Rocscience 应用案例 · 第 8 页
Rocscience 应用案例、建模方法与工程分析实践，按发布时间由近到远浏览，第 8 页。
香根草在边坡支护中的应用
斐济某供水工程有一土质边坡,土质以黏土及泥岩为主,在雨季极易造成塌方。 由于在当地种植有大量香根 草,拟采用香根草进行生态护坡。 为定量分析香根草在不同布根方式下对边坡的影响。 采用根土复合体直剪试验以及 极限平衡法对香根草加强作用进行分析研究,得到以下结论:1)香根草根系的存在明显提高了边坡的安全系数,有利于 边坡的稳定性;2)不同香根草根系的分布形式对边坡稳定系数有一定程度上的影响。
阅读详情黄河茨哈峡导流洞进口边坡稳定性综合评价及处置优化
复杂地质条件下边坡稳定性受结构面、岩体性质等因素影响明显，其准确评价对边坡施工安 全至关重要。依托黄河茨哈峡导流洞进口边坡施工工程，提出了一套综合赤平投影理论、二维极限平衡法 与三维极限平衡法的边坡稳定性综合评价方法。首先基于赤平投影理论定性地描述了具有复杂结构面的导 流洞进口边坡 4#倾倒体失稳块体；随后分别采用二维极限平衡法与三维极限平衡法对施工期逐层开挖过程 诱发边坡失稳风险进行了分析；最后根据“少开挖+强支护”的设计原则，从多方法综合评价和循环优化 的角度，提出将原破碎体全部挖除的大开挖方案优化为保留部分破碎体的小开挖方案，并从安全性与经济 性的角度对优化方案进行了评价。计算结果表明大开挖方案边坡稳定性安全系数约为 1.17~1.19，小开挖方 案安全系数约为 1.078，大开挖方案边坡安全性高于小开挖方案；在对小开挖方案进行支护优化后边坡稳 定性安全系数提高至 1.159~1.183，边坡稳定性由临界稳定变为稳定，支护优化效果显著。综合边坡开挖安 全性与经济性评价结果可见，所提“少开挖+强支护”边坡开挖方案符合相关规范安全控制标准，具有较 好的经济效益与工程价值，可为相关工程提供参考。
阅读详情基于极限平衡法的金川泄洪洞稳定性分析
以金川水电站泄洪洞进口边坡稳定性分析为目标，基于三维极限平衡法，考虑金川水电站泄 洪洞进口边坡附近的四组优势结构面之间不同组合形式和不同排列次序，利用赤平投影原理对优势结 构面进行定性分析并利用极限平衡法进行定量分析; 基于二维极限平衡理论和方法，对泄洪洞进口边 坡在开挖、蓄水、蓄水 + 暴雨 + 设计地震、蓄水 + 暴雨 + 校核地震 4 种工况下的稳定性进行分析。计 算结果表明，三维稳定性分析中楔形体按倾向和倾角分别为 336°∠60°、75°∠33°和 237°∠65°的结构 产状组合时，所产生的楔形体在开挖、饱水、设计地震、校核地震四种工况下的安全系数最低达到 1. 90，但仍符合设计规范要求。二维稳定性分析中，在蓄水 + 暴雨 + 校核地震工况下，边坡安全系数 最低达到 1. 368，开挖扰动后变形体的强度能满足工程要求。对比两种分析方法，三维稳定性分析得 出的安全系数均大于二维稳定性分析得出的安全系数，说明二维极限平衡法计算的结果更加偏于安 全，但是同时也会增大工程的造价。
阅读详情岩质块体渐进破坏的稳定分析方法
