层状岩质反倾边坡倾倒变形离心模型试验的数值模拟研究
发布时间：2021-11-28 23:43
倾倒变形是反倾岩质边坡最主要的变形破坏形式,我国西南地区,已发现许多深切河谷一侧的反倾边坡发育大型深层倾倒变形体,最大倾倒深度甚至超过300m。但目前对反倾边坡的倾倒变形机理的研究仍不够完善,尤其是软硬互层反倾边坡。本文以反倾边坡为主要研究对象,首先通过现场调查、资料整理等对50个倾倒变形体实例进行统计分析,初步探明了反倾边坡倾倒变形体的分布规律及发育特征,并通过大型离心模型试验及离散元数值模拟等方法,对反倾层状边坡的倾倒变形机理及影响因素进行了比较系统的研究。本文主要研究内容和取得的成果如下:（1）通过对50个倾倒变形体实例的现场调查、资料整理和归纳分析,对倾倒变形体的地理分布规律及主要发育特征进行了明确,对倾倒发育强度与坡高、坡角、倾角等结构因素的关系进行了统计分析。统计表明倾倒变形在青藏高原东南缘地区分布广泛,通常沿江河分布;明确了对倾倒变形最有利的斜坡工程地质条件:位于纵向V型河谷一侧、坡高300600m、岩性软硬相间、凸形坡等,且坡角40°、倾角80°、坡高400左右时,对反倾边坡稳定性最不利。（2）通过对前人针对单一岩性层状反倾边坡的离心模型试验进行离...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国各流域水电站分布图
重庆大学硕士学位论文2大量调查还发现，反倾向斜坡中发育了很多规模巨大的潜在滑坡，伴随着是斜坡的深层倾倒，其结构复杂，认识难度很大[5]。随着“十三五”规划和“一带一路”工程推进，西部水力资源开发进入了新的飞速发展阶段，已规划建设了一系列大型水利枢纽工程，如白鹤滩、溪洛渡、两河口等[6]。而这些大型水电工程集中建设的雅砻江、澜沧江、怒江等流域（图1.1）恰是倾倒变形破坏的高发地区[7]，此外，川藏铁路的规划建设亦要大规模穿越倾倒变形强烈发育的横断山脉。因此，反倾边坡的倾倒变形机理及演化过程已成为现阶段工程地质学科亟待解决的重大工程技术问题之一[3]。a-狮子坪水电站倾倒体；b-锦屏水文站倾倒体图1.2西部地区典型倾倒变形体Fig.1.2TypicaltopplingdeformationbodiesinWesternChina反倾边坡通常被认为仅会发生“点头哈腰”式的浅层块体或弯曲式倾倒破坏，最大深度不过数十米[8][9][10][11]。然而在我国西南山区，特别是青藏高原东南缘地区，近年来已发现了多个深层倾倒变形体，最大深度甚至超过200m。如锦屏水电站左岸砂板岩斜坡倾倒变形深度接近300m；四川金川水电站坝址右岸斜坡倾倒变形深(a)(b)
1绪论5图1.3基本倾倒变形模式Fig.1.3Basaltopplingdeformationmodes目前国内外学者对倾倒变形机理的研究较多关注单个变形体。王思敬[23]从岩体变形的角度分析了金川露天矿边坡的倾倒变形机制，认为其倾倒变形符合蠕变三阶段发展规律，变形和时间呈幂函数关系。张丙印等[24]分析了昌马水库右岸反倾边坡在施工期和蓄水期的静、动力稳定性，并模拟分析了潜在破坏形式。徐佩华等[25][26][27]通过Flac3D模拟，系统研究了锦屏水电站解放沟左岸倾倒边坡的变形和地应力常张世殊等[28]通过现场调查和资料分析，认为溪洛渡水库星光三组倾倒体发生不均匀压缩–倾倒变形，受到河谷下切与特殊坡体结构复合影响，水库蓄水进一步使坡体下部软岩浸水软化，加剧了倾倒变形。