块体理论在某水电站楔形体稳定性分析中的应用
某水电站地下厂房关键块体稳定性分析
性是 开挖工 程失 稳 的最 主要 形式 … 。
由 Ｒ． ． ｏｄ ａ Ｅ Ｇ ｏ ｍ ｎ与 Ｇ． ． ｈ 提 出 的块 体 理 论 ， Ｈ Ｓｉ
是近年 来发展 和 完善起 来 的一种 适合 于工 程岩体 稳定
性 分析 的有效 方法 。 。该 理论 提 出后受 到 国 内外学 者 的广 泛重视 ， 锦华 和 吕祖 珩最 早 将 块 体 理论 介 绍 刘 到 中国 ， 对块 体理 论 的基 本 原 理 和分 析 方 法 及在 岩 体 工 程 中的应用 进 行 了系 统 、 面 的介 绍 。王思 敬 等 全 应用 矢 量 分 析 法 对 地 下 工 程 围 岩 块 体 进 行 分 析 。 盛 谦 、 爱 清 、 正 加 等 将 块 体 理 论 应 用 于 三 峡 工 邬 黄
１ １ｍ ， 深 ｌ ． 半 定 位 、 ７ 埋 ２ ２ ｍ； 随机 块 体 在 安 装 间 、 主机 间 发 育 较 多 ， 积 一 般 在 ２ 以 下 ， 深 一 般 在 ｌ 体 ０ｍ 埋 ～５ ｍ， 大埋 深 为 ６ ０ 最 ． ８～７ ４ 不 稳 定 块 体 多集 中于 顶拱 ，可采 用 ６～１ 系统 锚 杆 对 半 定 位 、 机 块 体 进 行 ． ７ｍ， ０ｍ 随 锚 固 ， 部 采 用加 强锚 杆 。 局 关 键 词 ： 石 力 学 ； 下 厂 房 ； 键 块 体 ； 定性 岩 地 关 稳
人 民 长 江
为主 ， 占总数 的 ５ ％ ， 约 ４ 岩块 岩 屑 型 （ １ 与 泥 夹岩 屑 Ｂ ）
块体 的几 何特 征与稳 定 性进行 统计 分析 。
１ 块体 理论 及 稳 定 性 分 析
１ １ 块体 理 论 ．
块 体理 论 首先将 结构 面和 开挖 临空 面看成 空 间平 面 ， 体是 由空 间平 面构成 的几 何 凸体 ， 各种 作用 荷 块 将
某楔形体滑坡的稳定性分析和治理实践
某楔形体滑坡的稳定性分析和治理实践作者：贺志刚来源：《科技创新与生产力》 2016年第12期摘要：通过对山西省某岩质边坡进行工程地质条件分析、节理裂隙面测量数据统计和赤平投影分析，判定该岩质边坡能够发生楔形体滑动，根据边坡的破坏形式和边坡稳定性的影响因素，利用刚体极限平衡法对楔形体进行稳定性计算和评价，并在此基础上提出该岩质边坡的治理方案，指出该边坡的稳定性分析过程和治理方案能够为类似边坡的治理提供思路和借鉴。
关键词：岩质边坡；楔形体；节理裂隙面；稳定性分析；边坡治理中图分类号：U416.1+4；P642.22 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.12.111在岩质边坡的失稳破坏模式中，楔形破坏是一种常见的破坏类型[1-2]。
楔形体滑坡是指由两条或两条以上相交结构面将岩体切割而成的楔体同时沿着两个结构面发生滑动的过程和现象。
根据定义可知，楔形体滑坡具有以下3项特点：一是滑动方向与两个结构面交线的倾向一致；二是楔形体滑坡两结构面交线的倾角小于边坡的坡角；三是与其他模式滑坡不同，楔形体滑坡的滑面通常具有2个，即沿着两个结构面滑动。
楔形滑动虽然是岩质边坡最常见的失稳破坏形式，其破坏模式及力学机制的研究已经比较成熟，但由于岩体内部结构面通常具有隐蔽性和不规则性，对楔形体的规模及滑动方向的判定通常具有一定难度。
因此笔者对楔形体滑坡的稳定性分析和治理模式进行探讨。
