块体理论在某水电站楔形体稳定性分析中的应用

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。

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
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
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。

第23卷第15期岩石力学与工程学报23(15)：2609～2614 2004年8月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Aug.，2004关键块体理论在百色水利枢纽地下厂房岩体稳定性分析中的应用＊张奇华1，2邬爱清1石根华1(1长江科学院非连续变形分析实验室武汉 430010) (2武汉大学土木与建筑学院武汉 430072)摘要介绍了关键块体理论的工程应用技术，包括不定位块体分析、定位块体分析、随机块体分析、块体形态分析与显示、块体稳定性分析及支护措施建议等。

在不定位块体分析中，根据节理平均长度假定块体的最大边长，分析块体几何形态特征，进行洞室内最大块体形态分析与显示，由此确定在支护中需要针对性考虑的关键块体，再根据块体几何特征与结构面抗剪强度，分析块体稳定性及所需的锚固力；在定位块体分析中，通过调查实际结构面出露情况，分析块体的实际形态，包括凹形块体的形态，并进行稳定性分析与支护设计校核；在随机块体分析中，随机生成结构面网络并进行随机块体搜索。

在这套工程分析技术研究中，发展了一些新技术，如假定块体最大边长分析块体形态、凹形块体形态分析与显示、块体稳定性分析与锚固支护建议等。

关键词地下工程，关键块体理论，块体稳定性，不定位块体，定位块体，随机块体分类号TU 457 文献标识码 A 文章编号1000-6915(2004)15-2609-06APPLICATION OF KEY BLOCK THEORY TO ANALYSIS OF ROCK STABILITY FOR UNDERGROUND PLANT IN BAISEHYDRAULIC PROJECTZhang Qihua1，2，Wu Aiqing1，Shi Genhua1(1Lab of Discontinuous Deformation Analysis，Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010 China)(2School of Civil Engineering，Wuhan University，Wuhan 430072 China)Abstract Key block methods are applied to analysis of rock stability for underground plant in Baise hydraulic project，including analysis of unlocated，located and random blocks，block visualization，block stability analysis and reinforcement measures. In unlocated block analysis，the geometric figure of block is analyzed by determing the maximum edge length of block according to the average joint length obtained from investigation. The location of maximum key block in cavern is analyzed and displayed，so as to determine those blocks which should be considered in reinforcement design. Based on block geometry and joint shear strength，block stability is evaluated and anchor force is suggested to assure block safety. In located block analysis，actual geometry of blocks，including concave blocks are analyzed and shown by investigation of joints in underground plant. Then the anchor reinforcement program is checked accordingly. In random block analysis，joint net simulation and random block search are introduced. In the study of key block theory applied to rock engineering，some new techniques are developed，such as block geometry analysis by assuming maximum edge length of block，concave block analysis2002年12月19日收到初稿，2003年2月26日收到修改稿。

关键块体理论在大岗山水电站地下主厂房围岩稳定性分析
中的应用的开题报告
一、选题背景
大岗山水电站是中国中南地区装机容量最大的水能开发项目之一。

由于主厂房在地下，围岩的稳定性是工程建设的重要问题之一。

关键块体理论是一种在围岩结构分
析中广泛使用的方法，能够较准确地估计围岩的稳定性。

本文将探讨关键块体理论在
大岗山水电站地下主厂房围岩稳定性分析中的应用。

二、研究意义
关键块体理论具有重要的理论和实际意义。

理论上，准确评估关键块体的大小和位置有助于了解围岩结构特征，为围岩加固提供科学依据。

实际上，运用关键块体理
论能够准确评估围岩稳定性，提高工程建设的安全性和可靠性。

三、研究内容和方法
本文将通过对大岗山水电站地下主厂房周围岩体的实地调查和采样实验，了解围岩的力学特性。

在此基础上，结合关键块体理论，评估关键岩体的大小和位置，掌握
周围岩石的结构特征，并提出建议加固方案。

方法上，将采用数值模拟和实地观测相
结合的方法，从而准确评估围岩稳定性。

四、预期结果和贡献
通过运用关键块体理论，本文预计能够准确预测主厂房周围岩石的极限稳定状态，并提出相应的加固方案。

这将为大岗山水电站的工程建设提供科学依据，并在相关领
域推动关键块体理论的应用和发展。

五、研究进度
目前，本文已完成对大岗山水电站地下主厂房周围岩体的实地调查，并进行了采样实验。

下一步将开展数据处理和数值模拟，预计在三个月内完成研究。

水电站地下洞室块体稳定性研究【摘要】目前，由于我国近些年水电工程施工数量较多，很多工程环境各不相同，因而影响水电站地下洞室安全的因素也逐渐的增大，其中块状的稳定性是影响水电站地下洞室安全的主要因素。

所以，在进行地下洞室开挖时，对于地下洞室的整体稳定性研究是十分重要的，本文通过对地下洞室和岩体应力变化的主要内容进行简要的分析，对地下洞室块体的稳定性进行了一定的研究。

【关键词】水电站；地下洞室；岩体应力；块体；稳定性在水利工程中，地下洞室的开挖有着十分重要的意义，它的安全问题直接关注到整个水利工程的质量，因此在进行地下洞室开挖的时候，我们必须要保证对地下洞室的各个工程环境因素进行勘察，确保地下洞室的安全性得到保障，这样也有利于我国水利工程的发展。

其中岩块的稳定性是影响水利工程地下洞室安全的重要因素，而岩体的稳定性和地下洞室岩体的应力变化有关，因此我们进行分析讨论的时候，一定要对其地下洞室的岩体应力进行一定程度的分析。