截至目前，针对反倾边坡的研究主要采用地质分析、力学分析、物理模型试验、数值模拟等方法。如RadkoBucck[29]通过地质分析法，提出弯曲倾倒、块状倾倒和块状弯曲倾倒仅使倾倒变形的三个不同阶段；Susan、Nichol等[30]则通过地质分析发现块状倾倒通常在脆性硬岩中发育，而弯曲倾倒一般在柔性岩体边坡中存在；张倬元、王士天等[31][32]通过调查研究，对倾倒变形的坡体结构条件及变形演化过程进行了详细分析，并提出了失稳判据。力学分析也是常用的研究方法，如李强[33]将层状岩体考虑为弹性薄板，推倒了陡倾脆性岩体的弯曲及拉裂判据；许强等[34]分析讨论了弯曲拉裂变形中的尖点突变；陈红旗[35]分析了反倾岩体弯曲折断变形的应力状态和挠度特征；韩贝传等[36]对倾倒变形的力学机制进行研究，得出反倾边坡最危险部位位于坡顶。物理模型试验方面，Adhikary、Dyskin等[37][38][39]通过离心模型试验，研究了脆性和塑性材料边坡模型的倾倒变形机理；陈孝兵等[4
【参考文献】：
期刊论文
[1]楞古水电站厂址区岩体松动类型研究[J]. 王梓龙,裴向军,张御阳,刘明,张硕,肖华波. 水利水电技术. 2019(03)
[2]几何因子作用下反倾边坡倾倒变形响应规律研究[J]. 艾孜买提江·艾尼娃尔,谢良甫,苏尔亚木·海米提. 矿业研究与开发. 2018(08)
[3]基于正交设计的麻柳林滑坡稳定性敏感分析[J]. 刘毅,赵斌滨,殷坤龙,陈丽霞,桂蕾,梁鑫. 地球科学. 2019(02)
[4]反倾边坡倾倒变形演化过程的模型试验研究[J]. 赵华,李文龙,卫俊杰,庞波. 工程地质学报. 2018(03)
[5]反倾层状岩质边坡倾倒破坏的离心模型试验研究[J]. 吴昊,赵维,年廷凯,宋怀博,张彦君. 水利学报. 2018(02)
[6]雅砻江上游互层斜坡倾倒变形破坏机制与演化[J]. 王飞,唐辉明. 工程地质学报. 2017(06)
[7]斜坡倾倒变形的工程地质分析[J]. 黄润秋,李渝生,严明. 工程地质学报. 2017(05)
[8]我国倾倒变形体发育规律研究[J]. 陆文博,晏鄂川,邹浩,张世殊. 长江科学院院报. 2017(08)
[9]拉西瓦水电站果卜边坡变形机制浅析[J]. 黄战库. 陕西水利. 2017(02)
[10]离心机技术在岩土工程领域应用的研究进展综述[J]. 罗博宇,朱玉婷. 人民珠江. 2016(12)
博士论文
[1]澜沧江乌弄龙水电站坝址右岸大型倾倒体变形特征、成因机制及稳定性研究[D]. 李树武.成都理工大学 2012
硕士论文
[1]软硬互层边坡倾倒变形破坏特征及支护效果的大型离心机试验研究[D]. 蒋金阳.成都理工大学 2017
[2]澜沧江古水水电站梅里石3号巨型古滑坡复活机制及稳定性研究[D]. 乔鹏.成都理工大学 2016
[3]理县基地千枚岩斜坡倾倒变形及失稳机理研究[D]. 朱林.成都理工大学 2016
[4]澜沧江古水水电站争岗巨型滑坡形成机理及演化过程研究[D]. 赵永辉.成都理工大学 2016
[5]反倾层状岩质边坡倾倒变形二维坡面效应研究[D]. 张潇敏.成都理工大学 2016