山西某森林公园进行公共娱乐设施建设，由于场地不足，对森林公园内一处斜坡坡脚进行了工程开挖，形成一处人工岩质边坡；新揭露的坡面显示，坡体节理裂隙发育，节理裂隙控制的楔形体已经形成，并且楔形体在边坡开挖之前已经发生了下滑[3]。
笔者以此处岩质边坡为例，对此楔形体滑坡的工程地质条件进行讨论，并对其稳定性进行分析评价，在此基础上对其治理方案与措施进行探讨。
1 三维楔形体滑坡的工程地质条件由工程开挖形成的人工岩质边坡，坡高最高处可达32.0 m，一般在25.0～28.0 m之间，开挖坡度在53°～60°之间，坡体岩性主要为砂岩，上部发育有一层约0.5 m厚的极薄煤层，下部有2～3层约10 cm厚的砂质泥岩夹层。
某水电工程导流洞进口边坡的随机楔形体稳定分析
Research 研究探讨285某水电工程导流洞进口边坡的随机楔形体稳定分析鞠智敏费海燕（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南长沙 410014）中图分类号：G322 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2018）10-0284-01摘要：岩质边坡中岩体的失稳与破坏主要受到岩体内结构面的控制，由三组结构面组成的空间楔形体破坏是一种常见形式，滑动楔形体稳定性分析方法一直是岩土工程中比较关注的问题。
本文主要结合某水电站导流洞进口边坡，对该边坡进行随机楔形体稳定分析并根据分析结果提出加固措施建议。
关键词：岩质边坡；结构面；随机楔形体；加固0 引言水电工程中的楔形体破坏是岩质边坡破坏的一种常见形式，对边坡的稳定性有重要影响。
楔形体滑动的边界条件：1）由两组异倾向结构面组合交线倾向坡外，其倾向与坡向夹角较小，根据实践经验一般小于30°；2）结构面组合交线的倾角小于坡脚，大于摩擦角。
岩质边坡楔体滑动失稳可分为定位楔形体破坏和随机楔形体破坏两种方式，在地质情况尚未充分揭露以前，很难准确判定哪一条或两条结构面可能形成不稳定楔形体。
本文主要讨论随机楔形体稳定分析，基于地质资料分组得到结构面的优势产状，对形成楔形体的结构面进行组合，通过计算楔形体的稳定系数，进而分析其稳定性以及相应的加固措施。
1 工程实例应用1.1工程概况某水电站导流洞进口位于坝轴线上游370m～502m处，洞脸边坡走向N37°E，人工边坡最大坡高达140m左右。
自然边坡走向N23°W，坡角36°～48°，场区下游地段，基岩裸露，为弱风化块状基性辉长岩。
断层主要有NEE向的 F2，破碎带宽3cm～15cm，规模较小；节理主要有5组：①N60°～85°E，NW或SE∠60°～85°；②N65°～75°W，NE或SW∠70°～88°；③N 10°～45°W，SW∠25°～37°；④N15°～35°W，SW∠65°～80°；⑤ N35°～55°W，SW∠5°～23°，其中①、②、③组较发育。
基于unwedge程序对西北某水电站地下厂房块体稳定性分析
基于unwedge程序对西北某水电站地下厂房块体稳定性分析UNWEDGE程序是根据块体理论开发的一种在坚硬岩体中开挖所形成块体稳定性的应用分析软件，具有界面友好、操作简便、功能强大的特点。
本文对该程序基本原理作了介绍，并将其应用到西北某水电站的地下厂房的块体稳定性分析中。
研究表明，该程序具有较好的实际应用价值。
标签：UNWEDGE程序地下厂房块体稳定性0引言岩体是一种复杂的地球介质，包含节理、裂隙、层理及断层等结构面。
