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本文以重庆南川甑子岩崩塌为例,对近水平厚层状高陡灰岩山体座落滑移式崩塌机制进行研究,通过工程地质分析揭示了甑子岩危岩崩塌的成因机制,利用数值模拟开展了初始变形破坏的研究。研究认为,甑子岩崩塌是自然条件下形成发育、受岩溶风化与人类工程活动影响所产生的大型危岩体崩塌。岩体中多组大型陡倾节理发育,卸荷作用下在陡崖边缘形成张拉裂隙,地下水长期溶蚀使裂隙连通率不断增大,地下采空加速软弱基座破坏、危岩体变形。随着裂隙的贯通,软弱基座内部应力累积,应变逐渐增大,当超过岩体强度时发生圆弧形剪切滑移破坏,导致柱状危岩体座落崩塌。 相似文献
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塔状岩体是中国西南灰岩山区常见的地质灾害隐患.这类岩体点多面广,破坏频率极高,诱发因素甚多.以甑子岩危岩体为例,基于影像资料,详细剖析了塔状岩体的崩塌失稳过程,重点对其失稳过程中的运动特征开展了研究.认为甑子岩危岩失稳可分为启动、加速、碰撞3个运动阶段,塔状岩体的破坏从底部开始,在上覆岩体下坠过程中,呈现出由下至上、裂缝扩展、破坏传递、空中崩解的特点.研究发现甑子岩塔状岩体的加速度曲线在下降阶段表现出类似缓冲现象的连续负向波动,且不同位置测点的运动特征曲线具有显著的时效差异性,表明塔状岩体在失稳下坠过程中同步发生着破裂、碰撞、解体等变化. 相似文献
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柱状岩体崩塌具有分布范围广、破坏能力强、影响范围大的特点。2004年8月12号,重庆甑子岩W12危岩体发生崩塌,崩塌体运动距离约600 m,形成显著超前空气冲击效应,激起浮尘高度约150 m。文章基于MatDEM离散元软件对甑子岩崩塌动力特征与破碎规律进行了研究,建立了按照实际节理分布的崩塌模型,实现了崩塌全过程的模拟,并结合影像资料验证了模型的有效性,在此基础上对MatDEM进行二次开发,统计分析了崩塌过程中岩块粒径演化规律,确定了崩塌过程中的四个显著颗粒破碎时刻,分别为崩塌源区底部岩体受压破碎、中上部岩体撞击低速三角区、中部岩体撞击斜坡地面与上部岩体撞击斜坡地面。引入分形维数与双参数Weibull分布模型分析了崩塌前后颗粒破碎规律,结果显示崩塌后颗粒破碎明显,细粒颗粒占比显著增加。文章为岩体崩塌的动力特征与破碎规律的研究提供了依据。 相似文献
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在调查重庆南川甑子岩-二垭岩段88处近水平层状大型危岩形成的地质环境背景基础上,分析了危岩发育特征、影响因素以及稳定情况,查明了危岩体结构与失稳模式的相关性,分坠落式、倾倒式、滑移式三种失稳模式进行稳定性分析。研究表明该危岩带是金佛山向斜核部经长期地质演化形成的近水平层状厚层灰岩陡崖,受降雨、岩溶、底部软弱层及大面积地下采空影响形成的,属特大型危岩带。其中,危岩带内的塔状岩体是西南缓倾层状灰岩山区典型的危岩类型,破坏机理复杂,易形成崩塌碎屑流。通过稳定性计算并综合考虑现场调查结果,认为带内危岩体在天然工况下整体稳定性较高,但暴雨工况和地震工况下稳定性骤降,尤其是危岩分布集中的甑子岩、和尚帽以及二垭岩区段,具有较高的成灾可能性,亟需开展监测预警工作。 相似文献
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大型高陡危岩在自重荷载及人类工程活动等多因素共同作用下，其底部区域损伤劣化速度更快，成为影响危岩整体稳定性的“薄弱环节”，易发生底部压裂，引发整体失稳。传统方法将这类大型危岩视作整体，忽略了薄弱区域对危岩整体稳定性的影响，可能导致计算结果与实际情况不符。基于此，文章针对高陡岩体底部压裂失稳模式，引入损伤理论，提出了考虑底部薄弱区域损伤演化的稳定性评价方法。以三峡库区左岸箭穿洞危岩为例，采用规范推荐的倾倒与滑移工况稳定性评价法和本文提出的基于损伤的底部压裂破坏稳定性评价法进行了对比计算，前者算得稳定系数分别为5.49和1.82，后者得到压剪与压张稳定系数分别为1.11和1.06，表明考虑底部薄弱区域岩体损伤的评价方法与实际情况更加相符。研究还发现当高陡危岩高度一定时，底部薄弱区域范围越小（即高占比越大），其受到的上覆荷载越大，当高占比大于10后对上覆荷载的影响明显减弱。当高占比一定时，底部薄弱区域上覆荷载增长率与危岩高度呈线性相关。研究结果可为大型岩质崩塌防灾减灾提供一种新的分析思路与参考。 相似文献
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陡高边坡灰岩地区缓倾角塔柱状危岩常具有底部压裂诱发整体失稳破坏模式,其损伤-突变失稳机制属于山地灾害关键科学问题之一。以重庆南川区甑子岩W12#危岩崩塌为例,建立了荷载、水致弱化效应耦合下的损伤突变地质力学模型,获得了基于应变等价原理的损伤本构方程及总损伤度演化方程,并将水致弱化函数改进为软化系数的一元三次函数。将地质力学模型概化为等效弹簧模型,通过能量平衡原理建立损伤-折叠突变模型,获得了塔柱状危岩系统压裂失稳判据及临界突变位移特征值表达式。计算表明：W12#危岩压裂失稳时,该系统的控制变量为–0.003 251,小于0,表示该系统进入不稳定状态;计算理论突变位移起始值148.70 mm比实测位移第一拐点值154.34 mm偏小,相对误差约3.65%,偏于安全;理论损伤本构曲线、理论损伤演化曲线与现有文献数值模拟结果趋于一致,所构建的理论预测模型具有较好的适用性。其研究成果可用于预判塔柱状危岩压裂失稳损伤演化过程及突发失稳特征位移值,为灰岩区陡高边坡危岩崩塌监测预警和防灾减灾提供理论依据。 相似文献
