加锚岩质边坡稳定性评价的极限分析上限法

第5卷第6期中国水运vol.5no.6 2007年6月chinawatertransportjune2007 收稿日期：2007-4-28 作者简介：田文彪男（1983-）中国地质大学工程学院硕士研究生（430074） 赤平极射投影法在路堑岩质边坡稳定性评价中的应用 田文彪 摘要：本文通过对赤平极射投影的原理的介绍，结合边坡岩体破坏的三个必要条件及滑动块体的力学分析，对边坡岩 体进行稳定性分析，介绍了极限稳定坡角的确定方法，并结合工程实例，证明了该方法在路堑岩质边坡稳定性评价中的 实用性。 关键词：路堑边坡稳定坡角赤

该公路桥桥基区位于高山峡谷地区,边坡稳定性评价问题尤为重要。本文选择具有代表性的两类典型地质剖面,岩土体分层和结构面切割控制滑移模式。设计了结构面不同切割厚度、不同剪出口位置和不同剪出角度等计算方案,对该区高陡边坡的稳定性进行了探讨。根据计算得到的安全系数,确定了其最不利滑移模式。在此基础上,对其自然状态、自然+地震、饱水状态和饱水+地震等工况下的稳定性进行了计算分析,发现存在两类典型最不利失稳模式,即浅层滑移模式和结构面切割滑移模式。前者规模有限,危害不大;后者规模相对较大。对工程危害较大,建议对其作锚固和护面处理,也应对坡脚相对软弱层作补强处理。

该边坡主要由志留系龙马溪组泥质砂岩和粉砂质泥岩与第四系洪坡积碎石土等构成，高边坡为12型，文章某高边坡的工程地质条件进行了分析，并结合稳定性计算方对其提出了防治措施。

在岩质边坡中,大多数的失稳破坏主要受结构面控制,其基本破坏模式可分为3种:平面滑动、楔形体滑动和倾倒破坏.运动学分析在研究受结构面控制的岩质边坡稳定性中应用较为广泛,它是一种利用立体投影与矢量代数理论,在赤平极射投影图中初步确定边坡稳定性及破坏模式的方法.介绍了利用dips软件进行边坡运动学分析的方法,并以巴基斯坦某水电站厂房后边坡为例,进行分析和探讨.

应用极限平衡法,对首钢水厂铁矿边坡的代表性剖面及优化方案的各剖面进行稳定性分析,分别得到了各种情况下各剖面的整体和局部最小安全系数,并得到以下结论:按照原设计境界开采,边坡最小安全系数在震动情况下小于1.20,低于规范值,安全储备不足,边坡处于不稳定状态,需对其剖面进行相应调整与优化。优化调整后稳定性增强,边坡达到允许安全系数要求,边坡安全储备充足。在此基础上,应用强度折减法进行数值模拟,初始状态下塑性区分布较浅;参数调整优化之后,塑性区分布向坡底延伸,边坡破坏方式可能由局部转变成整体,边坡可能发生整体性破坏。计算结果显示,滑动面与极限平衡法相近,验证了结果的合理性。

边坡稳定性问题一直是道路工程中的重点问题,而且边坡一旦失稳,造成的损失和伤害不可估量,因此对它的监测与研究工作势在必行。文中结合边坡地质条件,详细分析了边坡锚杆拉力的变化,使用多点位移计对边坡的变形进行长期的跟踪监测,对锚杆应力计和多点位移计的监测数据进行总结和反馈。分析结果表明:文中c边坡的锚杆拉力及坡内多点位移均趋于稳定,说明该边坡整体上处于相对稳定的状态,提出的锚杆设计方法是成功的。在3个断面中,锚杆最大拉力为29kn,出现在雨季c2断面c2c1锚杆；多点位移计最大位移为18.7mm,出现在雨季c2断面c2d1孔深5m位置。c2断面的坡顶位置在雨季最为危险,在雨季存在发生滑动的风险,应作为重点监测对象。连续降雨对c边坡的稳定性有重要影响。降雨会增加c边坡的锚杆拉力和坡内位移。随着雨季结束,锚杆内力和坡内位移会逐渐下降并趋于稳定。