这些结构面将岩体切割成空间形态各异的块体，在自然状态下，这些块体处于平衡状态。
在地下洞室开挖中，由于临空面的形成，某些块体会失去平衡，沿结构面掉落或滑落，造成围岩失稳[1]。
块体不稳定是地下开挖工程失稳的主要形式，研究洞室结构面不利组合、块体结构形式、失稳模式及稳定性十分重要，有利于确定支护形式。
目前，在地下洞室块体稳定性分析中，石根华等提出的块体理论得到了广泛应用[2]。
基于块体理论的块体稳定性分析程序UNWEDGE是由多伦多大学E.Hoek等开发的。
本文对该程序的基本原理做简要介绍，并将其应用到在建的西北某水电站地下厂房围岩块体稳定性分析中。
1 UNWEDGE程序简介Unwedge程序假定结构面相切形成的块体为3组结构面和开挖临空面组成的四边形，仅考虑重力及结构面的力学性质，不考虑地应力作用，并假定结构体为刚体，结构面为平面且贯穿研究区域。
Unwedge会自动生成楔形块体并计算出安全系数。
用户可根据情况对块体进行分析。
块体有3种破坏方式：直接垮落，沿单面滑动及沿双面滑动。
用以表征块体稳定性的是安全系数F.S.，在不考虑地震和地下水作用时，滑动力即为块体重力。
在滑动破坏时，滑动力为重力沿滑动面切向分力;直接垮落破坏时，滑动力为块体重力;当重力矢量超出块体基底时，块体将发生转动破坏，但Unwedge仍将按滑动方式计算其安全系数[3]。
一般建议安全系数大于1.5～2，临时巷道大于1.5，永久巷道大于2.0。
块体理论在边坡稳定分析中的应用
块体理论在边坡稳定分析中的应用
杨慧敏;戴兴国
【期刊名称】《湖南工业大学学报》
【年(卷),期】2009(023)004
【摘要】介绍了块体理论的原理、研究方法和适用情况,结合国道某省境内某段公路岩质边坡实例,介绍了块体理论在岩质边坡稳定性分析中的应用,指出在确定可动块体时,用赤平投影法比矢量法快捷,在分析可动块体的稳定性时,矢量法比较简便.【总页数】4页(P16-19)
【作者】杨慧敏;戴兴国
【作者单位】中南大学,资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083
【正文语种】中文
【中图分类】U416.1
【相关文献】
1.块体理论在边坡稳定分析中的应用 [J], 韩梅
2.基于力传递的关键块体理论在地下洞室围岩\r支护中的应用研究 [J], 张兰新;贾超
3.地球化学块体理论在塔吉克斯坦金资源潜力预测中的应用 [J], 范堡程; 张晶; 孟广路; 刘明义; 李慧英; САНГИН Абдумамадович; ТАВфИК Мирзоев;
ХАСАНЗОЦА Сабзалии; АЛИШЕР Киргизович
4.块体理论在某地下洞库围岩稳定性分析中的应用 [J], 徐大宝
5.分形块体理论及其在三峡高边坡稳定分析中的应用 [J], 张子新;孙钧
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楔形体及其稳定性分析与讨论
楔形体及其稳定性分析与讨论
高全;伊小娟;赵晓彦
【期刊名称】《路基工程》
【年(卷),期】2008(000)001
【摘要】楔形体破坏是岩质边坡工程中常见的破坏形式.楔形体就是横剖面为V字形剖面,两个结构面相交所构成的势能有减小趋势的封闭结构体.分析了较典型的狭义楔形体的稳定性,得出其安全系数的计算方法,提供工程界研究和参考.
