双组交错结构面型顺层岩质边坡失稳机制研究

发布时间：2020-05-22 18:01

【摘要】：岩质边坡失稳作为一类常见的灾害一直倍受人们的关注。其中,顺层岩质边坡是一种稳定性最差、最易发生变形破坏的岩质边坡类型。此外,当顺层边坡中发育两组交错的倾向坡外的缓倾、陡倾结构面时,边坡的稳定性将会大大降低和岩体将产生大变形破坏。这种边坡一旦失稳将对周边地区的居民带来严重的生命、财产损失。所以对两组交错结构面型顺层岩质边坡失稳机制的研究对于保障人民生命财产安全具有重要的意义。本文从研究现状和实际存在的问题出发,结合理论分析、数值模拟和工程应用方面研究了该类边坡的失稳机制,具体如下所示:(1)建立了边坡的地质力学几何模型,利用极限平衡法分析了结构面在不同空间组合和不同力学参数组合下该类边坡的稳定性发展规律。最后结合正交设计,分别得出了这两类组合下边坡失稳的因素敏感性程度和主控因素。(2)利用离散元软件UDEC对双组交错结构面型顺层岩质边坡进行失稳机制的数值模拟研究。通过数值模拟研究,揭示了该类边坡在结构面的不同空间组合下和不同力学参数组合下失稳的具体破坏模式。在不同空间组合下边坡失稳的破坏模式是不同的,主要为单滑面失稳的压剪破坏和双滑面失稳的压剪拉裂破坏;在不同力学参数组合下失稳的破坏模式为双滑面失稳的压剪拉裂破坏。(3)山西大同涵光花岗岩矿西边坡属于双组交错结构面型顺层岩质边坡。依据工程地质和水文地质条件,对边坡几种潜在失稳的破坏模式进行了初步分析。进一步通过数值模拟,得出了该边坡潜在失稳的破坏模式为双滑面失稳的压剪拉裂破坏,这与本文所提的破坏模式是一致的。
【图文】：

图 2-3 双组结构面力学参数组合下的安全系数计算流程 90m 的边坡进行算例分析。边坡及结构面参数如表 2-4 算例边坡几何、物理力学参数结构面力学参数 结构面几何参数 粘聚力 c（MPa）摩擦角 （°）缓倾结构面倾角α （°）陡倾结构倾角β （0.3 35 35 60 将 III 型中自重公式全系数计将II型中的条块自重公式代入安全系数计算公式型中的条块公式代入安计算公式输出安全系数及对应的组合参数

图 2-5 不同组合下陡倾结构面高度1h 与安全系数 Fos 的关系总体来看，α 越小、β 越大的组合，整体安全系数越大，如α 为 18°、β 为72°的组合整体安全系数最大。在1h 一定的变化范围之内，各种组合安全系数随1h 的增大而呈不同程度下降，只是1h 到达 110m 之后，有些组合安全系数呈现不同程度的加速上升。在α 、β 的不同组合里，安全系数的发展具有差异性的，是一个动态的变化过程。当β为 72°的所有组合中，在1h 达到一定值（拐点）时，安全系数取得最小值，并由缓慢的线性降低转变成逐渐加速增加。而且该拐点1h 是随着α 值的增加而提前的，该定值1h 对应的最小安全系数则是随α的增加而降低的。当α 为 18°30°、42°，对应的1h 为 135m、125m、110m，对应的安全系数为 2.29、1.30、1.06。之后安全系数随1h 的增加分别增加到 2.49、2.30、3.54，，增幅最大达 233.9%该类组合转折上升段及平缓下降段安全系数变化幅度见表 2-7。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU457

【参考文献】

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1 陈从新;郑允;孙朝q

本文编号：2676380