岩桥的破裂贯通是一种非连续变形现象。强度折减技术虽然是渐进破坏过程模拟的主流技术，但其不具备描述非连 续变形现象的能力。提出连通率折减法和刚度折减法来模拟含非贯通结构面岩块的渐进破坏过程，并建立考虑渐进破坏过程 的块体稳定分析方法。首先，引入 Goodman 单元来描述共面非贯通结构面的岩桥部分和裂隙面部分，建立静力平衡方程来 求解滑裂面内岩桥单元和裂隙面单元的应力。其次，岩桥单元采用 Griffith 准则来判别破坏，利用连通率折减法来描述其破 裂；裂隙面单元采用 MC 准则来判别破坏，用刚度折减法来描述其屈服；通过循环迭代，模拟岩桥单元的破裂过程和裂隙面 单元的应力调整过程，实现整个滑裂面的渐进破坏过程模拟。然后，定义考虑渐进破坏过程的滑裂面极限状态；通过自重超 载方式将滑裂面推送至极限状态；基于极限状态设计的理论框架，计算度量块体稳定性的安全系数指标。工程实例分析结果 表明，渐进破坏过程模拟结果与现场调查结果是一致的。渐进破坏过程的模拟实现，有助于岩质边坡变形破坏机制分析从定 性分析阶段扩展至定量分析阶段
阅读详情酸性干湿循环作用下砂岩强度参数劣化规律
为研究酸性环境中砂岩在干湿循环作用下强度的劣化规律，在溶液 pH 值分别为 7、5、3 的浸泡环境中，对砂岩试 样进行循环次数为 1、5、10、15、20 次的干湿循环试验。根据每个循环阶段后的强度数据，得到 Mohr-Coulomb 强度准则 参数和 Hoek-Brown 强度准则参数，并对这些参数的干湿循环劣化效应做简要的分析。再根据应力空间中偏应力与强度准则 参数的关系式，分别作出 pH 值为 7、5、3 的浸泡溶液作用下 π 平面上的破坏面随不同循环次数的变化图。结果表明：各准 则参数随着干湿循环次数的增加呈下降趋势，循环次数较小时劣化较为严重，而后呈缓和趋势；pH 值越低，劣化越严重， 劣化效应由大至小依次为：单轴抗压强度、黏聚力、材料常数、内摩擦角；同一 pH 值浸泡环境中，循环次数较小时，π 平 面上的破坏曲线较为稀疏，循环次数越大，破坏曲线越密集；不同 pH 值浸泡环境中，pH 越低，破坏曲面越小；偏应力与 单轴抗压强度、黏聚力正相关，与材料常数、内摩擦角负相关。
阅读详情牵引式滑坡后缘破裂面形成机制试验研究
由于河谷下切或者坡脚开挖，常会造成自然斜坡牵引式滑动，形成多级后缘拉裂面。后缘面的形成机制对 牵引式滑坡的稳定性分析有重要影响，因此开展试验测试和理论分析。开发能够同时模拟地下水对滑带软化作用 和滑坡渐近破坏过程的试验装置，由若干渗透盒构成分段式滑面，可以模拟各种几何形态的滑动面，通过对不同 渗透盒注水，可模拟滑带分阶段饱和软化，从而实现对各种滑坡破坏模式的模拟。设计 4 种试验方案，模拟圆弧 型、折线型和直线型滑动面，以及三段线和两段线坡面线。分三阶段设计滑坡工况，测试滑体后缘面破裂倾角。 试验表明，后缘面倾角试验值受滑体厚度和失稳滑段位置影响明显。假定牵引式滑坡的后缘面可能形成机制为整 体滑动式、滑动拉裂式和滑动剪切变形式，计算后缘面倾角。比较表明，滑动拉裂机制计算值与试验值最接近， 在试验值上下浮动，相对误差小于 10%。据此认为牵引式滑坡的后缘面形成机制为：底滑面失稳下滑，在失稳滑 面末端对应的滑体部位出现了拉破坏区，拉应力由最小主应力控制，拉破坏面方向与最大主应力方向基本一致。
阅读详情基于广义Hoek-Brown准则的瞬时线性化强度折减技术
广义 Hoek-Brown（HB）准则广泛应用于岩体的计算和分析，然而，广义 HB 准则是典型的非线性强度准则，不能 直接在有限元强度折减法中采用来开展岩体的稳定性分析。针对这一问题，开展瞬时线性化研究，根据已有的应力状态将 HB 强度包线上一点的抗剪强度转化为该点切线对应的黏聚力和内摩擦角，并提出了两种瞬时线性化强度折减方案：（1）基 于弹塑性分析获得的应力场，对每个应力点专属的瞬时 Mohr-Coulomb（MC）强度参数进行折减，相应的方法记为 Point-IL-SSRFEM；（2）由于传统有限元法要求单元的抗剪强度参数保持不变，在每个单元上各个应力点获得瞬时 MC 强度 参数后，对这些参数进行单元均一化处理并进行折减，相应的方法记为 Element-IL-SSRFEM。