三峡库区软硬岩互层反倾高边坡变形破坏机制研究

发布时间：2020-10-10 20:41

　　 三峡库区库岸边坡的稳定性受库水位周期性升降影响显著。针对库区软硬岩互层反倾高边坡,库水波动长期作用对坡脚软岩层侵蚀掏空、岩体强度软化,使得该类边坡的变形破坏机制十分复杂。论文以三峡库区巫峡独龙段典型的软硬岩互层反倾高边坡为依托工程,采用现场调查﹑监测分析及数值模拟等方法,从边坡岩体结构﹑破坏模式﹑变形破坏机制及库水作用机理等角度,开展了薄层状及中厚层状软硬互层反倾边坡的变形机制研究。论文主要研究内容及成果如下:(1)通过勘察资料﹑现场调查和无人机航拍图像分析及数据提取等方法,查明了巫峡独龙段边坡的坡体结构和岩体结构特征。调查揭示了独龙一带边坡属陡倾内逆向层状坡体,主要发育有三组结构面(即岩层面J_1、层间外倾裂隙J_2和纵向节理J_3);统计了研究区反倾高边坡软、硬岩层的层厚及岩层断裂规律,发现岩层主要以20-50cm厚灰岩、10-20cm厚泥质灰岩为主,硬岩层的断距与层厚比值(S/T)主要集中在0.9-1.5之间。(2)基于研究区边坡变形破坏特征的现场调查,归纳了研究区边坡的变形破坏特征、局部破坏模式及整体破坏模式。局部破坏模式包括:消落带内的侵蚀破坏﹑弯曲-倾倒破坏﹑块体-倾倒破坏﹑层间剪切破坏及柔性弯曲破坏。整体破坏模式主要为下覆软硬岩互层反倾边坡(D3边坡)倾倒-滑移破坏和内插厚层硬岩梁软硬岩互层反倾边坡(D7边坡)柔性弯曲-滑移型破坏模式。(3)基于长期监测资料分析,阐明了研究区反倾边坡的长期地表变形响应及其库水影响规律。从2012起,研究区边坡位移出现明显的波动增长,且位移增长随库水下降增加明显,在库水上升段基本维持稳定,呈现出随库水周期性变化规律。(4)通过离散元数值模拟研究,以D3边坡为例,揭示了下覆软硬岩互层反倾边坡破坏机制及其库水影响规律。库水侵蚀软化作用造成坡脚处弯曲变形加剧,并沿着层间贯通裂隙形成层间剪切带,最终与坡体上部拉裂隙贯通,形成整体倾倒-滑移破坏。在库水下降时,坡体形成指向坡脚的渗流力,这是引起边坡变形的主要原因。(5)通过离散元数值模拟研究,以D7边坡为例,揭示了内插厚层硬岩梁软硬岩互层反倾边坡破坏机制及其库水影响规律。库水侵蚀及软化作用造成下部坡体弯曲变形加剧,此时岩梁发挥阻碍作用边坡暂时稳定,且弯曲岩层中形成暂时稳定的锁固区。当岩梁作用消散并发生折断时,在锁固区内形成剪应力集中带,并出现“S”型弯曲破坏,边坡最终沿破裂剪切带滑移。在库水下降时,边坡内指向坡脚的渗流力占据主导,而在库水上升时,形成指向坡内渗流力,一定程度上有利于边坡稳定。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV223
【部分图文】：

重庆大学硕士学位论文年开始蓄水，至蓄水后的正常运行，在此期间库区水位长期周期性的变化对两岸的边坡稳定性将产生持续周期性的影响。而对这种软硬岩互层的库岸边坡而言，是一个极为复杂的理论课题，也是一个重大的工程应用问题，如何有效解决这一问题，刻不容缓。

1 绪 论上，Goodman和Bray （1976）[16]将倾倒破坏边坡的破坏模式分为三类，并指出：坡体的岩体结构和坡体结构组合类型对边坡变形模式有着重要影响，在薄层状岩层（含软岩层）中容易发生弯曲倾倒破坏，而在脆性硬岩层中，多产生块体倾倒破坏，软硬岩互层岩体中上述两种破坏均有，但主要产生块状弯曲倾倒，同时，还有一些次生倾倒破坏模式。D.Varnes（1987）[17]根据滑坡的灾害类型和滑动方式，首次系统提出了相关的分类和定义方法，将岩质滑坡运动模式分为 6 类，其中包括倾倒破坏这种类型。除此之外， E.Hoek和J.W.Bray （1981）[18]又将次生倾倒破坏进一步划分为如下五类（见图 1.2）：①滑移-坡顶倾倒，②滑移-基底倾倒，③滑移-坡脚倾倒，④拉张-倾倒，⑤塑流-倾倒五种类型。O.Hungr和G.Evam（2004）[19]将岩质边坡滑坡归为八种类型：包括崩塌、滑动（块体与楔形体）、结构控制型复合滑动、旋转滑动、坡趾突破型、柔性倾倒、块体倾倒。

图 1.3 龚家坊 2#斜坡地质剖面图（图片来自殷坤龙[68]）Fig.1.3 Engineering geological profile of slope #2 at Gongjiafang[68]维佳[71]同样对龚家坊 2 号滑坡进行了现场调查和大量研究，对软硬梁”式反倾边坡变形机理做了详细研究。并对库水消落带范围内岩减，分析边坡在库水冲刷下的长期变形演化机制。并研究了库水升对边坡稳定性的影响。合上述分析可知，库水消落对库岸边坡的影响主要有以下两方面：﹑长期冲刷侵蚀等作用，使浸泡在水中的岩体强度弱化，滑带抗剪易发生滑坡；二是库水周期性的升降，边坡岩体受长期循环饱和-失体内应力变化，使坡体稳定性下降。这两方面的原因对库区所有类在影响，但是针对本文所研究软硬岩互层反倾边坡，由于软弱层的影响因素下，边坡的变形破坏加剧。存在问题坡的变形破坏既受坡体和岩体结构等内部因素的控制，同时也受外
【参考文献】

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本文编号：2835561