【总页数】2页(P115-116)
【作者】高全;伊小娟;赵晓彦
【作者单位】西南交通大学土木工程学院,四川成都,611756;西南交通大学土木工程学院,四川成都,611756;西南交通大学土木工程学院,四川成都,611756
【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.非对称楔形体在楔面下部承受非线性分布压力作用的弹性应力解 [J], 高家美;刘希亮
2.非对称楔形体在楔面下部承受非线性分布剪力作用的弹性应力解 [J], 高家美;马福才
3.非对称棒形体在楔面受r∧n型分布压力作用的弹性应力解答 [J], 薛茹;张振邦
4.基于有限元分析的横向\r受荷刚性桩应变楔模型形体参数研究 [J], 赵明华;李帅
超;彭文哲
5.非对称楔形体在楔面受一段均布力作用的弹性应力解 [J], 薛茹[1];高家美[2]因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
两种三维数值模拟软件在某水电站前堆积体稳定性分析中的应用
两种三维数值模拟软件在某水电站坝前堆积体稳定性分析中的应用朱继良0前言在建的某水电站位于澜沧江中游，是澜沧江中、下游河段梯级电站的龙头电站，为梯级开发的关键性工程。
大坝选用双曲拱坝坝型，坝高292m，为世界之最。
水库总库容为151.32亿m3，具有多年调节性能，总装机容量为4200MW，多年平均发电量为188.9亿KW.H。
堆积体位于大坝的上游侧，距大坝最近处的直线距离约120m。
堆积体内布置有凤小公路、高低两层缆机平台、坝顶公路、电站进水口等重要建筑物。
由于堆积体天然边坡较陡，对其中下部进行了大方量开挖。
它一旦失稳，将会对该水电站大坝等重要建筑物造成毁灭性的破坏，所以开挖后堆积体的稳定性如何？一直倍受各有关部门的关注。
采用某一种软件进行数值模拟的文献较多，但采用多种软件对同一种模型进行模拟计算则较为少见，特别是3D-Sigma和3D-Flac。
作者等在野外现场勘察的基础上，采用上述较为通用的两种三维有限元软件对其稳定性进行模拟研究，并与野外调研相验证。
1堆积体概况1.1 堆积体地质概况上冲刷而形成。
开挖前，平面形态微向上游突出，呈长条形（图1）。
纵向长度约840m，横向宽度为130~160m，铅直厚度20~30m，局部达42m，总方量约 1.76×106m3；开挖后，平均形态似长舌形，总方量约1.3×106m3。
堆积体开口线最高点高程为1520m，最低点高程1250m左右。
以1420m高程(凤小公路)为界形成上下两级陡坡，1420m以下平均坡度为40°,以上平均坡度为43°。
开挖总方量4.05×105m3，约占总体积的23%。
的黑云花岗片麻岩，中下部（大体上在1380m以下）为角闪斜长片麻岩(MⅣ-2)，厚度100m～120m，抗风化能力较黑云花岗片麻岩弱；堆积体（Qcol）主要由碎石、块石、孤石夹粉土组成。
堆积体下伏基岩中有一条EW向展布的坝区规模最大的区域性大断层，即F7断层。
西南某水电站导流洞工程边坡块体稳定性分析
对每 种 可 能 的 危岩 体 进 行 了稳 定性 评 价 。 关键 词 ： 电站 ； 水 工程 边 坡 ； 危岩 体 ； 定性 分 析 稳 中 图分 类 号 ：Ｖ ５ Ｔ ５４ 文 献标 识 码 ： Ａ
模 式 ５ 下游侧边坡 ）Ｊ （ ３ 。 。， Ｅ ６～ ３ ）Ｊ （ ６ 。６ 。 （ ： Ｎ ５ ４ＯＥ Ｓ ６ 。８ 。 ，５ Ｎ ０一 ５Ｗ／ ２
ｍ３ 一 ｍ，间 距 ｌ ～ ２ｍ ｍ
模式 １空间形态图
