三峡库区灰岩地区陡高边坡演化机制研究

发布时间：2020-10-10 00:12

　　位于四川盆地的川东地区广泛分布着灰岩,后期由于地壳抬升、河流下切强烈,地势差异明显,形成陡高边坡即陡崖。该地区陡崖上发育大量的危岩,易形成崩塌,是库区常见的的地质灾害,严重影响人民的生命和财产安全,本文对三峡库区灰岩地区陡高边坡演化机制的研究有助于推动防灾减灾学科与地貌学科的发展,同时对灰岩地区陡崖的防治具有重要的指导意义。本文以三峡库区巫峡望霞陡崖演化为例,运用地貌学、断裂力学分析了该地区陡高边坡的地貌演化过程和演化力学机制,并用FLAC 3D软件对巫峡望霞二级陡崖形成、演化及陡崖上的危岩形成演化过程进行数值模拟,可得到如下几个成果:(1)望霞陡崖地貌具有阶梯状层状地貌特征,存在两级显著的夷平面,两级陡崖短期内局部后退,较长时间尺度表现为两级陡崖平行后退,新构造运动、长江水系归并重组的过程中对川东的地貌进行了明显的改造,庞大的长江水系的侵蚀作用对川东地区的地貌的发展产生了巨大的影响。向源侵蚀使长江水系归并,下蚀作用切露陡崖不同的岩层,在外力地质作用下加剧陡崖边坡的演化。(2)由软、硬岩性组合的的两级陡崖上发育了大量的危岩,由于多因素影响,侧向卸荷、软、硬岩组合及外力地质作用使望霞陡崖上危岩体形成具有三种典型结构面,即水平状原生结构面、顶部坡肩卸荷拉裂面、底部软、硬岩界面的拉裂面,使危岩体具有类砌体结构面特征,其破坏具有塔状压裂座溃破坏、板状倾倒式破坏及塑流-拉裂破坏三种典型破坏模式。(3)通过断裂力学基本理论分析了三峡库区灰岩地区危岩断裂破坏的力学机制,提出了危岩稳定性断裂力学判定方法,并以巫山县望霞危岩为例进行了算例分析,认为该判定方法较符合实际。(4)采用FLAC 3D软件模拟了望霞第二级陡崖的演化过程和望霞危岩体在风化、分步开挖、地下水等3个条件下的变形演化过程,河流下切使陡高边坡侧向卸荷应力重分布,河流下切过程中,河谷边坡临空面周围出现应力分异,主应力迹线在临空面周围有明显偏转,离临空面越近,最大主应力越与其平行,最小主应力则与其正交,开挖过程中临空面周围发生卸荷回弹,回弹量表现为越靠近坡脚值越大,最大值为28mm。望霞危岩变形加剧最重要的原因是开挖作用,同时受到暴雨影响加剧了其失稳破坏。得到的最大位移是0.72622m,最小主应力的最大值由初始的9.3585MPa变为14.898MPa,最大主应力的最大值由初始的3.5095MPa变为4.1306MPa。(5)通过模拟分析望霞第二级陡崖和危岩体的形成演化过程,可得到望霞陡高边坡演化过程大致如下:地壳抬升,河流下切地层,望霞陡高边坡侧向卸荷,陡崖形成,侧向卸荷导致边坡应力重分布,呈现坡肩拉应力集中,形成大量陡倾卸荷裂隙结构面,在外力地质作用如风化、地下水及煤矿开挖作用下会加剧裂隙扩张,软弱基座岩体应力集中,在上覆硬岩重压作用下发生向临空面方向的塑流挤出,坡脚岩体垮落,导致上部硬岩座落,发生塑流—拉裂破坏。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV223
【部分图文】：

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政区划上隶属于重庆市与湖北省，包括重庆市的15个县（区）和湖北省的4个县（区）；东边和湖南相邻，南边与贵州相接，西边紧挨四川，北边和陕西相连。其地理位置如图2-1。图2-1 三峡库区地理位置图（红线为淹没线）三峡库区的交通是很便利的，成渝、川黔、襄渝铁路干线和达万铁路以及川黔、川湘、川鄂、成渝、汉渝和渝万等公路干线构成了四通八达的陆上交通网络，长江黄金水道沟通川、汉、宁、沪，水路交通极为方便，船舶自重庆沿江而下，经三峡库区可直达上海。2.1.2 气候特征三峡库区地处中纬度区域，气候属于亚热带季风性湿润气候，四季分明。运用候温法能够明显地划分四季；春季候温为 10°-21.9°，持续时间约 3 个月；夏季

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三峡库区地貌分区略图

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井组和新田沟组在秭归盆地中又称聂家山组，侏罗系中统下沙溪庙组和上沙溪庙组及上统遂宁组和蓬莱镇组均为内陆湖积红色碎屑岩建造。图2-3 三峡地质剖面示意图（据黄建民修正，1999）2.2.3 地质构造三峡库区区域构造格架总体特征，受黄陵、神农架两地块的控制，表现为一系列弧形褶皱构造，从西往东有规律地由近南北向逐渐转向NEE至NE到NEE向，最后以近东西向与南北走向的秭归向斜交接。北面为大巴山—大洪山弧形褶皱带，走向自西向东由NW向渐变为EW向，弧形指向SSW。西部川东褶皱带分布于齐岳

【参考文献】