我国岩质边坡变形破坏的主要地质模式
顺层岩质边坡变形破坏规律的分析
顺层岩质边坡变形破坏规律的分析 解联库1,杨小聪1,杨天鸿2,唐春安2,郭利杰1 (11北京矿冶研究总院,北京 100044; 21东北大学资源与土木工程学院,沈阳 110004) 摘 要:使用RFPA 边坡版有限元分析程序分析含软弱结构面的顺层岩质边坡的变形破坏情况。结果表明,边坡的破坏主 要是沿滑动面附近的软弱结构面萌生并扩展,含多组软弱结构面的顺层岩质边坡下沉曲线具有呈阶梯式变化的特征。这对在安全位置监测边坡位移变化从而了解整个边坡的变形破坏有积极意义。 关键词:采矿工程;顺层边坡;RFPA 边坡版;软弱结构面;阶梯式变化 中图分类号:TD85416 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2007)02-0075-05 收稿日期:2006-11-24 基金项目:三峡大学防灾减灾实验室开放基金资助项目 (2002ZS03) 作者简介:解联库(1972-),男,陕西兴平市人,工程师,硕士,主要 从事边坡稳定性分析及采矿工程等方面的研究。 岩体经过漫长地质演化作用,在其内部形成大量断层、节理、层理等地质弱面。这些地质弱面对岩质边坡的变形破坏以及边坡的稳定起着明显地控制作用[1-4] 。由于结构面是控制岩石变形、破坏的主 要因素,因此,在岩质边坡稳定性分析中,准确考虑结构面的影响是十分重要的。 因为岩体本身结构的复杂性,其软弱结构面分 布十分复杂,但大多都具有一定的规律性。其往往是成组分布,多组交叉。在评价结构面对边坡变形及边坡稳定性的影响时,要特别注意结构面的产出状态与边坡面的相互关系。冯君等[5-6] 采用多层 结构模型,对影响顺层岩质边坡稳定性的部分因素进行了分析,给出了顺层边坡的定义。张菊明等[7] 从动力学角度对层状岩体边坡的稳定性进行研究,丰富了边坡稳定性研究的内容。郑颖人等 [8] 利用 有限元强度折减法对节理岩质边坡进行稳定性分析,为节理岩质边坡稳定分析开辟了新的路径。刘小丽等 [9] 采用机动位移法和能量系数对含多个柔 软夹层的岩体边坡的稳定性进行评价,并用极限平衡法验证该方法的可行性,为边坡稳定分析提供了一种新的便捷、有效方法。 利用能够分析岩石破坏过程的RFPA 边坡版有限元程序,对顺层岩质边坡的变形破坏及稳定性进行分析。通过对含软弱结构面的顺层岩质边坡变形破坏进行分析,发现边坡的破坏主要是沿滑动面 附近软弱结构面进行的,得到了一些新颖的和有意义的结论。 1 RFPA 边坡版分析程序简介 所用的RFPA 边坡版是可以分析岩质边坡变形破坏过程的有限元强度折减程序。其可以考虑岩石材料的非均匀性,首先把岩石离散成适当尺度的细观基元,按照给定的Weibull 统计分布函数对这些基元的力学性质进行赋值,这些细观基元可以借 助有限元法来计算其受载条件下的位移和应力,破坏准则选用摩尔-库仑准则和最大拉应力准则,可以考虑岩石材料的剪切破坏和拉伸破坏[10]。RFPA 边坡版分析程序采用有限元强度折减法,就是在弹塑性有限元计算中将岩土体强度参数逐渐降低直到其产生破坏,程序可以自动根据其弹塑性计算结果得到边坡的动态破坏过程及自动搜索破坏时滑动面。 RFPA 边坡版中稳定性系数的定义和传统的弹塑性有限元边坡稳定性系数的定义在本质上是一致的,不同之处在于传统的弹塑性有限元法破坏准则采用摩尔-库仑屈服准则,只考虑了材料的剪切破坏,而RFPA 边坡版中考虑了材料的非均匀性,破坏准则选用摩尔-库仑准则和最大拉应力准则,可以考虑材料的剪切破坏和拉伸破坏,可以动态模拟岩体的渐进破坏过程,使得RFPA 边坡版在岩石材料破坏机理的分析上更为全面。 RFPA 边坡版中基元在理想单轴受力状态下满足的剪切损伤与拉伸损伤本构关系如图1所示,图1中:f c 0-基元的单轴抗压强度;E c 0-基元的最大压缩主应力达到其单轴抗压强度时对应的最大压缩 第59卷 第2期 2007年5月 有 色 金 属Nonferrous M etals Vol 159,No 12 M ay 2007
边坡变形监测技术分析