[6]澜沧江苗尾水电站引水隧洞进水口边坡及围岩稳定性研究[D]. 张浴阳.成都理工大学 2016
[7]澜沧江苗尾水电站三颗石河左岸边坡倾倒岩体蓄水变形响应研究[D]. 谭盛宇.成都理工大学 2016
[8]澜沧江乌弄龙水电站茨中复建桥左岸倾倒体稳定性评价[D]. 马玉宝.长安大学 2016
[9]反倾层状岩体倾倒变形的力学机制分析及其早期识别指标体系研究[D]. 王剑梅.成都理工大学 2015
[10]澜沧江苗尾水电站坝肩倾倒岩体开挖变形响应研究[D]. 贺宇航.成都理工大学 2015
本文编号：3525388
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国各流域水电站分布图
重庆大学硕士学位论文2大量调查还发现，反倾向斜坡中发育了很多规模巨大的潜在滑坡，伴随着是斜坡的深层倾倒，其结构复杂，认识难度很大[5]。随着“十三五”规划和“一带一路”工程推进，西部水力资源开发进入了新的飞速发展阶段，已规划建设了一系列大型水利枢纽工程，如白鹤滩、溪洛渡、两河口等[6]。而这些大型水电工程集中建设的雅砻江、澜沧江、怒江等流域（图1.1）恰是倾倒变形破坏的高发地区[7]，此外，川藏铁路的规划建设亦要大规模穿越倾倒变形强烈发育的横断山脉。因此，反倾边坡的倾倒变形机理及演化过程已成为现阶段工程地质学科亟待解决的重大工程技术问题之一[3]。a-狮子坪水电站倾倒体；b-锦屏水文站倾倒体图1.2西部地区典型倾倒变形体Fig.1.2TypicaltopplingdeformationbodiesinWesternChina反倾边坡通常被认为仅会发生“点头哈腰”式的浅层块体或弯曲式倾倒破坏，最大深度不过数十米[8][9][10][11]。然而在我国西南山区，特别是青藏高原东南缘地区，近年来已发现了多个深层倾倒变形体，最大深度甚至超过200m。如锦屏水电站左岸砂板岩斜坡倾倒变形深度接近300m；四川金川水电站坝址右岸斜坡倾倒变形深(a)(b)
1绪论5图1.3基本倾倒变形模式Fig.1.3Basaltopplingdeformationmodes目前国内外学者对倾倒变形机理的研究较多关注单个变形体。王思敬[23]从岩体变形的角度分析了金川露天矿边坡的倾倒变形机制，认为其倾倒变形符合蠕变三阶段发展规律，变形和时间呈幂函数关系。张丙印等[24]分析了昌马水库右岸反倾边坡在施工期和蓄水期的静、动力稳定性，并模拟分析了潜在破坏形式。徐佩华等[25][26][27]通过Flac3D模拟，系统研究了锦屏水电站解放沟左岸倾倒边坡的变形和地应力常张世殊等[28]通过现场调查和资料分析，认为溪洛渡水库星光三组倾倒体发生不均匀压缩–倾倒变形，受到河谷下切与特殊坡体结构复合影响，水库蓄水进一步使坡体下部软岩浸水软化，加剧了倾倒变形。截至目前，针对反倾边坡的研究主要采用地质分析、力学分析、物理模型试验、数值模拟等方法。如RadkoBucck[29]通过地质分析法，提出弯曲倾倒、块状倾倒和块状弯曲倾倒仅使倾倒变形的三个不同阶段；Susan、Nichol等[30]则通过地质分析发现块状倾倒通常在脆性硬岩中发育，而弯曲倾倒一般在柔性岩体边坡中存在；张倬元、王士天等[31][32]通过调查研究，对倾倒变形的坡体结构条件及变形演化过程进行了详细分析，并提出了失稳判据。力学分析也是常用的研究方法，如李强[33]将层状岩体考虑为弹性薄板，推倒了陡倾脆性岩体的弯曲及拉裂判据；许强等[34]分析讨论了弯曲拉裂变形中的尖点突变；陈红旗[35]分析了反倾岩体弯曲折断变形的应力状态和挠度特征；韩贝传等[36]对倾倒变形的力学机制进行研究，得出反倾边坡最危险部位位于坡顶。物理模型试验方面，Adhikary、Dyskin等[37][38][39]通过离心模型试验，研究了脆性和塑性材料边坡模型的倾倒变形机理；陈孝兵等[4