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差异风化型危岩多形成于由砂岩和泥岩等软、硬岩性组成的互层陡倾岩质边坡中,其崩塌破坏属地质灾害中的常见形态。以普洱渡危岩高边坡为例,推导出差异风化型危岩岩腔后壁泥岩压应力随岩腔深度增加而增大的计算公式。据普洱渡危岩高边坡地形地貌和地质构造特征建立了两类4种差异风化型危岩力学模型：第1类为主控结构面贯通率等于1时的泥岩基座压裂破坏型和转动破坏型危岩;第2类为主控结构面贯通率小于1时的坠落型和倾倒型危岩。利用岩石强度理论推导出研究区砂岩的二次抛物线型摩尔强度包络方程,以极限平衡理论和摩尔强度理论推导了4种危岩体在自重、地震力和裂隙水压力共同作用下的崩塌破坏判别表达式,并由此反演出危岩体的临界崩塌边界方程,得出危岩体崩塌边界（岩腔深度、危岩体厚度和高度、主控裂隙深度）之间的关系,为现场预测和判别危岩体的稳定性和崩落时序提供简便可靠的依据。 相似文献
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危岩应力强度因子的计算研究 总被引：1，自引：0，他引：1
危岩崩塌是山区主要地质灾害之一,其主控结构面的断裂失稳是导致危岩崩塌的根本原因。运用线弹性断裂力学的理论,引入应力集中系数法,建立了自重作用下的危岩应力强度因子的计算公式,可用于主控结构面与裂缝共线的危岩稳定性计算。同时还推导了基于ABAQUS 的J积分、位移外推法计算危岩应力强度因子的过程。通过实例表明,2种数值计算方法与解析结果十分接近,验证了ABAQUS计算危岩应力强度因子的合理性,最后模拟了危岩裂缝角度以及临空面宽度变化对危岩应力强度因子的影响。利用ABAQUS对危岩进行分析,并绘制应力强度因子在各因素影响下的趋势图,可以推测危岩失稳的临界条件。 相似文献
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望霞危岩历史上多次发生山体崩滑变形破坏,最近两次大的危岩变形破坏都发生在雨季过后的10月份。鉴于此从危岩体区域地质背景、降雨、岩体结构等几个方面分别论述了产生崩塌灾害的原因,同时根据危岩体各段的变形特征及监测资料分析。认为,望霞危岩体的产生和发展,主要受控于特殊的地质构造环境和临空的高陡边坡条件,在持续性降雨的诱发下使危岩体多次失稳。结合2010年10月21号灾变后的监测数据,该危岩体总体变形趋势持续增大,还可能再次发生破坏,为此作者采用指数平滑法预测模型,以危岩的变形值和变形速率为判据,对危岩再次失稳时间进行动态跟踪预报,根据危岩的实际情况,对部分监测点位移进行了试验性及验证性的建模和预测,取得了较高的预测精度。对该危岩体的防治施工及确保长江航运安全具有重要的意义。 相似文献
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通过研究传统新奥法充分利用和调动巷道围岩强度及其自身承载能力,依靠围岩支护共同作用原理来维护围岩的稳定性。对锚网支护作用机理进行研究,建立预应力锚杆的力学模型,发现高强预应力锚杆的锚固力与围岩性质、锚固方式、锚杆杆体和围岩应力等因素有关;同时分析了锚网支护与围岩共同作用机理,并应用FLAC对锚网支护机理进行研究,发现锚网支护与围岩形成压缩拱,依靠压缩拱来抵抗围岩应力,进而维护巷道围岩的稳定。通过在小官庄铁矿进行试验,在小官庄铁矿41联巷采用高强预应力锚网支护,取消喷射混凝土,巷道围岩变形量比较小,锚网支护能够维护高应力破裂岩体围岩的稳定,在同类矿山中具有推广应用价值。 相似文献
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Jiahua Zhang Lianyang Zhang Weijun Wang Daobing Zhang Biao Zhang 《国际地质力学数值与分析法杂志》2020,44(11):1601-1616
This paper investigates tunnel face stability in soft rock masses via coupled limit and reliability analyses. Specifically, a 3D face collapse mechanism was first constructed. Then the Hoek–Brown failure criterion was introduced into the limit analysis via the tangential technique. Taking the variability of rock mass parameters and loads into consideration, a reliability model was established. The collapse pressure and failure range of tunnel faces were determined. In addition, the required factor of safety (FS) and supporting pressure under three safety levels were obtained, and the corresponding safety level graphs for support design were presented. Comparison of the obtained results with previous work demonstrates the rationality of the 3D collapse mechanism and the validity of the results. A decrease in the geological strength index, Hoek–Brown parameter mi, and uniaxial compressive