反倾高边坡破坏模式及稳定性影响因素分析
发布时间：2021-02-24 06:05
反倾边坡作为水利工程边坡中较常见的一类边坡形式,近年来愈来愈有朝着“高、大、难”方向发展的趋势,从而导致反倾高边坡问题突出,失稳现象频发。加之反倾边坡稳定性影响因素众多,目前研究多停留在简单的相关性定性描述,很少有对相关性结果成因进行的深入分析讨论,针对高边坡综合多因素下的破坏机理及稳定性分析的就更少。因此,本文在总结前人研究的基础上,依托锦屏一级左岸反倾高边坡为研究原型对象,从坡高、坡角、岩层倾角和层厚四个方面,完成正交设计49个概化边坡模型,并通过安全系数与声发射参数展开影响反倾高边坡稳定性和破坏模式的因素的敏感性分析;然后基于离心加载原理,利用有限元分析软件RFPA 3D-Centrifugal对49个概化边坡模型进行数值模拟分析,探寻不同坡高、坡角下反倾高边坡的破坏模式、应力场、位移场和声发射场的变化规律;最后结合典型反倾高边坡—锦屏一级左岸边坡为工程实例,在对前述四因素影响分析的基础上,围绕工程6个典型剖面展开实际反倾高边坡的破坏模式与稳定性影响因素评价。具体研究内容及结论如下:（1）归纳总结近30年来关于反倾边坡的研究现状,从反倾边坡的倾倒破坏机理、倾倒破坏影响因素和反倾边...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
反倾边坡示意图
西华大学硕士学位论文92.2.1拉裂破坏拉裂破坏在反倾高边坡中十分常见，如图2.2所示。该类型破坏的边坡坡体高度一般可达数百米，坡角和岩层倾角一般大于50°，坡内通常为软硬互层泥岩和砂岩组成。其破坏特征表现为边坡上部岩体发生倾倒的同时坡顶后缘将出现拉裂缝，当裂缝完全贯通时，边坡将演化成崩塌、滑动破坏。图2.2拉裂破坏在反倾高边坡中，当坡体前缘存在倾向坡外的结构面时，前缘边坡极易剪出坡外，坡体上部岩体将向临空方向发生弯曲倾倒变形，层内将出现剪切滑移现象，若岩体中已然存在节理裂隙，则这一破坏将更为剧烈，若此时开挖边坡，将使原本垂直于层面朝向坡里的裂隙面发生偏转，有的转向坡外，则此时岩层的变形将受弯曲变形和偏向坡外的裂隙面共同作用，随着弯曲倾倒加剧和裂隙面不断延展，边坡将形成从坡脚到坡顶的贯通滑裂面。该破坏模式可描述为典型的三阶段破坏：（1）浅层滑动。出露于临空方向的结构面使上层岩体有足够的变形空间，边坡岩体向临空方向滑移剪出，形成拉破坏。（2）后缘拉裂。下部岩体的滑移剪出使上部岩体整体滑移，坡顶后缘出现拉应力区，拉应力区不断扩大并形成宏观裂缝。（3）边坡失稳。岩体滑动产生的拉力和上部岩体自重产生的剪力共同作用剪断岩体形成宏观裂缝，若此时宏观裂缝贯通，则边坡失稳。2.2.2滑移破坏滑移破坏通常发生在坡体结构较发育的反倾边坡中，如图2.3所示。其最明显的破坏特征是坡体在自重作用的影响下沿裂隙面产生倾倒、滑动现象，坡内原有裂隙面逐渐贯通至坡顶后缘。
反倾高边坡破坏模式及稳定性影响因素分析10图2.3滑移破坏若坡内存在几组结构面，结构面相互交错形成滑面组合，则边坡更容易形成滑移破坏。当坡内本身存在大量与岩层近乎垂直的优势结构面和优势断层以及切割较为严重的岩体时，极易形成不利于坡体稳定的破坏滑移面，此时边坡破坏时常因前缘薄弱岩层被剪断，坡顶后缘岩体出现滑移松动。当坡体倾角足够大使重力沿滑动面上的剪应力大于岩体抗剪强度时，坡内岩体将被剪断而出现边坡整体滑动的现象。2.2.3折断破坏折断破坏一般发生在薄层状反倾坡体中，如图2.4所示。其最明显的破坏特征是坡体层状岩体受自重影响产生倾倒弯曲，当坡内岩层厚度较薄时，坡脚处的倾倒变形极易引起坡内岩体发生折断破坏，坡内不连续结构面受折断破坏影响得以延展。随着边坡变形量逐渐增大，坡内薄层状岩体被弯曲折断，层间胶结力逐渐减弱，当层间胶结力不足以抵抗岩体自重应力所产生的拉应力时，边坡岩体脱离层面形成单一块体，最终可能演变为折断破坏。图2.4折断破坏通常情况下，该类坡体岩体结构面较发育，结构面陡倾，在动力地质作用及风化卸荷作用下极易形成新的构造节理。由于坡体岩层脆性大，在自重应力的影响下，抗弯能
