基于离散元的顺倾节理岩质边坡破坏过程分析

为了研究含顺倾节理岩质边坡的破坏过程,以某露天矿西南区域边坡为研究对象,建立典型剖 面的数值模型,并通过室内试验标定边坡数值模型细观参数,监测数值边坡模型关键位置的速度、位移 和孔隙率,结合边坡内部的裂纹发育和力链分布情况,分析边坡的破坏过程特征。结果表明:基于离散 元的数值模拟试验和边坡数值模型均符合实际情况,具有可行性;边坡的破坏过程是在剪切应力和拉应 力作用下,顺倾节理处的力链由下至上逐渐断裂,随着断裂范围扩大,边坡发生加速滑动,具体表现为受 顺倾节理控制的前缘牵引式剪切 －张拉组合破坏;节理上部的“拱形”力链未被破坏,滑坡特征为沿节 理面和岩桥的整体滑动。     

某水电站料场岩质边坡开挖三维稳定性分析

本文结合工程建设需要, 对某水电站料场岩质边坡开挖过程中的稳定性问题进行了三维数值模拟, 并对开挖过程中的应力状态、 位移变形、 塑性分布、 点安全系数等进行了跟踪分析, 得出边坡天然开挖过程中整体稳定, 为该工程边坡设计和施工提供了科学的依据.     

离散元强度折减法在岩质边坡稳定分析的应用

结合工程实例,采用离散元强度折减法计算得到岩质边坡的安全系数,并对边坡后缘结构面的强度参数、产状等对其稳定性的影响进行了研究。离散元强度折减法计算结果与传统的极限平衡法计算结果对比分析表明:离散元强度折减法可以得到滑面的位置,计算结果更为全面和合理,是岩质边坡稳定性分析的一种新的、有效的数值方法。     

开挖卸荷速率变化对岩质边坡应力应变影响作用研究

基于卸荷岩体力学理论及方法,应用FLAC3D有限差分计算软件,在数值分析中模拟不同速率的边坡开挖。并在不同开挖速率下,对考虑及不考虑边坡岩体卸荷变化条件下开挖边坡的应力应变特征进行了对比分析。结果表明:在考虑岩体开挖卸荷作用的前提下,开挖速率越慢,开挖过程中边坡模型的应力应变越小,塑性区范围也越小;而在不考虑岩体动态开挖卸荷作用时,开挖速率对边坡最终的应力应变以及塑性区大小并无直接影响。因此,在实际施工中应充分考虑动态卸荷作用以及开挖速率的影响,注意控制开挖进度,开挖后应对开挖边坡及时进行加固。     

开挖扰动对裂隙岩质边坡损伤的影响

岩体可视为非均质的多相复合结构,其内部存在各种天然裂隙。基于连续介质损伤力学及断裂力学理论,分别分析弹性阶段的初始损伤和开挖造成裂隙扩展的损伤,推导出裂隙岩体弹塑性损伤本构关系;通过二次开发将弹塑性损伤本构方程程序化,编译FLAC3D自定义裂隙岩体弹塑性损伤扩展本构模型。应用自定义本构模型对广西凤山县石灰岩矿山边坡进行数值模拟分析,结果表明:边坡中上部损伤度较高,两步开挖后产生较大的位移,即边坡中上部裂隙存在扩展贯通进而发生滑移的可能,应对该区域进行系统的锚固。     

基于离散元法的顺层岩质边坡的地震响应分析

基于离散元法,结合某水电站厂房后缘顺层岩质边坡工程,研究缓倾角多结构面岩质边坡的地震响应规律及锚杆的加固效果,提出了该边坡抗震加固优化方案。研究表明:未加固顺层块状岩质边坡在地震过程中位移呈现阶梯式增长,地震结束时刻边坡岩块松散崩落;加固后边坡位移显著减小,且能在地震作用下保持稳定;锚杆的剪力响应与其附近结构面的相对位移相关性强,表明锚杆附近岩层面间的相对位移是激发锚杆加固作用的主要因素,在坡面出露且出露点低的岩层面在地震作用下相对位移较大,对应的锚杆承受剪力也较大,据此可更合理地布置锚杆。     

隧道开挖作用下反倾层状岩质边坡变形响应分析

反倾层状岩质边坡通常较为稳定,但在开挖扰动等作用影响下容易产生较大的倾倒变形,影响工程施工与建设安全。在西南地区复杂地质条件下对此类边坡进行隧道开挖作业,易发生边坡失稳问题。为此,选取四川汶马高速某隧道进口边坡为研究对象,结合现场勘察、监测数据及数值模拟等手段对反倾层状岩质边坡在隧道开挖影响下的变形特征进行综合分析。结果表明：边坡受内部结构特征控制,隧道开挖后坡底失去支撑,各部位由下而上向临空面倾倒;倾倒体以水平位移为主,位移量值呈现中部大、四周小的态势,且受降雨量影响较大;数值模拟显示边坡在天然状态下为极限平衡状态,隧道开挖后位移由隧道洞口处向上扩展至坡顶,坡内岩体剪切破坏,在类似边坡进行隧道施工时需加强支护。     