strength or an increase in the disturbance factor results in a nonlinear increase of the collapse pressure and an enlargement of the failure zone. Such changes also lead to a nonlinear increase of the required support pressure under a certain safety level. By contrast, the FS does not exhibit any obvious change when these parameters vary. Therefore, when a rock mass is of poor quality or heavily disturbed, the advance support should be enlarged from upper front to right above the tunnel face. Moreover, as the safety level increases, both the required FS and supporting pressure of the tunnel face increase nonlinearly at a higher rate. 相似文献
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节理岩体锚杆的综合变形分析 总被引：2，自引：0，他引：2
在总结国内外对节理岩体中锚杆加固机制的试验研究和理论探讨基础上,综合考虑锚杆的切向和轴向变形能力,建立节理锚固锚杆在剪切荷载作用下的变形模型,将节理锚固锚杆的变形区划分为弹性变形段和挤压破坏段,引入表征挤压破坏段长度的变量,对锚杆与岩体的相互作用机制进行理论分析,推导了剪切荷载与剪切位移和轴向荷载与轴向位移的关系。通过分析锚杆的屈服破坏形式,得到了确定挤压破坏段长度的方法。最后,通过算例分析了挤压破坏段长度与锚杆直径、岩体强度、锚固角度等参数的关系,得到了以下结论：（1）节理锚固锚杆抗剪作用的实质是锚杆调动岩体的抗压强度抵抗节理切向荷载。在抗压强度较高的硬岩中,挤压破坏段局限于节理面附近,锚杆影响范围小;而在抗压强度较低的软岩中,挤压破坏段较大,而且会产生较大的剪切变形,锚杆影响范围较大。（2）锚杆屈服破坏形式与岩质和锚杆直径有关。硬质岩体发生剪切屈服,而较软岩体中容易发生弯曲屈服;小直径锚杆一般直接剪切屈服,而大直径锚杆可能发生弯曲屈服。锚杆屈服破坏后出现塑性铰,挤压破坏段范围在节理一侧约为直径的1～2倍,继续增加剪切荷载,挤压破坏段长度不再增大。（3）随岩质的不同,锚杆锚固节理的最优锚固角变化较大。岩质较硬时,最优锚固角度较小,反之则较大。 相似文献
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重庆市洪崖洞危岩发育机理 总被引：2，自引：1，他引：1
危岩是山丘地区常见的地质灾害,严重威胁着人民的生命及财产安全。但是,其在发育过程中具有明显的链式规律,包括宏观链及微观链。根据这一原理,以重庆市整治、开发的重点工程——洪崖洞危岩为例,对危岩发育的链式机理进行了探讨,将危岩体划分为群体及单体两类,分析了影响危岩形成的主要因素与过程。运用材料力学和断裂力学方法,初步得到洪崖洞危岩体的天然稳定时间约为661年。基于平面应变假定,采用有限元数值模拟软件对洪崖洞危岩的发育过程进行计算。在链式发育过程中,危岩体的形成主要是由于岩腔形成过程中危岩体顶部受拉,形成卸荷带裂缝,进而促进了危岩体发生以受拉破坏为主的崩塌,实际与理论计算的结果基本吻合,为危岩治理提供了可靠的理论依据。 相似文献
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在寒区工程建筑物设计中,冻土的抗压、抗拉强度是两个重要的力学指标.在负温条件下,对粉质黏土、黄土和砂土进行单轴抗压和劈裂抗拉试验,研究冻土破坏时的破坏形态、破坏机理、应力-应变曲线和拉应力与径向位移关系曲线的形式,分析单轴抗压强度和劈裂抗拉强度的差异以及这两种强度随土质特性和温度的变化规律.试验结果表明：单轴载荷作用下试样破坏后呈鼓状,且表现为应变软化型塑性破坏特征;劈裂作用下产生沿直径向试样两侧延伸的裂缝,不同土质破坏后裂缝扩展的宽度和深度不同;冻土的抗压强度与抗拉强度均与负温存在很好的线性相关性,随温度的降低而增大;在相同温度条件下,冻土的抗压强度大于其抗拉强度;对于同一种冻土,其抗压强度的温度效应比抗拉强度的温度效应显著.本试验分析结果可为寒区工程的实际应用提供参考. 相似文献
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四川省汶川县城区某斜坡危岩体破坏模式及治理 总被引：1，自引：0，他引：1
危岩体是西南地区威胁交通和居民区安全的重要隐患。特别是“5．12”地震造成了原危岩体的崩塌,同时又形成了大量新的危岩体。汶川县城区某斜坡危岩体可归纳为三种破坏模式：拉裂-滑移式、整体剪切错落式和弯折-拉裂-倾倒式。危岩体失稳后,落石将会以弹跳、滚动和滑动方式沿坡体下落。运用能量守恒定律和运动学规律来确定落石的动能、落距和弹跳高度,采取GPS2型主动防护网、RX-075型被动防护网及落石槽相结合的措施,确保213国道和居民区的安全。 相似文献
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Mechanism on apparent dip sliding of oblique inclined bedding rockslide at Jiweishan, Chongqing, China 总被引：10，自引：3，他引：7
