值仿真建模提供基础参考数据。     

阶梯连续梁(轴)等效三弯矩方程及刚度分析

采用刚度折算法，将阶梯梁（轴）的弯曲变形转换成等截面梁（轴），并用奇异函数表示等截面梁的挠曲线方程，进而推导出阶梯连续梁（轴）的等效三弯矩方程。由实例分析表明，该方法便于计算机分析计算，具有一定实用价值。