以南票某边坡为研究对象,采用传递系数法,对天然状态下、暴雨状态下和地震状态下的边坡稳定性进行了计算分析,结果表明:边坡在天然状态下稳定性安全系数为1.470;在暴雨工况下安全系数为1.293,在地震工况下,边坡稳定性安全系数与天然工况下的相差很小,该边坡处于稳定状态。

工程地处于灰岩分布广泛的贵州地区，基坑支护设计中常用到放坡开挖的岩质边坡，本文通过对工程所在地岩质边坡的稳定性分析，能快速确定类似岩质边坡的滑裂面，便于边坡的支护设计，为类似工程边坡的设计提供一定参考。

分析了地层岩性特征、岩体应力分布、水、地形地貌特征、坡形、外部动力荷载(如爆破荷载)、工程活动、时间和风化的影响等对层状岩质边坡稳定性的影响,进而深入了解层状岩质边坡岩体稳定性和变形失稳的破坏机理,为井巷工程实践提供指导。

岩质边坡稳定性的工程地质研究——本资料为岩质边坡稳定性的工程地质研究，共51页。简介：边坡变形：指坡体只产生局部的位移和微破裂，岩块只出现微量的变化，没有显著的剪切位移或滚动，因而边坡不至引起整体失稳。边坡破坏：指坡体以一定的速度出现较大的...

在边坡的勘察设计中,对边坡稳定性准确判断是至关重要的一个环节,一直以来,边坡稳定性的评价都得到了愈来愈多工程师和科研人员的重视。曾负责了《福建省某县河滨北路员潭至参洋段市政道路(边坡)工程岩土工程勘察报告》,在对该项目进行综合分析,得出以下结论:岩质边坡和土质边坡的稳定性评价存在孑然不同的方面,对于土质边坡的稳定性评价应采取定量计算的方法,得出稳定性系数进行定量评价;对于岩质边坡,主要考虑岩体节理裂隙的发育情况,查明各组岩体节理裂隙的倾向与倾角,与边坡的走向及倾角进行对比,作出节理裂隙玫瑰花图和赤平投影图,从而定性的对边坡稳定性进行评价。

含软弱结构面的岩质边坡的稳定性分析是工程中常见问题，常规将边坡岩土体按均质处理显然存在不妥。数值模拟中因能分别模拟岩体和结构面特性而具有独特优势。基于flac3d有限差分分析程序，采用强度折减法模拟分析含一组结构面和两组结构面的岩质边坡的稳定性，求出边坡安全系数。计算结果表明结构面对岩质边坡稳定性具有重要影响，不同倾角产状的结构面影响程度差异较大，但其中一或两组结构面对边坡稳定性具有控制作用而具有明显“优势”，为找出岩质边坡的优势结构面并分析其稳定性提供了一种思路。

边坡稳定性评价研究是土力学经典问题。为研究非均质边坡稳定性问题,以上限分析法为理论基础,建立非均质边坡分段对数螺旋线破坏机构。应用拟合多项式近似描述对数螺旋线,计算破坏机构外力功率和内能耗散率,应用设计的计算流程进行强度折减循环计算,使边坡逐步过渡至极限平衡状态,确定边坡安全系数。以某露天矿南帮边坡为工程背景,经过反复强度折减,最终确定安全系数,通过变换初值的方式验证计算流程的稳定性,应用严格morgenstern-price法验证计算结果的准确性。研究结果表明:该流程性能稳定,不受初始值影响。相比于严格morgenstern-price法,二者安全系数计算结果偏差小于5%,可充分满足工程实践要求。同时,上限分析法求得的最危险滑面满足速度分离关系,具有更强的工程参考价值。

边坡稳定性评价分析概述培训讲义——本资料为边坡稳定性评价分析概述培训讲义，共31页，格式为ppt。工程概况：下列建筑边坡应进行稳定性评价：1、选作建筑场地的自然斜坡；2、由于开挖或填筑形成并需要进行稳定性验算的边坡；3、施工期出现不利工况的边坡；...