基于岩质边坡算例，对比和评 述了三参数等比折减技术和瞬时线性化强度折减技术。数值分析结果表明：与 Element-IL-SSRFEM 相比，Point-IL-SSRFEM 对网格划分的要求较低，计算精度和计算效率相对较高；与三参数等比折减相比，Point-IL-SSRFEM 的计算精度高、计算性 能稳定。因此，推荐使用 Point-IL-SSRFEM 来分析岩质边坡的稳定性
阅读详情高陡路堑岩质边坡潜在落石灾害评估及防护建议
为评估高陡路堑岩质边坡潜在落石的危害风险,以连云港中云台山人工开挖高陡岩质边坡为 研究对象,通过地质调查及结构面分析,识别出研究边坡危岩破坏机制主要为风化破坏、平面滑动 破坏、楔形体破坏和倾倒破坏,并据此确定了3个潜在落石源区及可能运动剖面。结合现场实际工 况特征,基于原位试验测定了运动剖面所涉及的5种坡面材料(坚硬变粒岩、变粒岩散在覆盖较低 植被、常态混凝土、喷射混凝土及沥青路面)的法向和切向恢复系数,分别为 0.39、0.44、0.47、 0.51、0.42和0.84、0.78、0.85、0.88、0.92。综合上述参数,采用 RocFallV.4.0程序对研究边坡 进行落石灾害分析及防护措施测试。结果表明:无防护措施下,3个剖面上57.7%~61.6%的落石 可侵入公路,最大回弹高度可达23.52~26.52m;随下落高度增加,落石平动速度及总动能呈显著 增大趋势,在高速公路区域各剖面落石速度均大于24m·s-1,最大总动能可达1252.4~1711.3 kJ。现有防护措施下,95%的落石被第一、二道防护网拦截,仅存在少数落石逃逸,对超防护能级落 石,现有措施可能面临挑战,加强巡视、铺设高吸能材料及原地支护或分解可能有助于该问题的解 决。相关研究思路及获得的结果可为类似工程边坡落石灾害风险减轻及防护措施构建、加强提供 重要参考。
阅读详情基于滑体自重效应的滑带土强度参数取值方法
滑带土强度参数的准确取值对于滑坡稳定性评价及抗滑措施设计具有重要的工程意义和经济价值。以黄河 上游戈龙布特大堵江溃决型滑坡为例，采用野外调查、物理指标试验、固结试验、快剪试验、数值计算、相关性 分析等技术方法，通过正应力 p‐孔隙比 e‐含水量 w‐抗剪强度参数 c，f 链式分析，获得不同地段滑带土的抗 剪强度参数，并分别计算其平均值、整体值和标准值。研究结果表明：正应力 p 与孔隙比 e、含水量 w 与抗剪强 度参数 c，f 之间具有较好的相关性，相关性系数均在 0.9 以上。最后，基于工程安全角度，综合分析得到用于工 程设计、施工的抗剪强度参数建议值。该方法能在一定程度上考虑滑带土原位赋存环境效应，有效克服滑带土传 统剪切试验结果的离散性。
阅读详情考虑裂隙分布及强度的膨胀土边坡稳定性分析
为完善现有膨胀土边坡稳定分析方法中概化处理土体结构，特别是裂隙面、软弱夹层等因素的局限，将边 坡视为均质土层、裂隙充填薄层及张拉裂隙的组合，将现场勘测得到的典型控制性裂隙的空间信息（高程、倾 角、厚度、长度）纳入模型，同时考虑裂隙面夹层的强度参数，建立膨胀土裂隙边坡地质模型。基于Slide程序中 能够满足条块间作用力与力矩平衡，并且适合于折线滑动面的边坡稳定分析的 Janbu、Spencer 和 Morgenstern 方 法，以南水北调中线工程典型滑坡为稳定性分析算例，分析含裂隙膨胀土边坡的稳定性及其特征。结果表明，边 坡地质模型与真实边坡的吻合度越高，其稳定性亦越接近。在考虑了地表垂直裂隙、地下水及坡脚缓倾裂隙后， 边坡的安全系数显著降低，并产生了由坡顶的垂直裂隙与从此裂隙底部开始发展、剪出口在坡脚的滑面组合而成 的折线型滑动面，该滑动面型式与现场典型滑坡破坏特征基本一致。