下面我们就以实际案例为例来对其进行系统的分析和处理。

1.地下洞室的概述地下洞室泛指于在地表以下岩土体中修建的各种形式和用途的建筑。

地下洞室是岩土工程中的重要组成部分，广泛应用于工业与民用建筑、交通、采矿、水利水电、国防等部门，如作为地下工厂、交通隧道、矿山巷道、水电站地下厂房、地下商场、储备仓库、地下防空洞等等。

地下洞室的共同特点是：都建设在地下岩土体内，具有一定断面形状和尺寸，并有较大延伸长度。

地下洞室的断面形状一般有曲线型、折线型和两者的组合型。

地下洞室断面形状的选择，应考虑洞室的用途和服务年限、洞室的围岩性质、岩土体地应力的分布特征；洞室的支护或衬砌方式和材料等因素综合确定。

一般地来讲，曲线型洞室（圆形、椭圆形和马蹄形等）的稳定性较好，对周围岩土体的稳定有利。

折线型洞室（矩形、方形和梯形等）的断面利用率高、施工方便、开挖工艺简单。

洞室的尺寸主要取决于洞室的用途，一般性隧道高（或宽）在 3 m-5m，有些可达20m以上，而地下厂房的断面则要大得多，一般高度可达60m-70m，宽度在20m-35m之间。

某楔形体滑坡的稳定性和治理实践分析梁荣斌（广西壮族自治区河池水利电力勘测设计研究院，广西河池547000）【摘要】针对某边坡实际情况，在介绍其地质条件的基础上，对其稳定性进行分析，确定滑体为楔形体和引起滑坡的主要原因，最后据此采用肋板和锚索相结合的方式进行治理，效果良好，值得参考借鉴。

【关键词】边坡；滑坡；楔形体；稳定性分析；滑坡治理【中图分类号】P642.22【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2019）08-0070-02边坡受自然条件和工程施工等因素影响可能处于不稳定的状态,有随时发生滑塌的危险,对坡上和坡下居民均造成极大的威胁。

对此,应在掌握边坡地质条件的基础上,对其进行稳定性分析,明确滑坡体类型和影响滑体稳定性的重要因素,进而根据相关计算结果,制定行之有效的治理措施,保证边坡稳定性,避免滑坡灾害的发生。

1工程概况某边坡是工程开挖之后形成的以岩质为主的边坡,其高度在32m左右,坡度较大,可以达到53°~60°。

经勘察,边坡的岩性以砂岩为主,在边坡上部存在一层厚度不超过0.5m的煤层,边坡下部存在厚度为10cm左右的砂质泥岩。

采用测线法对边坡出露节理实施测量,其结果为:节理面共有2组,其平均间隔距离为0.3m左右,张开度在1~3mm范围内,整体保持平直,以泥质充填居多,但结合度相对较差。

将上述指标作为依据,可将该边坡判定为岩体破碎~较破碎的硬质岩IV类边坡。

对于边坡所在范围内的水文地质条件,相对简单,暂时没有发现可对边坡自身稳定性造成影响的地下水,降水后通过边坡表面上的节理裂隙不断下渗至边坡的内部。

现以该边坡为例,对其稳定性与滑坡治理作如下深入分析:2稳定性分析2.1边坡主要破坏形式对于岩质边坡,它有很多破坏形式,若按结构面实际发育情况与地应力情况,可将破坏形式分成以下五类:①滑移-压致拉裂;②滑移-拉裂;③滑移-弯曲;④弯曲-拉裂;⑤拉裂-剪出。

为保证稳定性分析可靠性和相应计算结果的真实性,应先确定边坡破坏属于哪一种类型。

水压力分布作用下楔形体稳定性分析管国安【摘要】不同的裂隙岩体中水压力的分布形式不同,研究水压力分布规律对坡体稳定性分析极其重要.传统的裂隙水压力分布规律存在问题,本文就几种特殊情形提出了合理的水压力分布规律,利用Swedge软件,分析有无张拉裂缝情况下的楔形体岩质边坡在不同水压力分布形式下的坡体稳定性.计算结果表明:当楔形体结构面无水压力分布时,楔形体稳定性在有张拉裂缝情况下比无张拉裂缝情况下低.水压力分布形式对楔形体稳定性影响很大,不同结构面其水压力分布形式不同,如果按照统一水压力分布形式计算,将会产生很大的误差.【期刊名称】《江西水利科技》【年(卷),期】2018(044)003【总页数】5页(P171-175)【关键词】稳定性分析;楔形体;水压力分布【作者】管国安【作者单位】江西省乐安县水利局,江西乐安344300【正文语种】中文【中图分类】U 213.10 引言许多研究及统计资料表明，影响库岸边坡稳定性的重要因素是地下水。

地下水的渗流作用会影响边坡中作为渗流骨架的岩体力学性质，从而来影响岸坡稳定性[1-3]。

不同裂隙岩体中水压力分布形式也不一样，而对于岩质边坡来说，裂隙岩体中的水压力就是增加下滑力，减小抗滑力，在降雨作用下，岩质边坡的失稳主要是裂隙岩体中水压力增加所导致的。

研究裂隙中水压力分布对边坡稳定性极其重要[4-7]。

在楔形体稳定性分析中，定性分析方法的赤平极射投影是一种重要的分析方法，将三维的边坡数据投射到二维平面中，能够直观准确的判别坡体稳定性及优势结构面。

在现行的楔形体稳定性分析方法中，Swedge作为一种极限平衡法分析软件，能够快速对四面体的楔形体进行稳定性分析。

本文分析了裂隙岩体中不同的水压力分布，利用Swedge极限平衡法软件，计算不同水压力分布作用下有无张拉裂缝情况下楔形体岩质边坡的稳定性。

1 楔形体稳定性分析边坡受两个相交的结构面切割时，构成的可能滑移体多数是楔形体，在自重作用下，一般是由两个结构面组合交线的倾斜方向控制。