Because of the existence of a front stable rockmass barrier, the failure pattern of an oblique inclined bedding slope is conventionally
recognized as a lateral rockfall/topple, and then a transformation into a rockfall accumulation secondary landslide. However,
the Jiweishan rockslide, Wulong, Chongqing, which occurred on June 5, 2009, illustrates a new failure pattern of massive rock
slope that rockmass rapidly slides along apparent dip, and then transforms into a long runout rock avalanche (fragment flow).
This paper analyzes the mechanism of the new failure pattern which is most likely triggered by gravity, karstification, and
the processes associated with mining activities. A simulation of the failure processes is shown, using the modeling software,
FLAC3D. The results show that there are five principal conditions for an apparent dip slide associated with an oblique inclined
bedding slope are necessary: (1) a block-fracture bedding structure. The rockmass is split into obvious smaller, distinct
blocks with several groups of joints, (2) an inclined rockmass barrier. The sliding rockmass (i.e., the rockslide structure
before movement) exists along a dip angle and is barricaded by an inclined stable bedrock area, and the subsequent sliding
direction is deflected from a true dip angle to an apparent dip angle; (3) apparent dip exiting. The valley and cliff provide
a free space for the apparent dip exiting. (4) Driving block sliding, which means the block has a push type of effect on the
motion of the rockslide. The “toy bricks” rockmass is characterized by a long-term creeping that induces the shear strength
reduction from peak to residual value along the bottom soft layer, and the sliding force is therefore increased. (5) The key
block resistance and brittle failure. The pressure on the key block is increased by the driving rockmass and its strength
decreases due to karstification, rainfall, and mining. The brittle failure of the karst zone between the key block and the
lateral stable bedrock occurs instantaneously and is largely responsible for generating the catastrophic rockslide–rock avalanche.
If there was not a pre-existing key block, the failure pattern of such the inclined bedding rockmass could be piecemeal disintegration
or small-scale successive rockfall or topple. The recognition of catastrophic failure potential in such inclined bedding slopes
requires careful search for not only structures dipping in the direction of movement, but also key block toe-constrained condition. 相似文献