阅读详情基于 PEM--JFEM 方法的节理岩质边坡稳定性评价
以赞比亚一露天铜矿南帮边坡( 矿体下盘) 为研究对象，将 Ｒosenbluth 点估计方法与节理有限元方法相结合应用于 该节理发育的岩质边坡稳定性评价中． 建立以边坡岩体材料强度参数( 内摩擦角和黏聚力) 为输入变量，安全系数为输出变 量的概率模型，点估计状态函数的求解过程引入节理有限元方法． 通过现场节理及结构面调查，建立边坡节理有限元模型求 解边坡安全系数，得到基于安全系数的边坡变形破坏概率统计指标，对边坡稳定性进行了概率分析，分析结果与现场失稳情 况一致． 该方法既考虑了岩体材料参数在赋值过程中实际存在的不确定性，同时也考虑了节理岩质边坡的节理属性，充分体 现了岩层接触作用的非线性关系，使得对节理岩质边坡的稳定性评价更加合理．
阅读详情阿勒泰骆驼峰景区崩塌灾害特征与防治措施研究
以阿勒泰市骆驼峰景区崩塌灾害为工程背景，采用地质分析法研究其形成机制，利用赤平极射投影与数值 计算得出典型崩塌危岩体的稳定性，通过现场调查与Rocfall模拟软件分析崩塌落石的运动特征，并提出防治方 案。研究结果表明：成岩过程中形成的结构面在后期持续的地质应力的作用下张开甚至贯通，以及强烈的冻融循 环作用是形成骆驼峰崩塌的主要原因；数值计算结果显示，崩塌体在外界扰动因素（降雨/融雪、地震）的作用下 稳定系数降低明显，多数处于欠稳定-不稳定状态；崩塌落石形成后经历抛掷、碰撞、弹跳、滚动等运动状态， 弹跳高度最大值为11.3 m，总动能最大值为304.6 kJ。根据分析成果，提出“主动+被动”相结合的崩塌防治措施， 既避免破坏景观，又达到了治理效果。
阅读详情基于极限平衡法的路堤稳定性概率分析方法比较
为合理采用边坡稳定性的概率分析方法，基于垂直条分极限平衡法 SLIDE 软件平台和斜坡软弱地基路 堤离心模型试验结果，对全局最小方法和整体边坡方法的原理和计算结果进行了比较，并用整体边坡方法分析 了抗滑桩加固对斜坡软弱地基路堤稳定性的影响． 研究结果表明:与全局最小方法相比，整体边坡方法算法更严 谨，计算结果更全面，设计更趋保守，但计算耗时较多，应根据模型复杂程度、分析目的等合理选择概率边坡稳定 性分析方法;整体边坡方法能较好地从破坏概率的角度论证抗滑桩加固斜坡软弱地基路堤的科学性、有效性．
阅读详情等值地应力下岩质圆形隧道位移释放系数比较及应用
隧道前期变形是利用收敛约束法确定支护压力和围岩稳定变形的关键，在分析隧道开挖面空间效应机制的 基础上，总结具有代表性的深埋岩质圆形隧道位移释放系数公式，对其进行分类、适用性及空间效应的比较，得 到不同位移释放系数、不同支护施作距离和不同控制目标下的收敛约束差异。研究结果表明：以围岩塑性区最大 半径为基础的位移释放系数对弹性围岩和各种弹塑性围岩均适用，具有广泛的工程应用前景；弹性位移释放系数 仅适用于弹性围岩，常用塑性位移释放系数仅适用于相对半径为 2 的隧道围岩；不宜将依据距开挖面较远处得到 的支护压力而设计的支护结构随意前移构筑，应依据实际工程的围岩特性，合理选择位移释放系数公式，适时施 作不同刚度的支护。
