HoekBrown準(zhǔn)則的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析

分析了地層巖性特征、巖體應(yīng)力分布、水、地形地貌特征、坡形、外部動(dòng)力荷載(如爆破荷載)、工程活動(dòng)、時(shí)間和風(fēng)化的影響等對(duì)層狀巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響,進(jìn)而深入了解層狀巖質(zhì)邊坡巖體穩(wěn)定性和變形失穩(wěn)的破壞機(jī)理,為井巷工程實(shí)踐提供指導(dǎo)。

第29卷增1巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)vol.29supp.1 2010年5月chinesejournalofrockmechanicsandengineeringmay，2010 收稿日期：2009–01–08；修回日期：2009–04–13 基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40372110)；國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(40704018) 作者簡介：劉立鵬(1983–)，男，2006年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(北京)工程技術(shù)學(xué)院土木工程專業(yè)，現(xiàn)為博士研究生，主要從事巖土體穩(wěn)定性方面的研 究工作。e-mail：icystone_2003@163.com 基于hoek-brown準(zhǔn)則的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析 劉立鵬 1 ，姚磊華 1 ，陳潔 1 ，王成虎 2 (1.中國地質(zhì)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，北京100083；2.中

巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性受到多種隨機(jī)性因素和不確定性因素綜合作用的影響,是影響邊坡工程安全的重要課題。隨著科學(xué)的發(fā)展和學(xué)者們對(duì)于巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性認(rèn)識(shí)的不斷進(jìn)步,其發(fā)展逐漸由定性向定量方向發(fā)展,表現(xiàn)傳統(tǒng)研究方法逐步完善,新理論新方法不斷出現(xiàn)并得到應(yīng)用。邊坡可靠性評(píng)價(jià)作為一門新學(xué)科,其研究方法手段正處于迅猛發(fā)展階段。本文對(duì)這些方法的發(fā)展做了簡要的總結(jié),并提出了新的發(fā)展方向,為研究者提供參考。

對(duì)優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論及其重要性進(jìn)行闡述,并將其用于某一高陡巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定分析工作中。在充分分析相關(guān)工程地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,確定在評(píng)測指標(biāo)上占據(jù)優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)面。利用赤平投影圖分析各組優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響程度,得到邊坡剖面相應(yīng)的控穩(wěn)優(yōu)勢面組合,并將該組合考慮到巖體穩(wěn)定性計(jì)算分析模型中。利用極限平衡分析軟件slide綜合評(píng)價(jià)該邊坡在優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面影響下的穩(wěn)定性,并以優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面為關(guān)鍵因素,提出相應(yīng)的治理措施建議。

巖質(zhì)邊坡內(nèi)部常存在許多節(jié)理裂隙,使得巖質(zhì)邊坡成為不連續(xù)介質(zhì)體,導(dǎo)致其穩(wěn)定性分析比較困難?，F(xiàn)有的離散元程序可以計(jì)算由封閉曲面或曲線構(gòu)成的塊體系統(tǒng)的穩(wěn)定性,但是難以模擬在地震等荷載作用下的裂隙擴(kuò)展、塊體重構(gòu)和多塊體組合破壞等現(xiàn)象。針對(duì)這一問題,根據(jù)格里菲斯斷裂理論,在裂隙尖端巖橋位置沿可能的開裂方向設(shè)置虛擬節(jié)理裂隙,生成多個(gè)潛在關(guān)鍵滑移塊體,利用離散元軟件udec計(jì)算巖質(zhì)邊坡的應(yīng)力場并結(jié)合剛體極限平衡法評(píng)價(jià)滑移塊體的穩(wěn)定性,進(jìn)而判斷最可能滑移塊體和滑移路徑?；谏鲜鏊枷?開發(fā)了相應(yīng)滑移塊體搜索算法和評(píng)價(jià)機(jī)制,研制了考慮擴(kuò)展裂隙的適用于靜力和動(dòng)力分析的二維巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析軟件safeslope,對(duì)多種節(jié)理組合塊體開展了靜動(dòng)力算例驗(yàn)證工作。

