第5卷第6期中國水運(yùn)vol.5no.6 2007年6月chinawatertransportjune2007 收稿日期：2007-4-28 作者簡介：田文彪男（1983-）中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院碩士研究生（430074） 赤平極射投影法在路塹巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價(jià)中的應(yīng)用 田文彪 摘要：本文通過對赤平極射投影的原理的介紹，結(jié)合邊坡巖體破壞的三個必要條件及滑動塊體的力學(xué)分析，對邊坡巖 體進(jìn)行穩(wěn)定性分析，介紹了極限穩(wěn)定坡角的確定方法，并結(jié)合工程實(shí)例，證明了該方法在路塹巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價(jià)中的 實(shí)用性。 關(guān)鍵詞：路塹邊坡穩(wěn)定坡角赤

該公路橋橋基區(qū)位于高山峽谷地區(qū),邊坡穩(wěn)定性評價(jià)問題尤為重要。本文選擇具有代表性的兩類典型地質(zhì)剖面,巖土體分層和結(jié)構(gòu)面切割控制滑移模式。設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)面不同切割厚度、不同剪出口位置和不同剪出角度等計(jì)算方案,對該區(qū)高陡邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了探討。根據(jù)計(jì)算得到的安全系數(shù),確定了其最不利滑移模式。在此基礎(chǔ)上,對其自然狀態(tài)、自然+地震、飽水狀態(tài)和飽水+地震等工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析,發(fā)現(xiàn)存在兩類典型最不利失穩(wěn)模式,即淺層滑移模式和結(jié)構(gòu)面切割滑移模式。前者規(guī)模有限,危害不大;后者規(guī)模相對較大。對工程危害較大,建議對其作錨固和護(hù)面處理,也應(yīng)對坡腳相對軟弱層作補(bǔ)強(qiáng)處理。

該邊坡主要由志留系龍馬溪組泥質(zhì)砂巖和粉砂質(zhì)泥巖與第四系洪坡積碎石土等構(gòu)成，高邊坡為12型，文章某高邊坡的工程地質(zhì)條件進(jìn)行了分析，并結(jié)合穩(wěn)定性計(jì)算方對其提出了防治措施。

在巖質(zhì)邊坡中,大多數(shù)的失穩(wěn)破壞主要受結(jié)構(gòu)面控制,其基本破壞模式可分為3種:平面滑動、楔形體滑動和傾倒破壞.運(yùn)動學(xué)分析在研究受結(jié)構(gòu)面控制的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性中應(yīng)用較為廣泛,它是一種利用立體投影與矢量代數(shù)理論,在赤平極射投影圖中初步確定邊坡穩(wěn)定性及破壞模式的方法.介紹了利用dips軟件進(jìn)行邊坡運(yùn)動學(xué)分析的方法,并以巴基斯坦某水電站廠房后邊坡為例,進(jìn)行分析和探討.

應(yīng)用極限平衡法,對首鋼水廠鐵礦邊坡的代表性剖面及優(yōu)化方案的各剖面進(jìn)行穩(wěn)定性分析,分別得到了各種情況下各剖面的整體和局部最小安全系數(shù),并得到以下結(jié)論:按照原設(shè)計(jì)境界開采,邊坡最小安全系數(shù)在震動情況下小于1.20,低于規(guī)范值,安全儲備不足,邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài),需對其剖面進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整與優(yōu)化。優(yōu)化調(diào)整后穩(wěn)定性增強(qiáng),邊坡達(dá)到允許安全系數(shù)要求,邊坡安全儲備充足。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用強(qiáng)度折減法進(jìn)行數(shù)值模擬,初始狀態(tài)下塑性區(qū)分布較淺;參數(shù)調(diào)整優(yōu)化之后,塑性區(qū)分布向坡底延伸,邊坡破壞方式可能由局部轉(zhuǎn)變成整體,邊坡可能發(fā)生整體性破壞。計(jì)算結(jié)果顯示,滑動面與極限平衡法相近,驗(yàn)證了結(jié)果的合理性。

邊坡穩(wěn)定性問題一直是道路工程中的重點(diǎn)問題,而且邊坡一旦失穩(wěn),造成的損失和傷害不可估量,因此對它的監(jiān)測與研究工作勢在必行。文中結(jié)合邊坡地質(zhì)條件,詳細(xì)分析了邊坡錨桿拉力的變化,使用多點(diǎn)位移計(jì)對邊坡的變形進(jìn)行長期的跟蹤監(jiān)測,對錨桿應(yīng)力計(jì)和多點(diǎn)位移計(jì)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)和反饋。分析結(jié)果表明:文中c邊坡的錨桿拉力及坡內(nèi)多點(diǎn)位移均趨于穩(wěn)定,說明該邊坡整體上處于相對穩(wěn)定的狀態(tài),提出的錨桿設(shè)計(jì)方法是成功的。在3個斷面中,錨桿最大拉力為29kn,出現(xiàn)在雨季c2斷面c2c1錨桿；多點(diǎn)位移計(jì)最大位移為18.7mm,出現(xiàn)在雨季c2斷面c2d1孔深5m位置。c2斷面的坡頂位置在雨季最為危險(xiǎn),在雨季存在發(fā)生滑動的風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)作為重點(diǎn)監(jiān)測對象。連續(xù)降雨對c邊坡的穩(wěn)定性有重要影響。降雨會增加c邊坡的錨桿拉力和坡內(nèi)位移。隨著雨季結(jié)束,錨桿內(nèi)力和坡內(nèi)位移會逐漸下降并趨于穩(wěn)定。

