层状岩体层厚卸荷效应及其机理研究

发布时间：2020-05-18 12:09

【摘要】：层状岩体是地表出露范围最大的岩体类型,随着我国经济飞速发展,高速公路、铁路、地铁遍地开花,修建了大小无数座水电站,这个过程中不可避免会遇到与层状岩体变形破坏相关的很多安全问题。目前,在与层状岩体相关的工程设计支护中一般不考虑层厚变化的因素,但是岩体从形成至今一定会经历构造作用、卸荷作用和风化作用,在工程建设中一定会受到人工作用的影响,该影响作用时间短且速度快,在此过程中岩层不可避免的会遭受破坏,其层厚会发生变化。当前关于层状岩体厚度的具体变化规律,以及变化机理研究极少。基于此,本文以茨哈峡库坝区浅变质砂板岩为研究对象,基于岩体动态演化,在阐明工程地质条件、成层条件、原始厚度的基础上,借助开挖的近100个平硐,对平硐内岩层进行逐层测量统计分析。研究卸荷作用、构造作用、风化作用下的层厚变化影响范围、层厚变化规律及机理,为与层状岩体有关工程的设计、开挖、支护等提供理论参考。主要研究结果:(1)通过对研究区地层岩性、地质构造和岩性组合研究的基础上,研究区虽然为单斜地层,受到了黄河的下切作用,但是其受构造作用不强,无大型褶皱和断层发育,主要发育小型层间错动带,切层断层和揉皱,层面较完整,为统计分析其层厚变化规律提供了良好的研究条件。确定层厚统计方法,原始层厚随硐深和高程没有明显变化规律,其原始层厚主要受岩性组合影响。(2)两岸不同岩性不同倾向岩层中层间错动带和切层断层影响范围内上下两盘岩层厚度分布有所差异,同一岩性中揉皱影响范围内岩层厚度明显薄于层间错动带和切层断层影响范围内岩层厚度。砂岩中构造作用对层厚变化的影响范围较于板岩中更大,构造作用在走向方向对层厚变化影响范围取决于构造类型的大小和延伸长度。(3)层厚沿着硐深方向逐渐增大后趋于稳定,随着高程层厚没有明显的变化规律。构造作用、卸荷作用和风化作用都可以使岩体隐性层面张开,从而使岩层变薄。室内卸载试验验证了卸荷条件下隐性层面会张开,进一步通过模拟计算和最大正应变理论揭示了隐性层面显性化机理。
【图文】：

地质剖面图,地质剖面图,板岩,层间错动带

第四纪上更新统崩坡积物在两岸顶部和斜坡局部位置都有堆积，厚度不大。黄河河床上发育第四纪全新统河床冲积物，，两岸顶部都发育有冲洪积物，厚度不等（图2-3）。新近系上新世地层在研究区两岸没有连续发育，局部缺失，近水平出露于岸坡。左岸岩层倾角小于右岸岩层，整个剖面上从左到右岩性依次为砂板岩互层、砂岩、板岩、砂岩、砂板岩互层、砂岩、板岩、砂岩、板岩、砂岩、板岩、砂岩、板岩、砂岩、板岩，不同岩层层厚差别较大，在岸坡地表都有出露。图2-3研究区4-4′地质剖面图2.3地质构造2.3.1断层研究区未见有区域性大型断裂通过，根据地质测绘和勘探资料统计，坝段内发育的断层按产状及力学特征，可划分为层间错动带（75%~85%）和少数切层断层（15%~20%）。(1)层间错动带层间错动带为坝址内发育密度最大的断层组，规模较大，顺层延伸较远。所有硐室中都有层间错动带发育

等密图,等密图,断层,极点

条层间错动带。根据所有硐室统计情况，随着平硐开挖海拔的增高（河谷到山顶），层间错动带越发育，密度增大（图2-4）。图2-4研究区断层极点等密图(2)切层断层切层断层发育数量远少于层间错动带，破碎带宽5~30cm，充填物为糜棱岩、角砾岩、碎裂岩、断层泥等，胶结差或未胶结，断层面顺直、光滑（图2-5，图2-6）。对平硐内切层断层进行统计，PD11内发育2条切层断层，PD01内也发育2条切层断层，PD76内发育12条切层断层
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU45

【参考文献】