顺层岩质斜坡变形破坏的层裂化效应

发布时间：2020-11-15 19:41

　　 层状岩体作为地表广为分布的岩体类型,其成层性好、各向异性强及受赋存环境影响大的特点,给工程建设带来了许多难题。目前,层状岩体层裂化研究主要集中于地下工程中的板裂化,而岩质边坡工程中尚无涉及。本文以茨哈峡黄河水电站坝址区层状岩体为研究对象,在实地勘察及精细测量的基础上,采用室内试验、理论分析及数值计算等方法,揭示了层裂化所致的层厚变化规律及机理,进一步探究了顺层岩质斜坡的层裂化效应,分析了顺向坡溃屈的发生条件,并以坝址区三号滑坡为例,探讨了同层多级溃屈的演化过程与变形破坏特征。主要研究结果如下:(1)层状岩体的层裂化受到了岩性、卸荷作用、风化作用、构造作用及其综合作用的影响,其中对河流下切河谷岸坡来说,卸荷作用的影响范围与程度最大。河流下切河谷岸坡内层状岩体因层裂化所致岩层厚度与水平埋深和垂直埋深总体上呈正相关关系,即层厚随埋深增大而震荡式增大,并且在构造、风化作用部分层裂化现象会更为显著。(2)基于现场变形破坏特征勘察,分析得出溃屈有单级溃屈与多级溃屈两种类型,并采用理论计算方法,对滑坡溃屈进行了计算,并对层厚与溃屈极限长度之间的关系开展了分析。溃屈一般包含两个部分,即上部驱动段岩层沿滑动面向下滑移,下部屈曲段向临空方向溃屈。顺层岩质边坡中,岩体层裂化致岩层厚度变薄,使得岩板的抗屈曲的能力减弱,减小了边坡溃屈的临界长度,从而促进了溃屈的发生。与此同时,岩层滑移与屈曲过程中在岩层内形成的剪切应力进一步加剧了层裂化。(3)利用数值模拟方法对斜坡演化进行了分析,并将河流下切的卸荷作用与层裂化作用考虑进了模拟过程。分析得到岩质较硬斜坡如砂岩边坡一般发生单级溃屈,而岩质强度较软弱如板岩边坡则可能会发生多级溃屈。板岩对于卸荷与风化较为敏感,其层裂化使得表部岩体薄层化,从而导致表层岩层多次溃屈。随着其中溃屈的不断发生,其表层岩层逐步剪出剥落,进而在新鲜露出岩层产生新溃屈点,使得斜坡变形破坏具有渐进性、继承性与无休止性。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TV223
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 选题依据及研究意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 层状岩体
        1.2.2 层状岩质斜坡
        1.2.3 溃屈变形破坏
        1.2.4 单层厚度影响
        1.2.5 层状岩体层裂化
    1.3 研究思路及技术路线
    1.4 主要研究内容
    1.5 主要研究成果及创新点
第二章 工程地质环境
    2.1 区域地质背景
    2.2 坝址区工程地质环境
        2.2.1 区域地层岩性
        2.2.2 地质构造
        2.2.3 地形地貌
        2.2.4 水文地质条件
        2.2.5 物理地质现象
第三章 层状岩质斜坡的层裂化
    3.1 “层”的定义与鉴别
        3.1.1 层的种类
        3.1.2 层状岩体岩层厚度
        3.1.3 层厚统计原则
    3.2 层状岩体的建造与改造
        3.2.1 层状岩体的建造
        3.2.2 层状岩体的改造
    3.3 岩层厚度与水平埋深的关系
    3.4 岩层厚度与垂直埋深及高程的关系
    3.5 河谷两岸岩层厚度
    3.6 本章小结
第四章 层状岩质斜坡层裂化机理
    4.1 层裂化的影响因素
        4.1.1 岩性与产状
        4.1.2 构造作用
        4.1.3 卸荷作用
        4.1.4 风化作用
        4.1.5 综合因素
    4.2 波速对层裂化的反映
    4.3 地应力场与层裂化
    4.4 本章小结
第五章 顺层岩质斜坡变形破坏的层裂化效应特征
    5.1 三号滑坡区基本情况
        5.1.1 工程地质勘察概况
        5.1.2 研究区分区
    5.2 区域Ⅰ变形破坏特征
        5.2.1 区域Ⅰ表层变形
        5.2.2 区域Ⅰ深部变形
    5.3 区域Ⅱ变形破坏特征
    5.4 本章小结
第六章 顺层岩质斜坡变形破坏层裂化理论分析
    6.1 溃屈变形力学计算
        6.1.1 力学计算参数
        6.1.2 欧拉公式法
        6.1.3 切线模量理论方法
    6.2 斜坡岩层厚度变化
    6.3 本章小结
第七章 顺层岩质斜坡变形破坏层裂化数值计算
    7.1 演化机制分析方法
        7.1.1 数值模拟程序
        7.1.2 模型的建立
    7.2 区域Ⅰ
        7.2.1 斜坡变形破坏特征
        7.2.2 总位移特征
    7.3 区域Ⅱ
        7.3.1 斜坡变形破坏特征
        7.3.2 总位移特征
    7.4 本章小结
第八章 结论
    8.1 主要结论
    8.2 研究展望
参考文献
在学期间研究成果
致谢

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本文编号：2885127