（ ＢＣ 为 临空 面 ） Ａ Ｄ
￡
一
模式 ２空间形态图
（ Ｂ Ｄ为 临 空 面 ） ＡＣ
２ ｏ３ 。 一般 １ １ ５～ ５ ０ｍ一 ５ｍ；２号导流洞一带延伸一般 ２
Ｊ Ｎ ５一 ０ＥＳ 裂 面较 平 直 、粗 糙 ；延 伸 长 大者 （０ｍ一 ０ｍ ２ ３ 。４ 。 ／米 以 上
模式 ３空间形态图
（ Ｃ 为 临空 面 ） ＡＢ Ｄ
，
模式 ４空间形态图
（ Ｃ为 临 空 面 ） ＡＢ
／
／
， ， ／
一 Ａ厂、 ／ ＿ ≥ ８ ＿ 、 ／
Ｊ Ｎ３￣ ５ 。 Ｎ ６ ０一 ＯＷ， Ｅ 裂面平 直 ，稍糙 ：延伸 １ ２ ０ｍ～０ｍ，间距 ４ｍ’
～
８ 。两 组 裂 隙 所形 成 的楔 形 体 易 发生 楔 形 滑 移 破 坏 。 Ｏ）
切割形成了规模 大小不等 的危岩体 ， 而对这些 危岩体进行稳 定性分 析和 评价具有重要 的实际意义。
洞脸坡 面产 状 Ｎ ２ ｗ，ｗ／ ０ ，下游侧边 坡坡 面产状 Ｎ１￣ ／Ｅ ８ ｏ Ｓ ＿９ ｏ ３ ＥＳ ９ 。开挖面以上自然坡面为上坡 面， Ｏ， 产状为 Ｎ１。／ＥＬ４ 。 其空间的 ３ＥＳ ５。 组合模式见图 １ 。
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２１ ０ ０年 １ 月 ０
资 源 环 境 与 工程
Ｒｅ ｏ ｒ ｅ ｓ ｕ ｃ ｓＥｎｖｒ ｎ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ＆ Ｅｎ ｉ ｅｉ ｇ ｇｎｅ ｒｎ
ＶＤ．２ Ｎｏ １ ４． ．５ Ｏｃ ．２ ０ ｔ ， ０１
块体 理 论在 某 水 电站 楔 形体 稳 定 性分 析 中的应 用
（ ）裂 隙面 ２ ２ ０ ２ ０ Ｌ２ 。 ３ 。 间距 １０— ２ ：８ 。一 ９ 。 ５ 一 ５ ， ．
楔形 体 ， 本文运用块体 理论 的全空 问赤平投影 法判 断其 滑动模式 ， 并采用矢 量分析法对 其进行 了稳定
分析 。
１ 块体理论方法概述
块 体理论 首先将 结构 面和开挖 临 空面看 成 空 间平
某水 电 站 厂 房 后 边 坡 坡 高 约 １０ ｍ， 坡 走 向 ７ 边
岩体 的开挖 ， 得暴露在 临空面上 某些块 体失去 原 使
始 的静 力 平 衡 状 态 ， 因而 造 成 某 些 块 体 先 沿 着 结 构
面滑移 、 失稳 ， 进而产 生连锁反应 ， 成岩 体工程 的 ２０ ； 造 ８ 。组成边 坡 的岩 性 为 紫 红 色 钙 质 泥 岩 、 砂 质 泥 粉 破坏 。块体理论 …能较好地分析此类局部块体失稳 岩 、 岩 、 泥 泥质 粉砂 岩夹石 英砂 岩 、 质细 砂 岩 ， 钙 以较软 引起 连锁 反 应 的破 坏 模 式 ， 一 方 法 被 引 入 国 内后 ， 岩为主， 这 具有失水风化崩解性 。岩层产状 ２０ ～ ７ 。 ６ 。 ２０
张 涛 ，朱 伟 ， 闫思泉 ，高 旭 辉
（ 河勘 测 规 划 设 计 有 限公 司 ， 南 郑州 黄 河 ４ ００ ） ５０ ３
摘
要 ：某水 电站厂房后 边坡施 工过程 中揭露 了一非典型性的楔形 体，据 现场获得 的裂 隙面参数和楔 形体
几何参数 ，用全空间赤平投影 法确定 了其滑动模 式，采 用块 体理论矢量 法进 行其 自然条件和饱 水工况 下的
２０ｍ， ． 充填泥质 、 岩屑及铁质锈膜 ； （） ３ 层面 ： ０ ～ ７ 。 ０ ～ ０ ， ２ 。 ２０ ／６ 。 ７ 。 个别发育泥质 ６
夹层 ， 宽约 ３～ ｍ。 ５ｍ
面， 块体是由空间平面构成的几何凸体 ， 将各种作用荷