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于弯曲倾倒破坏模式的反倾岩质边坡稳定性解析方法[J]. 赵维,王润清,年廷凯. 岩石力学与工程学报. 2019(S2)
[2]反倾岩质边坡次生倾倒机理及稳定性分析[J]. 王俊杰,郭建军. 岩土工程学报. 2019(09)
[3]基于声发射技术的含裂纹石膏试件破坏分析[J]. 王守光,刘耀儒,陈新,杨强. 水力发电学报. 2019(07)
[4]地震作用下坡高和坡率对黄土高边坡稳定性的影响研究[J]. 王军,马学宁. 路基工程. 2018(04)
[5]基于RFPA3D和微震监测的白鹤滩水电站左岸边坡稳定性分析[J]. 杨莹,徐奴文,李韬,戴峰,樊义林,徐剑,李彪. 岩土力学. 2018(06)
[6]基于DDD离心加载法的黑山铁矿西帮边坡稳定性研究[J]. 刘欣欣,唐春安,龚斌,于庆磊. 工程力学. 2018(01)
[7]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)
[8]再论岩质高边坡稳定性分析方法[J]. 李宁,郭双枫,姚显春. 岩土力学. 2018(02)
[9]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)
[10]基于FLAC3D多裂隙模型的层状岩质边坡破坏特征及稳定性[J]. 鲁海峰,姚多喜,胡友彪,郭鹏. 水利水电科技进展. 2017(04)
博士论文
[1]岩质高边坡坡体结构特征分析与稳定性研究[D]. 陈鹏宇.中国地质大学 2015
[2]RFPA离心机法在岩土工程破坏分析中的应用研究[D]. 唐烈先.东北大学 2008
[3]岩质工程高边坡稳定性及其控制的系统研究[D]. 李天斌.成都理工大学 2002
硕士论文
[1]基于DDA的反倾层状岩体渐进式断裂研究[D]. 李璐.兰州大学 2019
[2]某岩质高边坡稳定性分析与治理工程研究[D]. 潘亚军.武汉工程大学 2018
[3]基于离散元的反倾层状岩质边坡倾倒变形分析[D]. 孙闻博.西安理工大学 2018
[4]岩土工程中的拉伸强度准则[D]. 郭芳.大连理工大学 2017
本文编号：3048909
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
反倾边坡示意图
西华大学硕士学位论文92.2.1拉裂破坏拉裂破坏在反倾高边坡中十分常见，如图2.2所示。该类型破坏的边坡坡体高度一般可达数百米，坡角和岩层倾角一般大于50°，坡内通常为软硬互层泥岩和砂岩组成。其破坏特征表现为边坡上部岩体发生倾倒的同时坡顶后缘将出现拉裂缝，当裂缝完全贯通时，边坡将演化成崩塌、滑动破坏。图2.2拉裂破坏在反倾高边坡中，当坡体前缘存在倾向坡外的结构面时，前缘边坡极易剪出坡外，坡体上部岩体将向临空方向发生弯曲倾倒变形，层内将出现剪切滑移现象，若岩体中已然存在节理裂隙，则这一破坏将更为剧烈，若此时开挖边坡，将使原本垂直于层面朝向坡里的裂隙面发生偏转，有的转向坡外，则此时岩层的变形将受弯曲变形和偏向坡外的裂隙面共同作用，随着弯曲倾倒加剧和裂隙面不断延展，边坡将形成从坡脚到坡顶的贯通滑裂面。该破坏模式可描述为典型的三阶段破坏：（1）浅层滑动。出露于临空方向的结构面使上层岩体有足够的变形空间，边坡岩体向临空方向滑移剪出，形成拉破坏。（2）后缘拉裂。下部岩体的滑移剪出使上部岩体整体滑移，坡顶后缘出现拉应力区，拉应力区不断扩大并形成宏观裂缝。（3）边坡失稳。岩体滑动产生的拉力和上部岩体自重产生的剪力共同作用剪断岩体形成宏观裂缝，若此时宏观裂缝贯通，则边坡失稳。2.2.2滑移破坏滑移破坏通常发生在坡体结构较发育的反倾边坡中，如图2.3所示。其最明显的破坏特征是坡体在自重作用的影响下沿裂隙面产生倾倒、滑动现象，坡内原有裂隙面逐渐贯通至坡顶后缘。
