三峡库区砂泥岩互层岸坡崩塌机制及稳定性分析
发布时间：2021-02-04 01:33
砂岩与泥岩互层结构的岸坡是三峡库区常见的岸坡类型之一。三峡水库水位在145-175m高程间的周期性变化,使得岸坡岩土体经受周期性的干湿循环作用。由于砂岩和泥岩的水理性质不同,且泥岩的抗风化能力明显低于砂岩,在库水作用下,泥岩易发生软化甚至崩解,从而可能引起砂泥岩互层岸坡发生崩塌破坏。本文依托国家科技支撑计划课题专题“西南山区典型高边坡灾变机理与过程控制研究”（编号2015BAK09B01-1）,通过理论分析、室内试验等方法,研究了单侧浸水、干湿循环、上覆加载等条件下泥岩的崩解特性,分析三峡库区典型砂泥岩互层岸坡的崩塌机制及稳定性,并运用提出的稳定性判别方法对工程实例进行稳定性检验,具体的研究内容和主要研究成果如下:（1）基于岩层结构面的组合关系划分了砂泥岩互层岸坡的结构类型,归纳了不同结构类型砂泥岩互层岸坡的破坏形式,选取三峡库区典型砂泥岩互层岸坡研究其崩塌机制。砂泥岩互层岸坡结构类型划分为:顺倾层状结构、反倾层状结构、斜向层状结构、陡倾层状结构和近水平层状结构等五类。以近水平层状结构为三峡库区典型砂泥岩互层岸坡研究,概括其崩塌机制为:泥岩软化崩解产生的泥岩空腔会使上部砂岩悬空,悬空的...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三峡库区岸坡变形破坏图
2图1.2砂泥岩互层边坡三峡库区砂泥岩互层岸坡中泥岩层物理、化学、力学性质的变化，除了受到长期浸水作用和干湿循环的作用，也会受到岸坡应力的影响，即上覆土体荷载的作用。在之前的研究中，尽管有学者已经对泥岩的崩解性进行了大量的理论研究和试验探索[1]，但主要内容仍然停留在对表层泥岩短期浸水过程中崩解现象的观察和残余崩解物的描述，或者通过周期性干湿循环条件下对泥岩试样进行室内崩解试验来研究泥岩的崩解特性，并未研究泥岩单侧浸水、岸坡应力和周期性干湿循环共同作用下的崩解特性。因此，为了研究三峡库区砂泥岩互层岸坡的崩塌机制及稳定性分析，采用合理的方法来模拟砂泥岩互层岸坡所受单侧浸水、岸坡应力以及干湿循环作用是很有必要的。本文以三峡库区消落带处的泥岩为研究对象，首先通过合理的室内试验，模拟水库运行时期岸坡消落带泥岩所处的单侧浸水、干湿循环、岸坡应力环境，进行泥岩的单侧崩解试验，研究水库运行期间泥岩的崩解特性；然后通过查阅文献总结三峡库区典型砂泥岩互层岸坡的崩塌机制；再根据上覆荷载下的砂岩临界悬空长度和砂岩抗裂系数对砂泥岩互层岸坡的整体稳定性进行分析；最后通过工程实例进行稳定性验证，为三峡水库运行期三峡库区砂泥岩互层岸坡的稳定性评价与判别提供一定的依据。1.2国内外研究现状1.2.1水位升降作用对岸坡失稳的影响梁学战[2]通过调查三峡水库运行期间的水位涨跌，调研附近的地质情况，采取现场勘察和观测以及试验理论分析等方式，着重分析地下水位在水库周期性变化的过程中对岩土体的影响。将三峡水库周期性水位变化下的岸坡破坏机制分为缓变和突变两种，认为三峡库区水位周期性升降作用是岸坡失稳破坏的关键。邓华[3]通过三峡库区的地表覆被遥感以及DEM数据，采用
9Ⅲ顺向层状岸坡0°＜β≤30°10°≤α≤20°20°＜α≤45°α＞45°Ⅲ1缓倾外顺向层状岸坡Ⅲ2中倾外顺向层状岸坡Ⅲ3陡倾外顺向层状岸坡Ⅳ逆向层状岸坡150°＜β≤180°10°≤α≤20°20°＜α≤45°α＞45°Ⅳ1缓倾内逆向层状岸坡Ⅳ2中倾内逆向层状岸坡Ⅳ3陡倾内逆向层状岸坡斜向层状岸坡120°＜β＜150°30°＜β＜60°0°≤α≤90°Ⅴ1斜向倾内层状岸坡Ⅴ1斜向倾外层状岸坡2.2.2砂泥岩互层边坡结构类型划分砂泥岩互层的边坡结构类型是我国西南地区四川盆地、三峡库区常见的边坡结构类型。砂泥岩互层边坡由于其独特的互层结构形式而具有与一般边坡结构类型不同的失稳破坏机制，可根据岩体结构和坡体结构的分类将砂泥岩互层结构类型的边坡分为五类：顺倾层状结构、反倾层状结构、斜向层状结构、陡倾层状结构和近水平层状结构[13]。本文主要研究的是三峡库区近水平层状结构的砂泥岩互层岸坡。2.3砂泥岩互层边坡的破坏形式2.3.1顺倾层状结构边坡的破坏形式顺倾层状结构边坡受到地质构造的影响较大，岩层由于褶皱会形成层间错动带并产生软弱夹层，岩体的稳定性与层面、软弱夹层以及边坡的结构面有关。当岩层倾角等于或小于边坡倾角，为缓倾边坡，易产生滑移-拉裂破坏，岩体沿着层间软弱夹层发生整体滑移变形，如图2.1所示。当岩层倾角大于边坡倾角时，为陡倾边坡，易发生滑移-弯曲的破坏模式，如图2.2所示。图2.1顺倾层状结构边坡滑移拉裂破坏