成 的块 体类 型及 其可 动性 ； 后通 过静 力平 衡计 算 ， 然 求
得到 了广 泛 的 应 用 Ｊ 。某 水 电站 厂 房 后 边 坡 岩 体 裂 隙 比较发 育 ， 由于 裂 隙 面 和 边坡 面 的组 合 切 割 ， 使
岩 体 被 切 割 成 不 连 续 的 块 体 。 针 对 边 坡 上 的 非 典
Ｌ ６０ 。～７５ 。。
３ 厂房后边坡稳定性初步判别
稳 定性分析 。为后期 的加 固处理设计提供 了一定的依据 。
关键词 ：块体理论；全 空间赤平投影 ；滑动模 式；矢量法 ；稳定性 分析
中 图分 类 号 ：Ｔ ７ Ｖ 文献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１７ —１ １ （０ ０ ０ ０ ４ ０ ６ １ ２ １ ２ １ ）５— ４ ６— ４
第５ 期
张
涛等 ： 块体理论在某水 电站楔形体稳定性分析 中的应 用
外， 且倾 角也 均大 于结 构面 摩擦 角 （ 值见 表 １ ， 取 ） 故存
在 沿结 构面交 线 滑动 的可 能性 。 从 图 １和图 ２的赤平 投影 图 中也 同样 可 以得 知 ：
０ 引言
岩体 被结 构 面切 割 成各 种类 型 的块 体 时 ， 自然 在 状态 下 ， 些 空 间块 体 处 于 静 力 平 衡 状 态 。但 由 于 这
２ 工程地质条件概述
某水 电站 工 程 规模 为 大 （ ） ， 型 为混 凝 土 双 ２型 坝 曲拱 坝 ， 大坝 高 １Ｉｍ， 常 蓄水 位 ７６０ 相应 最 １ 正 ５ ．０ｍ， 库容 １９ ｍ 。电站装 机容量 １０ＭＷ。 ．７Ｘ１ ０ ３
根据《 利 水 电工 程边 坡 设计 规 范》（ Ｌ ８— 水 ｓ３ ６ 了初步判别 （ 图 １ 图 ２ 。分析 中采 用 了如下产 见 和 ） 状： 边坡坡面 １０ Ｌ ９ ； ９ 。 ５ 。裂隙面 １ １０ ／ ５ ； 为 ６ 。＿ 。 裂隙 ＿ ６
面 ２为 ２ ０ Ｌ３ 。层 面为 ２ ０ Ｌ７ 。 ８。 ５ ； ７。 ０。 从 图 ２中可 以读 出 ： 隙 面 １与层 面交 线 产 状 为 裂
根据前 期 工 程 地 质 勘 察 及 后 期 施 工 地 质 编 录可
型性 （ 区 别 于 问 四面 体 或 五 面体 的 楔 形 体 ） 确 定 性 的
知 ， 房后边 坡主要 发育 如下几 组结构 面 ： 厂 （ ）裂 隙面 １１０ １ ：６ 。～１０ Ｌ４ 。 ７ 。间距 ０ ３一 ８。 ５ 一 ９ ， ． Ｉ２ｍ， ． 充填 泥质 、 岩屑及 铁质锈 膜 ；
１。 ６ ； ４。 论分析结果 ； 二是作 图法——应用全空问赤平投影方 ２２ Ｌ５ 。 裂 隙 面 １与 裂 隙 面 ２交 线 产 状 为 ２０ ／２． 。 ８４ 。可以看 出以上两条结构面 的交线均倾 向坡 法直 接作 图分析 。
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０ ００— ７— １
作者简介 ：张涛 （９ ８ ，男 ， １７ 一） 工程师 ，岩土工程专业 ，从事水利水 电工程地质工作。Ｅ— ａ ：ｚａｇ ｏ２ ６ ＠１３ ｃｒ ｍ ｉ ｈｎｔ ５ ９ １ ６ ．ｏ ｌ ａ ｎ
载看成空间向量 ， 应用几何方法详尽研究岩体 内可构 ２０ ）采 用极射 赤平投 影法 对厂 房后边 坡稳定 性 进行 ０７ ， 出块体的滑动力 ， 作为工程加 固措施 的设计依据。具 体分析方法有 两种 ： 一种是矢量运算法——将空问平 面和力系以矢量表示， 通过矢量运算给 出全部块体理