以南票某邊坡為研究對象,采用傳遞系數(shù)法,對天然狀態(tài)下、暴雨?duì)顟B(tài)下和地震狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析,結(jié)果表明:邊坡在天然狀態(tài)下穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.470;在暴雨工況下安全系數(shù)為1.293,在地震工況下,邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)與天然工況下的相差很小,該邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

工程地處于灰?guī)r分布廣泛的貴州地區(qū)，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中常用到放坡開挖的巖質(zhì)邊坡，本文通過對工程所在地巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析，能快速確定類似巖質(zhì)邊坡的滑裂面，便于邊坡的支護(hù)設(shè)計(jì)，為類似工程邊坡的設(shè)計(jì)提供一定參考。

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、外部動力荷載(如爆破荷載)、工程活動、時間和風(fēng)化的影響等對層狀巖質(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)。

巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)研究——本資料為巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)研究，共51頁。簡介：邊坡變形：指坡體只產(chǎn)生局部的位移和微破裂，巖塊只出現(xiàn)微量的變化，沒有顯著的剪切位移或滾動，因而邊坡不至引起整體失穩(wěn)。邊坡破壞：指坡體以一定的速度出現(xiàn)較大的...

在邊坡的勘察設(shè)計(jì)中,對邊坡穩(wěn)定性準(zhǔn)確判斷是至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié),一直以來,邊坡穩(wěn)定性的評價(jià)都得到了愈來愈多工程師和科研人員的重視。曾負(fù)責(zé)了《福建省某縣河濱北路員潭至參洋段市政道路(邊坡)工程巖土工程勘察報(bào)告》,在對該項(xiàng)目進(jìn)行綜合分析,得出以下結(jié)論:巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性評價(jià)存在孑然不同的方面,對于土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性評價(jià)應(yīng)采取定量計(jì)算的方法,得出穩(wěn)定性系數(shù)進(jìn)行定量評價(jià);對于巖質(zhì)邊坡,主要考慮巖體節(jié)理裂隙的發(fā)育情況,查明各組巖體節(jié)理裂隙的傾向與傾角,與邊坡的走向及傾角進(jìn)行對比,作出節(jié)理裂隙玫瑰花圖和赤平投影圖,從而定性的對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)。

含軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析是工程中常見問題，常規(guī)將邊坡巖土體按均質(zhì)處理顯然存在不妥。數(shù)值模擬中因能分別模擬巖體和結(jié)構(gòu)面特性而具有獨(dú)特優(yōu)勢?；趂lac3d有限差分分析程序，采用強(qiáng)度折減法模擬分析含一組結(jié)構(gòu)面和兩組結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性，求出邊坡安全系數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明結(jié)構(gòu)面對巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性具有重要影響，不同傾角產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面影響程度差異較大，但其中一或兩組結(jié)構(gòu)面對邊坡穩(wěn)定性具有控制作用而具有明顯“優(yōu)勢”，為找出巖質(zhì)邊坡的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面并分析其穩(wěn)定性提供了一種思路。

邊坡穩(wěn)定性評價(jià)研究是土力學(xué)經(jīng)典問題。為研究非均質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問題,以上限分析法為理論基礎(chǔ),建立非均質(zhì)邊坡分段對數(shù)螺旋線破壞機(jī)構(gòu)。應(yīng)用擬合多項(xiàng)式近似描述對數(shù)螺旋線,計(jì)算破壞機(jī)構(gòu)外力功率和內(nèi)能耗散率,應(yīng)用設(shè)計(jì)的計(jì)算流程進(jìn)行強(qiáng)度折減循環(huán)計(jì)算,使邊坡逐步過渡至極限平衡狀態(tài),確定邊坡安全系數(shù)。以某露天礦南幫邊坡為工程背景,經(jīng)過反復(fù)強(qiáng)度折減,最終確定安全系數(shù),通過變換初值的方式驗(yàn)證計(jì)算流程的穩(wěn)定性,應(yīng)用嚴(yán)格morgenstern-price法驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。研究結(jié)果表明:該流程性能穩(wěn)定,不受初始值影響。相比于嚴(yán)格morgenstern-price法,二者安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果偏差小于5%,可充分滿足工程實(shí)踐要求。同時,上限分析法求得的最危險(xiǎn)滑面滿足速度分離關(guān)系,具有更強(qiáng)的工程參考價(jià)值。

邊坡穩(wěn)定性評價(jià)分析概述培訓(xùn)講義——本資料為邊坡穩(wěn)定性評價(jià)分析概述培訓(xùn)講義，共31頁，格式為ppt。工程概況：下列建筑邊坡應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性評價(jià)：1、選作建筑場地的自然斜坡；2、由于開挖或填筑形成并需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算的邊坡；3、施工期出現(xiàn)不利工況的邊坡；...

