高寒山区深切河谷碎裂松动岩体成因机制分析

发布时间：2021-03-11 06:36

　　以澜沧江某水电站坝址区碎裂松动岩体为研究对象,通过对岩质边坡现场调查,并运用ANSYS有限元软件模拟河谷演化和冻融循环过程,综合分析碎裂松动岩体的成因。调查结果表明,碎裂松动岩体的形成与区域赋存的地应力场、地层岩性、河谷演化及高原冻融风化有关。数值模拟揭示了河谷演化过程中边坡岩体持续经历主应力降低、剪应力增大的状态,应力释放而驱动边坡岩体结构面破裂,形成大量的卸荷拉张裂隙,初现"松动"特征;在大温差冻融循环作用下,原本存在裂隙面的岩体不断扩展延伸直至发生疲劳性损伤裂化。由此,总结了碎裂松动岩体的成因机制,该成果对高寒山区深切河谷碎裂松动岩体的形成机制提供依据。 

【文章来源】：防灾减灾工程学报. 2020,40(05)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

坝址区碎裂松动岩体细部

在斜坡现今岩体现场调查的基础上，初步认为研究区所形成的碎裂松动岩体，是在高地应力环境中经历河谷下切发生应力释放，导致结构面张开，再加上长期冻融风化而形成的一种特殊类型的岩体。因此，以研究区边坡应力在浅表生改造过程中演化为落脚点，结合英安岩岩性、高原冻融风化、高地应力背景条件及河谷演化四个方面，综合分析碎裂松动岩体的形成原因。2.1 高地应力

按《工程岩体分级标准》（GB/T 50218-2014）规定[9]:RC/σmax<7为极高应力；RC/σmax=4～7为高应力。选取研究区右岸的地应力数据为研究依据，采用钻孔应力解除法测量，测得最大主应力值为σmax=13.8 MPa，根据试验获取的英安岩的单轴抗压强度σmax=69.68 MPa，计算RC/σmax=5.04，研究区地应力属于高地应力。通过现场调查和平硐编录可以发现比较普遍和连续的高应力破坏痕迹，如PDZ06出现内顶拱片帮现象（图3）。已有研究表明[10]，当区域最大主应力方向与河谷走向之间的锐夹角不断增大时，谷坡岩体中最大主应力方向由与区域最大主应力方向一致到不断趋于与河谷走向垂直。此时，谷坡及谷底的应力集中现象明显增强。坝址区最大主地应力总体方向为NE向，坝址区实测方向N10°～38°E、N45°～62°E，与河流方向（S84°E）近于正交，故谷坡岩体将会出现应力集中并与区域构造应力叠加，为研究区赋存高地应力提供条件。当河谷下切卸荷时，英安岩内部集聚的能量释放，受其自身脆性变形破坏的影响，岩体发生变形破坏。因此，研究区高地应力环境是岩体发生碎裂的首要前提。

【参考文献】：
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本文编号：3076029