岩质边坡稳定性受到多种随机性因素和不确定性因素综合作用的影响,是影响边坡工程安全的重要课题。随着科学的发展和学者们对于岩质边坡稳定性认识的不断进步,其发展逐渐由定性向定量方向发展,表现传统研究方法逐步完善,新理论新方法不断出现并得到应用。边坡可靠性评价作为一门新学科,其研究方法手段正处于迅猛发展阶段。本文对这些方法的发展做了简要的总结,并提出了新的发展方向,为研究者提供参考。

边坡稳定性分析是一个涉及多因素、多层次的高度非线性系统。针对影响边坡稳定性因素的复杂性和不确定性等问题,通过正交试验法和改进pca法相结合,在保留边坡原始数据的基础上对传统pca法在数据标准化和处理指标因素在变异程度上的局限性进行改进,得出相应的边坡稳定性综合评价模型,然后通过蒙特卡罗法对边坡稳定性进行评价。研究结果表明,改进pca法相对于传统的pca法具有显着的降维作用,主要表现为第一主成分方差贡献率得到明显提高,能够更为合理的保存原始数据的信息,提取主成分个数更少,为后续计算综合评价模型减少了工作量；通过边坡稳定性综合评价模型不仅能够计算出边坡在不同水平因素组合下的安全系数,在水晶球软件的帮助下还可以快速对其进行可靠度分析,具有一定的工程实用价值。

上限原理有限元法不仅可以得到边坡的安全系数,还可以给出临界滑动面,且摆脱了极限平衡法假设条件过多、过于刚性的缺点,具有更严谨的理论基础,因此拥有更广阔的应用前景。但是,对于岩质边坡,由于其存在大量的节理面,造成应力不连续,这给直接运用传统的数值计算方法带来了困难。其实,每组的节理面均表示在某一特定的方位上边坡的材料特性比较差,只需在处理这些特定方位时,采用相应的软弱节理面的材料特征即可,这样便可有效地化解节理面难以模拟的缺陷。因此,基于传统的上限有限元法,采用四边形单元,通过对单元建立积分意义上的协调方程的弱形式,来得到可以调整单元内部速度场的线性化的协调方程,从而可以克服插值速度场为非线性的缺点。对于任意应力点,从空间方位出发,将方位进行离散,建立并推导出了基于方位离散线性化的上限有限元法,该方法在考虑含多组节理面的岩质边坡计算上有着更好的优势。两个算例结果表明:该方法与传统的上限有限元法一样,可以稳定地从极限解的上方收敛,满足上限性质,且对于含多组节理面的岩质边坡同样有很好的收敛性。

边坡的稳定性评价是一个复杂的不确定系统问题。结合投影寻踪算法、粒子群优化算法和逻辑斯谛曲线函数,建立了边坡稳定性评价的粒子群优化投影寻踪模型(pso-pp)。该模型一方面利用粒子群算法(pso)优化投影指标函数及逻辑斯谛曲线函数参数,确保了模型参数的准确性;另一方面利用逻辑斯谛曲线函数建立投影值与经验等级之间的非线性关系。模型的测试结果显示了良好的精度。将该模型应用到雅砻江锦屏一级水电站左岸边坡的稳定性分析中,实例分析结果与实际状态吻合较好,表明该模型在边坡稳定性评价中的可行性和有效性。

以大平掌铜多金属矿山为背景,利用ansys有限元软件和强度折减法,研究了采场东部岩质边坡的稳定性。该数值分析方法较好地反映出了岩质边坡受软弱夹层及结构面控制的破坏机制。通过模拟,在仅考虑在自重应力的作用下,得出边坡安全系数为1.0~1.05,说明边坡处于欠稳定状态,需及时进行加固处理。

某铝厂坐落于\"5.12\"地震震中附近的漩口镇圣音村岷江右岸,厂区内边坡因\"5.12\"地震影响发生多处滑塌破坏或开裂变形,已造成较大的危害。文章以该铝厂某边坡为研究对象,分析了其工程地质条件,定性和定量相结合评价了其稳定性,并结合实际情况提出了合理建议。

岩质边坡稳定性分析方法及工程应用

极射赤平投影法在岩质边坡稳定性分析中的应用