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)者們對于巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性認(rèn)識的不斷進(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。

邊坡穩(wěn)定性分析是一個涉及多因素、多層次的高度非線性系統(tǒng)。針對影響邊坡穩(wěn)定性因素的復(fù)雜性和不確定性等問題,通過正交試驗(yàn)法和改進(jìn)pca法相結(jié)合,在保留邊坡原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對傳統(tǒng)pca法在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和處理指標(biāo)因素在變異程度上的局限性進(jìn)行改進(jìn),得出相應(yīng)的邊坡穩(wěn)定性綜合評價(jià)模型,然后通過蒙特卡羅法對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)。研究結(jié)果表明,改進(jìn)pca法相對于傳統(tǒng)的pca法具有顯著的降維作用,主要表現(xiàn)為第一主成分方差貢獻(xiàn)率得到明顯提高,能夠更為合理的保存原始數(shù)據(jù)的信息,提取主成分個數(shù)更少,為后續(xù)計(jì)算綜合評價(jià)模型減少了工作量；通過邊坡穩(wěn)定性綜合評價(jià)模型不僅能夠計(jì)算出邊坡在不同水平因素組合下的安全系數(shù),在水晶球軟件的幫助下還可以快速對其進(jìn)行可靠度分析,具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。

上限原理有限元法不僅可以得到邊坡的安全系數(shù),還可以給出臨界滑動面,且擺脫了極限平衡法假設(shè)條件過多、過于剛性的缺點(diǎn),具有更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摶A(chǔ),因此擁有更廣闊的應(yīng)用前景。但是,對于巖質(zhì)邊坡,由于其存在大量的節(jié)理面,造成應(yīng)力不連續(xù),這給直接運(yùn)用傳統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算方法帶來了困難。其實(shí),每組的節(jié)理面均表示在某一特定的方位上邊坡的材料特性比較差,只需在處理這些特定方位時,采用相應(yīng)的軟弱節(jié)理面的材料特征即可,這樣便可有效地化解節(jié)理面難以模擬的缺陷。因此,基于傳統(tǒng)的上限有限元法,采用四邊形單元,通過對單元建立積分意義上的協(xié)調(diào)方程的弱形式,來得到可以調(diào)整單元內(nèi)部速度場的線性化的協(xié)調(diào)方程,從而可以克服插值速度場為非線性的缺點(diǎn)。對于任意應(yīng)力點(diǎn),從空間方位出發(fā),將方位進(jìn)行離散,建立并推導(dǎo)出了基于方位離散線性化的上限有限元法,該方法在考慮含多組節(jié)理面的巖質(zhì)邊坡計(jì)算上有著更好的優(yōu)勢。兩個算例結(jié)果表明:該方法與傳統(tǒng)的上限有限元法一樣,可以穩(wěn)定地從極限解的上方收斂,滿足上限性質(zhì),且對于含多組節(jié)理面的巖質(zhì)邊坡同樣有很好的收斂性。

邊坡的穩(wěn)定性評價(jià)是一個復(fù)雜的不確定系統(tǒng)問題。結(jié)合投影尋蹤算法、粒子群優(yōu)化算法和邏輯斯諦曲線函數(shù),建立了邊坡穩(wěn)定性評價(jià)的粒子群優(yōu)化投影尋蹤模型(pso-pp)。該模型一方面利用粒子群算法(pso)優(yōu)化投影指標(biāo)函數(shù)及邏輯斯諦曲線函數(shù)參數(shù),確保了模型參數(shù)的準(zhǔn)確性;另一方面利用邏輯斯諦曲線函數(shù)建立投影值與經(jīng)驗(yàn)等級之間的非線性關(guān)系。模型的測試結(jié)果顯示了良好的精度。將該模型應(yīng)用到雅礱江錦屏一級水電站左岸邊坡的穩(wěn)定性分析中,實(shí)例分析結(jié)果與實(shí)際狀態(tài)吻合較好,表明該模型在邊坡穩(wěn)定性評價(jià)中的可行性和有效性。

以大平掌銅多金屬礦山為背景,利用ansys有限元軟件和強(qiáng)度折減法,研究了采場東部巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性。該數(shù)值分析方法較好地反映出了巖質(zhì)邊坡受軟弱夾層及結(jié)構(gòu)面控制的破壞機(jī)制。通過模擬,在僅考慮在自重應(yīng)力的作用下,得出邊坡安全系數(shù)為1.0~1.05,說明邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài),需及時進(jìn)行加固處理。

某鋁廠坐落于\"5.12\"地震震中附近的漩口鎮(zhèn)圣音村岷江右岸,廠區(qū)內(nèi)邊坡因\"5.12\"地震影響發(fā)生多處滑塌破壞或開裂變形,已造成較大的危害。文章以該鋁廠某邊坡為研究對象,分析了其工程地質(zhì)條件,定性和定量相結(jié)合評價(jià)了其穩(wěn)定性,并結(jié)合實(shí)際情況提出了合理建議。

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