软硬互层顺向岩质边坡失稳变形的离散元模拟

在工程建设中,软硬互层边坡十分常见,受岩石材料非均质性与层间软弱结构面的影响,该类边坡的变形破坏特征较为复杂,而相关研究较少.为此,该文以山软硬互层岩层结构为原型,基于离散元分析软件PFC,建立了软层裸露和硬层裸露2种模型,对软硬互层顺向岩质边坡失稳变形开展了数值模拟研究,结果表明:2种软硬互层顺向边坡失稳过程差异明显...     

乌江渡水电站大黄崖边坡稳定的离散元分析

离散单元法是一种分析离散块体位移和稳定等问题的数值计算方法。本文首先详述了离散单元法的基本原理,然后对乌江渡水电站大黄崖边坡岩体在自然状态和地震荷载作用下的变形和破坏机理进行了计算分析,并与现场岩体观测结果进行了对比,结果表明计算的边坡岩体的变形规律与实测结果基本一致。     

基于离散单元法的锚固岩质边坡动力响应研究

采用离散元单法和动力时程法,应用UDEC程序,计算某水电站厂房后方顺层块状岩体边坡动力响应,计算结果表明:动力荷载作用下未支护岩质边坡的破坏可划分成:未滑动、缓慢发展、加速发展和破坏4个阶段;边坡在地震荷载下的破坏是一个累积的过程;锚杆单元的轴力响应曲线与该单元附近的岩体的相对位移时程曲线相关性很好,表明锚杆周边单元之间相对位移是导致锚杆发挥加固作用的原因之一。研究了锚杆轴力分布规律,并据此提出了边坡加固优化方案,该加固方案对相似工程具有参考意义。     

基于离散元的高陡堆石边坡失稳过程模拟

鉴于工程中出现的越来越多的高陡堆石边坡工程,其稳定性、失稳过程、影响范围对工程的运行安全至关重要,采用离散元数值模拟方法开展高陡堆石边坡失稳过程模拟。以某抽水蓄能电站工程为例,建立高陡堆石边坡离散元模型,通过模拟极限工况下的边坡失稳过程,分析该高堆石边坡的堆石运动、挡墙受力以及边坡整体变化情况。根据平均不平衡力比,将堆石边坡失稳过程划分为5个阶段,并重点分析各阶段内边坡体型、堆石位移、堆石速度等的变化;通过监测堆石边坡能量、挡墙受力等变化情况,进一步揭示堆石边坡的失稳机制;通过对比初始状态和失稳后块石位移与越过特定位置的块石数量,论证挡墙措施的阻滑作用;结合到达河床底部的颗粒数量和挡墙受力变化情况,认为堆石边坡底部的混凝土挡墙迫切需要加强,通过对高陡堆石边坡进行离散元数值模拟,明确了边坡失稳过程、影响范围,并提出了混凝土挡墙的建议高度。     

基于FLAC3D的岩质边坡爆破动力响应规律研究

边坡的动力稳定一直以来都是岩土工程及地震工程重点研究的问题。利用FLAC3D数值计算方法,对爆破作用下岩质边坡振动速度、位移、应力等进行模拟,并在与实测爆破振动峰值进行对比验证的基础上,分析边坡的动力响应规律。结果表明：地震波具有极强的方向性,主要朝施加荷载的正向传播;在边坡坡面和坡脚处因应力波在边坡自由面反射容易产生一定区域的振动加强场;应力的响应特征上,无论是拉应力还是压应力其最大值均出现在坡脚附近,在实际的边坡爆破开挖过程中,对边坡的坡面尤其是坡脚处应该加强保护措施。研究成果对岩质边坡开挖设计及施工具有一定的参考价值。     

砂岩直接剪切试验三维离散元分析

为了研究高地应力作用下的深部岩体的剪切力学特性,将半经验半理论胶结接触模型植入离散元软件,模拟了砂岩的直接剪切试验,对砂岩的宏、微观特性进行详细的分析。模拟结果表明：砂岩的直剪数值试验过程可以分为3个阶段,即线性剪切阶段、应力衰减阶段及残余强度阶段;剪切过程中,外界做功主要转化为颗粒摩擦耗能,并始终存在着能量守恒;胶结破坏数目会随着剪应变的增大而增加,胶结拉区破坏数目大于胶结压区破坏数目,胶结破坏形式均由弯破坏形式主导;裂纹首先从剪切面两端产生,拉区裂纹产生于剪切面中间,向剪切面两端以及上、下侧扩展,压区裂纹从剪切面两端向中间扩展,最后拉区裂纹与压区裂纹相互贯通布满整个剪切面,在空间上最终形成一个截面呈椭球状的分布域;本文的直剪数值试验结果与砂岩剪切试验结果基本一致。     