边坡变形监测技术分析 ?简介:边坡的开挖、加固和防护,是矿山、水利、交通等领域中常涉及的工程项目,而边坡的稳定性,是工程技术人员经常关注和研究的课题。目前,我国对于边坡施 工中的监测工作还不够重视,往往是在工程出现险情时,或是在项目实施过程中才 开始考虑监测问题,导致工作被动,应该在项目开展的初期就着手边坡变形监测工 作。 ?关键字:边坡变形监测,技术分析,边坡监测技术 边坡的开挖、加固和防护,是矿山、水利、交通等领域中常涉及的工程项目,而边坡的稳定性,是工程技术人员经常关注和研究的课题。目前,我国对于边坡施工中的监测工作还不够重视,往往是在工程出现险情时,或是在项目实施过程中才开始考虑监测问题,导致工作被动,应该在项目开展的初期就着手边坡变形监测工作。 1 边坡变形监侧的作用 在土木工程各个建设领域中,通过边坡工程的监测,可以起到以下作用。 1. 1 评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定性,并作出有关预测预报,为业主、施工单位及监理提供预报数据,跟踪和控制施工过程,合理采用和调整有关施工工艺和步骤,取得最佳经济效益。 1.2 为防止滑坡及可能的滑动和蠕变提供及时支持。预测和预报滑坡的边界条件、规模滑动方向、发生时间及危害程度,并及时采取措施,以尽量避免和减轻灾害损失。 1. 3 监测已发生滑动破坏和加固处理后的滑坡,监测结果是评价滑坡处理效果的尺度。 1.4 为进行有关位移反分析及数值模拟计算提供参数。 2 边坡工程监测的方法 目前,我国边坡变形监测方法主要采用简易观测法、设站观测法、仪表观测法和远程监测法等。 2.1 简易观测法 简易观测法是通过人工观测边坡中地表裂缝、鼓胀、沉降、坍塌、建筑物变形及地下水位变化、地温变化等现象。
某滑坡的变形和破坏机理分析研究
某滑坡的变形和破坏机理分析研究 介绍了某滑坡的特征,分析了滑坡区区域工程地质和水文地质特征,对该滑坡体的变形和破坏机理进行了研究和分析。分析表明:人为活动和地形地貌是滑坡发生变形破坏的主要因素,降雨诱发、岩层产状等因素是造成滑坡发生滑动和进一步破坏的诱发因素。 标签:滑坡变形破坏诱发因素 1概述 塔山滑坡位于广东省开平市长沙区平岗村塔山开元塔底。由于建设工程的需要,在塔山的东南侧进行采石,采用放炮等土石法,致使塔山南侧岩石大量开采形成陡崖,并使周边岩土体产生裂缝,之后由于人为因素和自然因素的影响,塔山南侧裂缝逐渐扩大,至90年代,开始形成滑坡。1999~2001年,在修建塔山公园公路时对山体坡脚进行开挖,在公路北侧形成高约10~17m,坡度约35~45°的高陡边坡,滑坡距公路最近的平岗村居民区约22m,山坡坡脚距公路最近仅2m左右。2004年和2005年雨季,由于连降暴雨,滑坡有活动下滑的趋势,滑坡体前缘公路路面隆起,最高处隆起约40cm,隆起部分面积约有20~30m2,公路北侧排水沟产生变形歪斜,部分已经破坏,水沟上方在雨水后有地下水浸出,形成间歇性下降泉,平岗村内部分房屋墙面产生裂痕,进出塔山公园的公路曾数次被塔山山坡上崩塌的土体破坏。 2滑坡变形形态特征 X 根据实地踏勘,除滑坡体后壁出现较大裂缝外,滑坡周界及滑坡体底部也有约13处裂缝,现将裂缝走向一致的裂缝分为一组,共五组裂缝(表1)。 3滑坡体的工程地质与水文地质特征 塔山滑坡滑坡体主要由第四系坡积土层、风化残积土层、侏罗系中上统百足山群、全风化、强风化、少量中风化基岩组成(见图1)。滑坡体中上部为残积土层,主要由粉土、粉质粘性土组成,呈可塑状或松散状,含较多的碎石和砂、砾石,透水性较好;风化残积土层主要由粉质粘性土,含少量碎石和砂砾石组成,局部夹有全风化、强风化岩,其透水性较差;基岩主要为全风化、强风化泥质粉砂岩,含少量强、中风化岩块,其透水性较好;滑床基本处在中—微风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩中,岩石呈中厚层状,岩质坚硬,局部裂隙发育,透水性好。 滑坡区地下水主要为第四系冲积土层、残坡积土层中的孔隙水和基岩裂隙水,地下水补给来源主要为大气降水的渗入补给和相邻含水层之间的侧向补给。
无梁楼盖倒塌事故原因及破坏机理分析