利用極限平衡法,對(duì)順層巖質(zhì)邊坡進(jìn)行雙強(qiáng)度系數(shù)折減分析,提出了折減系數(shù)增幅比,根據(jù)增幅比確定抗剪強(qiáng)度折減原則,當(dāng)坡體達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)確定其極限折減系數(shù)。分別以坡體的張拉裂縫深度和充水深度為單一變量,對(duì)比分析坡體穩(wěn)定性發(fā)生變化時(shí)內(nèi)摩擦角和黏聚力對(duì)其影響程度,最后根據(jù)雙強(qiáng)度折減分析中極限折減系數(shù)定義坡體權(quán)重安全系數(shù)。研究表明:雙強(qiáng)度折減法能夠考慮內(nèi)摩擦角和黏聚力對(duì)坡體的影響程度,對(duì)順層巖質(zhì)坡體進(jìn)行雙參數(shù)折減分析,最終定義雙參數(shù)折減中內(nèi)摩擦角的折減系數(shù)值為坡體安全系數(shù),該結(jié)果更符合實(shí)際工程,能夠?yàn)橥悊栴}提供參考。

將強(qiáng)度折減技術(shù)與快速拉格朗日元法相結(jié)合,對(duì)某巖質(zhì)高邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià).并與極限平衡法分析結(jié)果進(jìn)行了比較.結(jié)果表明,基于強(qiáng)度折減的快速拉格朗日元法不需要假設(shè)滑動(dòng)面形狀位置,確定的最危險(xiǎn)滑移面是一條具有一定寬度的滑移帶,與實(shí)際情況極為吻合,它能合理簡便地確定邊坡的穩(wěn)定性系數(shù),是進(jìn)行巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的有效方法.

在地質(zhì)活動(dòng)過程中,軟弱夾層和斷層等結(jié)構(gòu)面改變了邊坡的力學(xué)性狀,使得巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。以白石水庫為例,將剛體極限平衡法和有限元軟件ansys相結(jié)合,對(duì)水庫含軟弱夾層的巖質(zhì)邊坡抗滑穩(wěn)定性能進(jìn)行分析,探究傾角和主抗滑面起點(diǎn)位置對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律,尋求安全系數(shù)最小值時(shí)的主抗滑面,得到邊坡臨界滑裂面的準(zhǔn)確位置,研究表明:在點(diǎn)(62.3142,71.2063)位置條件下,傾角為155.3125°時(shí)安全系數(shù)達(dá)到最小值k=1.96231,為含軟弱夾層的巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析提供理論依據(jù),有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

為進(jìn)一步完善巖質(zhì)邊坡安全系數(shù)及相應(yīng)滑落面的確定手段,借鑒nmm模擬大變形、大位移的優(yōu)勢,考慮邊坡實(shí)際的局部損傷性,提出局部強(qiáng)度折減nmm(localstrengthreductionnumericalmanifoldmethod,lsr-nmm),并將其應(yīng)用到重慶興隆隧道進(jìn)洞口邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中,與傳統(tǒng)強(qiáng)度折減法、現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)對(duì)比分析,且與自主研發(fā)的geosma-3d系統(tǒng)進(jìn)行耦合。研究結(jié)果表明:相較于傳統(tǒng)強(qiáng)度折減法,局部強(qiáng)度折減nmm與現(xiàn)場監(jiān)測點(diǎn)位移數(shù)據(jù)擬合度更好,闡明了該方法具有一定精度及其可行性。該邊坡最危險(xiǎn)滑落面安全系數(shù)為1.176,且獲得的滑落面位置與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)吻合度較高,與geosma-3d系統(tǒng)耦合效果良好,并給出了相應(yīng)治理方案,為現(xiàn)場災(zāi)害治理提供了參考性意見。

巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析是巖土工程中的重要課題,巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性受到多種因素的影響,包括地質(zhì)條件、水文條件、人類活動(dòng)等。巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析成果可為邊坡工程的加固設(shè)計(jì)提供依據(jù)。對(duì)巖質(zhì)邊坡進(jìn)行了介紹,結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析辦法以及加固設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)探究,以期為類似工程提供借鑒。

巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析方法及工程應(yīng)用

極射赤平投影法在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用

赤平極射投影法在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用

介紹了巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀及常用穩(wěn)定性分析方法。結(jié)合工程實(shí)例,分別用極限平衡法和有限元數(shù)值法,綜合考慮兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)紅砂巖高陡邊坡進(jìn)行全面的穩(wěn)定性分析,并針對(duì)性的提出經(jīng)濟(jì)合理的治理方案。

巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)以后判別其穩(wěn)定與否,如果其穩(wěn)定性無法滿足安全要求,則需釆取有效的支護(hù)或開挖措施對(duì)其進(jìn)行加固處理。本文先對(duì)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析方法進(jìn)行探討,并在此基礎(chǔ)上結(jié)合具體工程就其綜合治理措施,談一下個(gè)人的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí),以供參考。

為了保證超高巖質(zhì)邊坡在施工過程中的安全穩(wěn)定性,利用數(shù)值模擬方法對(duì)連云港港東疏港高速公路巖質(zhì)邊坡施工開挖過程中不同工況進(jìn)行了模擬,并將得到的應(yīng)力、位移變化與現(xiàn)場安全監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,從而對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了可靠評(píng)價(jià)。

ｒｏａｄ?。澹睿纾椋睿澹澹颍椋睿?道路工程 ｗｅｓｔｅｒｎ?。悖瑁椋睿?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｃｉｅｎｃｅ　＆ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 西部交通科技 ２０１１年第１２期總第５３期５　 文章編號(hào)：１６７３－４８７４（２０１１）１２－０００５－００４ 赤平投影法在巖質(zhì)邊坡 穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用 佘東梅，肖盛燮 （重慶交通大學(xué)防災(zāi)減災(zāi)工程研究所，重慶?。矗埃埃埃罚矗?作者簡介 佘東梅（１９８５—），女， 四川隧寧人，主要從事 結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)研究工 作；肖盛燮（１９３７—）， 男，四川營川人，教授， 主要從事結(jié)構(gòu)防災(zāi)減 災(zāi)研究工作。 基金項(xiàng)目 國家自然科學(xué)基金項(xiàng) 目《基于災(zāi)變鏈?zhǔn)嚼碚?的多種災(zāi)害演化規(guī)律 探索》（５０８７９０９７） 摘　要：文章基于赤平極射投影法的發(fā)展歷程、概念、原理及相關(guān)應(yīng)用情況，對(duì)具體 工程實(shí)例的巖質(zhì)

flac3d在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用——介紹flac如的基本原理和使用步驟。根據(jù)adina建立的某工程邊坡三維模型，采用java語言編寫了adina—flac的接口程序，實(shí)現(xiàn)flac如快速建模，并用flac。分析了邊坡的穩(wěn)定性。經(jīng)計(jì)算，開挖后，安全系數(shù)有所降低，但整體上趨...

赤平極射投影法在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用——赤平極射投影法在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究中，可以根據(jù)邊坡的結(jié)構(gòu)面的空間組合關(guān)系，做出邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)的初步評(píng)價(jià)．并進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性的分析計(jì)算。本文在萬州九龍wz危巖體穩(wěn)定性分析中，應(yīng)用赤平極射投影法計(jì)算穩(wěn)定性...

擬開挖巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析及評(píng)價(jià)

針對(duì)弓長嶺露天鐵礦東幫節(jié)理巖體邊坡的結(jié)構(gòu)特征,使用3gsm三維巖體不接觸測量系統(tǒng),進(jìn)行了結(jié)構(gòu)面調(diào)查及統(tǒng)計(jì)分析,獲取了結(jié)構(gòu)面傾向、結(jié)構(gòu)面傾角以及節(jié)理跡長、節(jié)理間距的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).基于monte-carlo隨機(jī)模擬方法,使用結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬的軟件fracsim3d,得到節(jié)理巖體的三維網(wǎng)絡(luò)模型.在建立的三維網(wǎng)絡(luò)模型基礎(chǔ)上,采用鉆孔取樣方法獲取節(jié)理巖體的巖體質(zhì)量指標(biāo)rqd,結(jié)合現(xiàn)場點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn),進(jìn)而獲取rmr指標(biāo),基于hoek-brown經(jīng)驗(yàn)方法得到節(jié)理巖體的抗剪強(qiáng)度參數(shù).通過fish語言編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜節(jié)理巖體的精細(xì)建模,采用離散元軟件udec對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析.結(jié)果表明:邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài),局部發(fā)生巖體變形,受順傾結(jié)構(gòu)面控制,邊坡頂部巖體沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生楔體破壞,局部散體區(qū)域出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象.

隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷增長,巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性對(duì)于國家土木工程建設(shè)的重要性越來越突出。通過本文,對(duì)現(xiàn)階段常用的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性方法進(jìn)行闡述,并逐一介紹其優(yōu)缺點(diǎn)以及發(fā)展前景。