基于粗糙度的边坡开挖质量多维评价方法

边坡开挖与质量评价是水利工程建设中的关键环节,如何高效、全面、直观地对开挖工程质量进行评价是工程建设各方关注的问题。针对水利工程边坡开挖过程中数据采集、处理效率低及指标不完整的问题,结合规范中的质量评价指标,利用设计基准数据及三维激光扫描获取的开挖面点云数据,引入粗糙度的概念分别构建一维断面线比值、二维开挖面测点超欠挖值及方差、三维表面投影比等多维度的质量评价指标,同时开发了边坡质量评价系统,以对开挖边坡进行综合评价。最后,通过对某工程实例分析表明,上述多维度的指标能够全面直观地反映开挖质量情况,通过评价系统能为边坡开挖现场质量评价与控制提供实时、全面的信息支撑。     

基于随机动力学的边坡安全坡角估值方法探讨

对于广泛分布大量裂隙的岩质边坡,有些并无明显的软弱面,裂隙的分布方位对边坡稳定性就起着控制作用,但在实际工作中,往往存在安全坡角取值不准确的问题。传统方法是找到边坡内部裂隙的优势分组,应用赤平投影方法估计边坡安全坡角。随机动力学稳定性分析认为,最危险滑动面的滑动方向为边坡的倾向方向,岩壁上测量出的每一条裂隙都是随机的,对边坡的失稳都会造成一定的影响,裂隙可形成单一滑动面破坏或裂隙之间可随机组合形成楔形体进而对边坡造成破坏。以大连港东换流站的开挖边坡为实例,采用随机动力学方法与赤平投影分析相结合进行对比分析,给出合理的安全坡角。     

改进Sarma法在岩质高边坡开挖稳定分析中的应用

针对采用极限平衡分析法计算边坡稳定时,由于没有考虑条块间力,不能满足所有静力条件,计算安全系数较之其他较严格的方法偏低的问题,提出了考虑高边坡开挖过程引起的地应力释放荷载的改进Sarma法稳定分析方法,利用改进的Sarma法对某水电站高边坡进行了稳定分析,为分析岩质高边坡在开挖过程中的稳定安全提供了较切合实际的理论依据。     

基于 ABAQUS的面板砂砾石坝三维动力有限元分析

建立了新的有限元分析方法,为准确合理地进行面板砂砾石石坝的三维动力有限元分析提供参考。在对砂砾石料的动力本构模型及其分析方法进行分析与选择的基础上,利用ABAQUS软件实现砂砾石的动力等效线性粘弹性模型,对一座已建成的高面板砂砾石坝进行了地震响应分析,重点分析大坝的反应加速度、动位移和残余变形等动力反应情况。结果表明:坝体在地震作用下的响应不强烈,但在顺河向地震作用下坝顶出现鞭梢效应,需采取相应的抗震工程措施。     

基于FLAC3D多裂隙模型的层状岩质边坡破坏特征及稳定性

采用FLAC3D多裂隙本构关系,建立层状岩坡平面破坏特征的各向异性数值分析模型。运用强度折减法,得出边坡安全系数与层间弱面倾角β、坡角α、坡高H以及岩体抗剪强度之间的关系,并采用灰色关联法给出了各因素对安全系数的影响程度。研究结果表明:顺倾向边坡,当β≤15°时,其破坏形式主要是拉裂-剪切-滑移破坏,滑面不沿层间弱面;当15°βα时,产生顺层滑移破坏;当β≥α时,坡顶处沿弱面滑移,坡角处弯折破坏。反倾向边坡,当β50°时主要为压剪破坏,β较大时(β≥50°)为倾倒破坏。随着β的增大,顺倾向边坡的安全系数呈先减、后增、再减的趋势,且水平层状边坡的稳定性要高于直立边坡;反倾向边坡的安全系数变化趋势与顺倾向边坡相反。当βα时,顺倾向边坡的稳定性要高于同倾角的反倾向边坡。顺倾向边坡,坡高对其稳定性影响最大,其次为弱面黏聚力和坡角,而弱面倾角和弱面摩擦角相对影响较小;反倾向边坡,各因素对其稳定性的影响程度依次为弱面摩擦角、坡角、坡高、弱面黏聚力和弱面倾角。