一“直冲”破坏 1从外行的角度谈谈子弹射击玻璃的破坏现象,当高速子弹射到四边嵌固的平板玻璃上, 在冲击波与子弹冲量作用下,玻璃将被直穿出一个孔,此可称为“直冲”,这大概是冲 击波速远大于玻璃的应力波速度而造成上述的所谓“直冲”破坏;当一位大力士用尖头 锤击玻璃,在猛烈的敲击下,玻璃将会产生钉锤下的小孔及其沿小孔周边呈局部的放射 状的裂缝,这样的破坏现象很类似我们钢筋混凝土板发生的受冲切承载力破坏,故可称 之为“冲切”;如果对该平板玻璃施加一个居中的集中荷载,按静力加荷方式直至玻璃 破坏,此时会发现平板玻璃的跨厚比较大的情况下,会出现类似数条大裂缝而迅即脆性 破坏,这属玻璃特性,但在此拟其为呈平板结构的受弯状破坏,或者此拟为钢筋混凝土 平板呈双向板塑性铰线似的破坏。 2对金属板产生“直冲”破坏的典型例子是:冲床冲孔,其孔必然是垂直的。 3发生“直冲”破坏的条件是:被“直冲”破坏的板类部件本身要具备足够的刚性和整体 承载力,才能实现局部的“直冲”破坏;局部的“直冲”承载力将会受到周边结构部位 的约束,其“直冲”能力将会有较大提高,这里可能会涉及双向或三向的强度问题。 4对钢筋混凝土板进行“直冲”的试验研究,据我的估计是极少的,在六十余载从事钢筋 混凝土研究中,甚少见到这方面的论文可供参照。我个人曾在下放到预制构件厂工作时,模拟杯口基础底板冲切试验,但发现破坏均呈“冲切”的喇叭口状,如下列图示;对于 素混凝土板进行“直冲”试验,按我的想象,可按下列图示来做: (a)素混凝土“冲切”试验(b)素混凝土“直冲”试验 素混凝土板试验 从上述两种破坏图示意中可知,两种试验的承载力值必定是: 实际冲切锥呈喇叭状破坏面上主要靠混凝土抗拉强度来抵抗破坏面上的主拉应力(概念 表述,并不准确);而在“直冲”试验中,“直冲柱体”受到周边混凝土块体的约束, 沿破坏面上的压剪强度会有较大提高。 因此,不能简单地看到柱头顶穿楼板呈“直冲柱体”状的破坏面,就认为是“直冲”破坏。 二“直剪”破坏
不良地质现象
不良地质现象:对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象。它泛指地球外动力作用为主引起的各种地质现象,如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、土洞、河流冲刷以及渗透变形等,它们既影响场地稳定性,也对地基基础、边坡工程、地下洞室等具体工程的安全、经济和正常使用不利。 第五章不良地质现象 举例认识不良地质现象,了解其危害 第一节崩塌 一,崩塌发生的条件 1.坡面条件---临空面高度大于30m,坡度大于50°的高陡斜坡,孤立山嘴或凸形陡坡及阶梯形山坡均为崩塌形成的有利地形. 2.岩土类型---各类岩,土都可以形成崩塌,但不同类型所形成崩塌的规模大小不同. 3.地质构造---各种构造面,如裂隙面,岩层层面,断层面,软弱夹层等软硬互层的坡面. 坡面条件,岩性条件,地质构造三个条件,又统称地质条件,它是形成崩塌的基本条件. 4.诱发崩塌的外界因素 (1)地震 (2)融雪,降雨 (3)地表水的冲刷,浸泡 (4)地下水 (5)风化作用 (6)人为因素的影响 二,崩塌的稳定性分析 第一阶段,初勘 第二阶段,对经上阶段分析认为是不稳定的边坡进行详勘,取得包括岩土或软弱结构面强度,地下水流和水压等方面的资料后,经定量分析对边坡稳定性作出判断. 至于新设计的大型边坡,其稳定性分析也分两阶段进行,每阶段需按地质构造分区,根据建筑设计对边坡的要求及边坡的荷载情况,分别预选2一3个坡角并按坡高段(如10一30m为一坡高段)进行稳定性验算,作出包括开挖,支护费用在内的技术比较,然后从中选出最优的坡角,坡形. 三,确定崩塌体的边界 崩塌体的边界特征决定崩塌体规模的大小.崩塌体边界的确定主要依据坡体的地质结构. 首先,应查明坡体中所发育的裂隙面,岩层面,断层等结构面的延伸方向,倾向和倾角大小及规模,发育密度等,即构造面的发育特征.通常,平行斜坡延伸方向的陡倾构造面,易构成崩塌体的后部边界;垂直坡体延伸方向的陡倾构造面或临空面常形成崩塌体的两侧边界;崩塌体的底界常由倾向坡外的构造层或软弱带组成,也叮由岩,土体自身折断形成. 其次,调查各种构造面的相互关系,组合形式,交切特点,贯通情况及它们能否将或已将坡体切割,并与母体(山体)分离. 最后,综合分析调查结果,那些相互交切,组合可能或已经将坡体切割与其母体分离的构造面就是崩塌体的边界面.其中,靠外侧,贯通性(水平及垂直方向上)较好的构造面所围的崩塌体的危险性最大. 四,我国防治崩塌的工程措施 以防为主的原则 1,预防措施 对有可能发生大,中型崩塌的地段,应尽量避开.