本文编号：3017495
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三峡库区岸坡变形破坏图
2图1.2砂泥岩互层边坡三峡库区砂泥岩互层岸坡中泥岩层物理、化学、力学性质的变化，除了受到长期浸水作用和干湿循环的作用，也会受到岸坡应力的影响，即上覆土体荷载的作用。在之前的研究中，尽管有学者已经对泥岩的崩解性进行了大量的理论研究和试验探索[1]，但主要内容仍然停留在对表层泥岩短期浸水过程中崩解现象的观察和残余崩解物的描述，或者通过周期性干湿循环条件下对泥岩试样进行室内崩解试验来研究泥岩的崩解特性，并未研究泥岩单侧浸水、岸坡应力和周期性干湿循环共同作用下的崩解特性。因此，为了研究三峡库区砂泥岩互层岸坡的崩塌机制及稳定性分析，采用合理的方法来模拟砂泥岩互层岸坡所受单侧浸水、岸坡应力以及干湿循环作用是很有必要的。本文以三峡库区消落带处的泥岩为研究对象，首先通过合理的室内试验，模拟水库运行时期岸坡消落带泥岩所处的单侧浸水、干湿循环、岸坡应力环境，进行泥岩的单侧崩解试验，研究水库运行期间泥岩的崩解特性；然后通过查阅文献总结三峡库区典型砂泥岩互层岸坡的崩塌机制；再根据上覆荷载下的砂岩临界悬空长度和砂岩抗裂系数对砂泥岩互层岸坡的整体稳定性进行分析；最后通过工程实例进行稳定性验证，为三峡水库运行期三峡库区砂泥岩互层岸坡的稳定性评价与判别提供一定的依据。1.2国内外研究现状1.2.1水位升降作用对岸坡失稳的影响梁学战[2]通过调查三峡水库运行期间的水位涨跌，调研附近的地质情况，采取现场勘察和观测以及试验理论分析等方式，着重分析地下水位在水库周期性变化的过程中对岩土体的影响。将三峡水库周期性水位变化下的岸坡破坏机制分为缓变和突变两种，认为三峡库区水位周期性升降作用是岸坡失稳破坏的关键。邓华[3]通过三峡库区的地表覆被遥感以及DEM数据，采用
9Ⅲ顺向层状岸坡0°＜β≤30°10°≤α≤20°20°＜α≤45°α＞45°Ⅲ1缓倾外顺向层状岸坡Ⅲ2中倾外顺向层状岸坡Ⅲ3陡倾外顺向层状岸坡Ⅳ逆向层状岸坡150°＜β≤180°10°≤α≤20°20°＜α≤45°α＞45°Ⅳ1缓倾内逆向层状岸坡Ⅳ2中倾内逆向层状岸坡Ⅳ3陡倾内逆向层状岸坡斜向层状岸坡120°＜β＜150°30°＜β＜60°0°≤α≤90°Ⅴ1斜向倾内层状岸坡Ⅴ1斜向倾外层状岸坡2.2.2砂泥岩互层边坡结构类型划分砂泥岩互层的边坡结构类型是我国西南地区四川盆地、三峡库区常见的边坡结构类型。砂泥岩互层边坡由于其独特的互层结构形式而具有与一般边坡结构类型不同的失稳破坏机制，可根据岩体结构和坡体结构的分类将砂泥岩互层结构类型的边坡分为五类：顺倾层状结构、反倾层状结构、斜向层状结构、陡倾层状结构和近水平层状结构[13]。本文主要研究的是三峡库区近水平层状结构的砂泥岩互层岸坡。2.3砂泥岩互层边坡的破坏形式2.3.1顺倾层状结构边坡的破坏形式顺倾层状结构边坡受到地质构造的影响较大，岩层由于褶皱会形成层间错动带并产生软弱夹层，岩体的稳定性与层面、软弱夹层以及边坡的结构面有关。当岩层倾角等于或小于边坡倾角，为缓倾边坡，易产生滑移-拉裂破坏，岩体沿着层间软弱夹层发生整体滑移变形，如图2.1所示。当岩层倾角大于边坡倾角时，为陡倾边坡，易发生滑移-弯曲的破坏模式，如图2.2所示。图2.1顺倾层状结构边坡滑移拉裂破坏
本文编号：3017495
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