阅读详情边坡失效概率估计的高斯过程动态响应面法
针对传统响应面法在求解具有高度非线性隐式功能函数边坡可靠性问题上的局限性，采用适用于处理高维度、小样 本、非线性回归问题的高斯过程回归模型构建隐式功能函数的响应面，将高斯过程响应面与蒙特卡罗模拟法相结合，通过构 造合理的迭代方式，在利用高斯过程回归模型的不确定性评价功能获取最优采样点的基础上，实现了高斯过程响应面动态更 新，由此提出了边坡失效概率快速估计的高斯过程动态响应面法。利用数值算例验证了该方法的有效性，在此基础上对 3 个 边坡算例进行了可靠性分析。结果表明，与传统响应面法相比较，该方法计算精度与计算效率明显较高，易于与既有的边坡 分析软件相结合，且实现容易，适用于边坡可靠性的快速分析。
阅读详情考虑拉裂缝的斜坡软弱地基路堤稳定性分析
评述斜坡软弱地基路堤稳定性研究面临的挑战性，应用极限平衡法软件 Ｓｌｉｄｅ、有限元法软件 Ｐｈａｓｅ２，分 别从推力线分布状况、达到临界剪切强度折减时单元拉伸屈服分布状况角度出发，探讨斜坡软弱地基路堤稳定性 分析中引入拉裂缝的必要性；在极限平衡法基础上，利用敏感性分析法确定拉裂缝分别在干燥和完全充水条件下 的最不利深度；分析拉裂缝引入后对稳定安全系数、最危险滑面形态及条间法向力的影响，阐述拉裂缝水分充填 对稳定性的不利作用。研究结果表明，敏感性分析法可较好地确定拉裂缝的深度；考虑拉裂缝后，滑块土条条间 法向拉力消失，稳定安全系数降低，设计更趋于安全，拉裂缝完全充水将进一步加剧斜坡软弱地基路堤稳定安全 系数的降低；滑面由上部垂线和下部圆弧共同组成，其形态更真实客观。
阅读详情斜坡软弱地基路堤复式滑面的极限平衡法判识
依托渝怀铁路斜坡软弱地基路堤土工离心模型试验成果，利用 Ｓｌｉｄｅ软件建立对应的计算模型，开 展 基 于极限平衡法与概率分析的复式滑动研究；对比Ｓｌｉｄｅ模型结果与离心模型试验成果的差异，探讨斜坡软弱层厚 度与内摩擦角变化对复式滑面的影响；开展斜坡软弱层内摩擦角变异性对稳定性与滑动模式影响的概率分析。 Ｓｌｉｄｅ模型计算与离心模型试验具有互补性；在极限平衡法中，考虑复式滑面有利于提高设计的安全储备；斜 坡 软弱层内摩擦角偏小、厚度偏薄时更易出现复式滑动破坏；在极限平衡法中引入概率分析，可更好地反映斜坡软 弱层内摩擦角的变异性。
阅读详情岩体渗透各向异性对地下水封油库 围岩稳定性的影响
地下水封油库是目前世界上最主要的战略石油储备模式，由于它是采用水封的形式将原油储存于地下岩石 洞室中，因此，岩体的渗透特性(尤其是各向异性特征)将影响围岩的稳定性。以国内在建的首个大型地下水封石 油洞库工程为背景，在花岗片麻岩体渗透各向异性特征研究的基础上，对不同渗透各向异性比值下，洞室围岩地 下水压力、流速、位移和应力等进行有限元分析，并采用广义 Hoek-Brown 准则的强度折减法研究渗透各向异性 对洞室群围岩整体稳定性系数的影响。研究结果表明，花岗片麻岩体渗透各向异性对洞库围岩地下水压力和流速 具有显著影响，随渗透各向异性比值的增加，地下水压力线性增大，地下水流速呈对数递减关系；渗透各向异性 对洞库围岩变形无影响；对围岩应力场影响不明显，可以忽略不计；对洞室群围岩的整体稳定性系数影响较大， 总体随各向异性比值的增加逐渐下降。这对地下水封油库工程的稳定性评价具有一定理论和工程价值。
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