【参考文献】：
期刊论文
[1]楞古水电站厂址区岩体松动类型研究[J]. 王梓龙,裴向军,张御阳,刘明,张硕,肖华波. 水利水电技术. 2019(03)
[2]几何因子作用下反倾边坡倾倒变形响应规律研究[J]. 艾孜买提江·艾尼娃尔,谢良甫,苏尔亚木·海米提. 矿业研究与开发. 2018(08)
[3]基于正交设计的麻柳林滑坡稳定性敏感分析[J]. 刘毅,赵斌滨,殷坤龙,陈丽霞,桂蕾,梁鑫. 地球科学. 2019(02)
[4]反倾边坡倾倒变形演化过程的模型试验研究[J]. 赵华,李文龙,卫俊杰,庞波. 工程地质学报. 2018(03)
[5]反倾层状岩质边坡倾倒破坏的离心模型试验研究[J]. 吴昊,赵维,年廷凯,宋怀博,张彦君. 水利学报. 2018(02)
[6]雅砻江上游互层斜坡倾倒变形破坏机制与演化[J]. 王飞,唐辉明. 工程地质学报. 2017(06)
[7]斜坡倾倒变形的工程地质分析[J]. 黄润秋,李渝生,严明. 工程地质学报. 2017(05)
[8]我国倾倒变形体发育规律研究[J]. 陆文博,晏鄂川,邹浩,张世殊. 长江科学院院报. 2017(08)
[9]拉西瓦水电站果卜边坡变形机制浅析[J]. 黄战库. 陕西水利. 2017(02)
[10]离心机技术在岩土工程领域应用的研究进展综述[J]. 罗博宇,朱玉婷. 人民珠江. 2016(12)
博士论文
[1]澜沧江乌弄龙水电站坝址右岸大型倾倒体变形特征、成因机制及稳定性研究[D]. 李树武.成都理工大学 2012
硕士论文
[1]软硬互层边坡倾倒变形破坏特征及支护效果的大型离心机试验研究[D]. 蒋金阳.成都理工大学 2017
[2]澜沧江古水水电站梅里石3号巨型古滑坡复活机制及稳定性研究[D]. 乔鹏.成都理工大学 2016
[3]理县基地千枚岩斜坡倾倒变形及失稳机理研究[D]. 朱林.成都理工大学 2016
[4]澜沧江古水水电站争岗巨型滑坡形成机理及演化过程研究[D]. 赵永辉.成都理工大学 2016
[5]反倾层状岩质边坡倾倒变形二维坡面效应研究[D]. 张潇敏.成都理工大学 2016
[6]澜沧江苗尾水电站引水隧洞进水口边坡及围岩稳定性研究[D]. 张浴阳.成都理工大学 2016
[7]澜沧江苗尾水电站三颗石河左岸边坡倾倒岩体蓄水变形响应研究[D]. 谭盛宇.成都理工大学 2016
[8]澜沧江乌弄龙水电站茨中复建桥左岸倾倒体稳定性评价[D]. 马玉宝.长安大学 2016
[9]反倾层状岩体倾倒变形的力学机制分析及其早期识别指标体系研究[D]. 王剑梅.成都理工大学 2015
[10]澜沧江苗尾水电站坝肩倾倒岩体开挖变形响应研究[D]. 贺宇航.成都理工大学 2015
本文编号：3525388
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