边坡变形破坏的防护措施
湖南文理学院芙蓉学院2010级《土木工程地质》大作业 题目:边坡变形破坏的防护措施 班级:土木1006 姓名:刘文 学号:10190617 日期:2012-5-2
边坡变形破坏的防护措施 1 引言 公路建设是在地质体上进行的人类工程活动,在建设过程中由于忽视或未重视边坡地质体及地质环境的分析与评价常引发一系列的边坡变形或边坡滑动地质灾害等问题。例如四川省境内的高速公路及重点公路建设过程中,国道108线西昌段、成雅高速公路、318国道的二郎山隧道东、西进出口引道段、国道107线岳阳四方岭段、川藏公路等均不同程度的出现了边坡(滑坡)地质灾害或产生了边坡失稳的问题,从而严重影响了工程建设及运营的正常进行,也使得对公路边坡的加固或整治费用远高于修建道路的费用。 国道108线广元南段公路通过地段大多为低山丘陵红层分布区,建设中遇到了公路路基高填深挖等一些特殊工程地质问题。由于该段路线长、跨越地质地貌单元较多,从勘察设计到施工周期短,未能全面地认识沿线的路基工程地质条件,及时地发现和解决存在的工程地质问题。沿途的路线边坡虽在路基开挖期间进行了一定程度的处理,但在工程建设过程中仍有多处边坡发生坍滑、滑动和崩落,严重影响了已通车路段的行车安全和公路正常使用,阻碍了当时正在施工路段的路面铺筑和交通工程设施等施工工程。 广南段公路路线基本沿着构造线方向展布,使得路堑边坡有一侧构成顺层坡。尽管这些顺层边坡倾角很小,一般均在十余度,但在施工过程中多处发生变形或者滑动破坏不仅造成巨大的经济损失,而且延误了工期。施工中采取了一些加固措施但效果不佳,其主要原因是对工程边坡的地质条件认识不足,尚未查清边坡变形破坏的主控因素和变形破坏机制,因此治理措施具有盲目性,不能达到治理的目的或有的造成大的浪费。 本文对边坡岩体工程地质特征和岩体力学条件进行充分调查分析、对缓倾角层状边坡的变形破坏机制研究和稳定性评价的基础上,提出了较为合理的边坡整治、支护方案,通过实施后的工程验证说明方案是合理有效的。 2 研究区工程地质概况 2.1 工程概况 国道108线广南段公路边坡主要以侏罗系砂岩、泥质粉砂岩和泥岩为主,第四系只在近河床部位分布较普遍,而在边坡的中上部只有薄层覆盖,滑坡的形成与边坡岩体的性质有关。本文对缓倾层状边坡变形破坏的分析研究主要是以国道108线广南段K24、K28两段典型边坡为例进行讨论的。 K24滑坡位于广元市盘龙镇共和村三队嘉陵江Ⅱ级阶地以北,国道108线广南段K24+850~K25+090,滑坡地处嘉陵江冲刷岸,地势南东低北西高从滑体中部通过。从50年代至80年代曾出现过多次小范围滑坡,未造成较大的危害。1997年6月在滑坡前缘修筑高速公路,由于路基开挖、放炮震动,1998年6月滑坡整体发生蠕滑变形。1999年4月滑坡中部产生大幅度滑动解体,滑坡堆积物覆盖路基约三分之二,直接对公路建设造成危害。 K28滑坡位于广元市中区盘龙镇东南部4km,新建国道108线广南段,滑坡地处嘉陵江冲刷岸,地势南东低北西高,相对高差106m,地形坡度下缓上陡,坡面倾向嘉陵江,坡度10~25°,平台后缘是巨厚层砂岩形成的陡崖,坡度65~80°,高约25~32m,滑坡基本上为岩质顺层滑坡。