反倾高边坡破坏模式及稳定性影响因素分析10图2.3滑移破坏若坡内存在几组结构面，结构面相互交错形成滑面组合，则边坡更容易形成滑移破坏。当坡内本身存在大量与岩层近乎垂直的优势结构面和优势断层以及切割较为严重的岩体时，极易形成不利于坡体稳定的破坏滑移面，此时边坡破坏时常因前缘薄弱岩层被剪断，坡顶后缘岩体出现滑移松动。当坡体倾角足够大使重力沿滑动面上的剪应力大于岩体抗剪强度时，坡内岩体将被剪断而出现边坡整体滑动的现象。2.2.3折断破坏折断破坏一般发生在薄层状反倾坡体中，如图2.4所示。其最明显的破坏特征是坡体层状岩体受自重影响产生倾倒弯曲，当坡内岩层厚度较薄时，坡脚处的倾倒变形极易引起坡内岩体发生折断破坏，坡内不连续结构面受折断破坏影响得以延展。随着边坡变形量逐渐增大，坡内薄层状岩体被弯曲折断，层间胶结力逐渐减弱，当层间胶结力不足以抵抗岩体自重应力所产生的拉应力时，边坡岩体脱离层面形成单一块体，最终可能演变为折断破坏。图2.4折断破坏通常情况下，该类坡体岩体结构面较发育，结构面陡倾，在动力地质作用及风化卸荷作用下极易形成新的构造节理。由于坡体岩层脆性大，在自重应力的影响下，抗弯能
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于弯曲倾倒破坏模式的反倾岩质边坡稳定性解析方法[J]. 赵维,王润清,年廷凯. 岩石力学与工程学报. 2019(S2)
[2]反倾岩质边坡次生倾倒机理及稳定性分析[J]. 王俊杰,郭建军. 岩土工程学报. 2019(09)
[3]基于声发射技术的含裂纹石膏试件破坏分析[J]. 王守光,刘耀儒,陈新,杨强. 水力发电学报. 2019(07)
[4]地震作用下坡高和坡率对黄土高边坡稳定性的影响研究[J]. 王军,马学宁. 路基工程. 2018(04)
[5]基于RFPA3D和微震监测的白鹤滩水电站左岸边坡稳定性分析[J]. 杨莹,徐奴文,李韬,戴峰,樊义林,徐剑,李彪. 岩土力学. 2018(06)
[6]基于DDD离心加载法的黑山铁矿西帮边坡稳定性研究[J]. 刘欣欣,唐春安,龚斌,于庆磊. 工程力学. 2018(01)
[7]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)
[8]再论岩质高边坡稳定性分析方法[J]. 李宁,郭双枫,姚显春. 岩土力学. 2018(02)
[9]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)
[10]基于FLAC3D多裂隙模型的层状岩质边坡破坏特征及稳定性[J]. 鲁海峰,姚多喜,胡友彪,郭鹏. 水利水电科技进展. 2017(04)
博士论文
[1]岩质高边坡坡体结构特征分析与稳定性研究[D]. 陈鹏宇.中国地质大学 2015
[2]RFPA离心机法在岩土工程破坏分析中的应用研究[D]. 唐烈先.东北大学 2008
[3]岩质工程高边坡稳定性及其控制的系统研究[D]. 李天斌.成都理工大学 2002
硕士论文
[1]基于DDA的反倾层状岩体渐进式断裂研究[D]. 李璐.兰州大学 2019
[2]某岩质高边坡稳定性分析与治理工程研究[D]. 潘亚军.武汉工程大学 2018
[3]基于离散元的反倾层状岩质边坡倾倒变形分析[D]. 孙闻博.西安理工大学 2018
[4]岩土工程中的拉伸强度准则[D]. 郭芳.大连理工大学 2017
本文编号：3048909
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