二古溪倾倒变形体成因机制分析及稳定性评价

发布时间：2017-06-29 17:16

  本文关键词：二古溪倾倒变形体成因机制分析及稳定性评价，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以二古溪倾倒变形体为研究对象,通过收集原有地质资料,运用现场地质调查的手段(地表勘察、钻孔编录、平硐编录以及现场监测)同时结合工程地质分析法建立起了完整的地质模型;根据坡表的变形特征以及发育的“马刀树”特征,分析了边坡的变形历史以及目前所处的变形阶段;通过平硐编录的手段,并对倾倒边坡的岩石质量进行分级,在充分掌握倾倒边坡地质原型、岩体结构组合特征、采用极限平衡计算与数值模拟的手段对倾倒变形体变形体稳定性进行分析,得到了以下几条主要结论:(1)二古溪变形体坡体大多被第四系松散堆积物覆盖,仅局部零星出露基岩,覆盖层自上而下可分为块碎石土、含块碎砾石土,下覆基岩为三叠系中统杂谷脑组(T2z)的变质砂岩夹千枚状板岩、侏倭组(T2zh)千枚状板岩与变质砂岩互层,基岩总体较破碎,岩体倾倒变形迹象明显。(2)二古溪隧道的变形情况较为严重,采用三维激光扫描的手段对隧道变形情况进行调查,发现隧道最大的变形位移达到了1m以上,经过位移-应力反算,分析出隧道的受力情况,由于隧道受力变形严重所以无法通过维护后继续使用。(3)应用节理玫瑰花图的思想方法,统计得出了马刀树的优势弯曲方向约为220°,在一定程度上为滑坡主滑方向的确定提供了参考依据。通过观察马刀树的外观弯曲形态,不仅可以重建滑坡变形的历史,同时也能够指示滑坡现今的运动状态。二古溪滑坡上的马刀树绝大部分只有一次明显弯曲,表明在马刀树生长时期内只发生过一次明显滑动;马刀树新老枝干均有轻微向坡下倾斜的角度,表明二古溪滑坡现如今再次处于滑动变形当中。在二古溪滑坡体上一定面积内,符合周围均有马刀树存在的条件下,统计到的未出现弯曲现象的松树最大直径约为15cm。据此,根据前人经验公式估算出上次出现明显滑动的时间约在45年前。(4)二古溪倾倒变形体处于杂谷脑河的“V”字形峡谷中,岸坡两岸陡峻,临空条件很好,岩性以软硬相间的千枚状薄层板岩及薄~中厚层状变质砂岩为主,河谷为斜向谷,岸坡属反向陡倾层状边坡,边坡结构极易发生倾倒变形;在“5.12”和“4.20”两次大地震中,倾倒边坡内的岩体进一步损伤,加上暴雨地下水下渗以及水库蓄水,加剧了边坡的倾倒变形。二古溪边坡变形的内因在于岸坡结构、地形及岩性条件,外因则是上述多种因素综合作用的结果,在过程上呈现“坡脚工程开挖改造+地震损伤+连续雨季弱化+蓄水软化改造→坡体倾倒蠕滑拉裂”的变形机制。(5)根据地形地质条件和变形特征的不同,二古溪变形体分为强变形A区和弱变形B区。强变形A区又可分为3个亚区,A1区变形迹象明显,上游边界裂缝位于二古溪1#隧洞上游进口附近,下游边界裂缝位于二古溪大桥左岸桥头侧,后缘未出现横向裂缝,前缘1#隧洞及地表变形明显。A2区变形迹象明显,上游侧边界裂缝沿二古溪2#隧洞外侧公路路面横向往上、下延伸,下游侧边界裂缝在二古溪2#隧洞下游洞口外,后缘边界不明朗,未见裂缝发育,前缘公路挡墙出现剪裂、2#隧洞底板出现错台隆起、边墙顶拱剪切变形明显。A3区总体上变形迹象微弱,除其后缘以A区后缘边界裂缝为界外,未见其他明显变形现象。B区变形迹象不明显,地表调查未见有明显的变形迹象,仅在2#隧洞上游洞口外侧公路挡墙有轻微的鼓出,后缘隐约发现有数条尚未贯通的小裂缝。(6)监测成果表明二古溪变形体仍然处于缓慢变形中。A1区变形主要表现为向临空面及向下沉降为主,但也存在变形的差异分区。2013年5月2日~2014年10月19日期间,在X方向向坡外(右岸)累积变形-950.3mm~-99.9mm;在Y方向累积变形既有向上游变形,也有向下游变形,累积变形为-656.9mm~49.9mm,位于1#隧洞出口靠近杂谷脑桥头的监测点Y向变形均为正值;在H方向监测点均有下沉的迹象,累积下沉量46.8mm~671.2mm。变形速率与库水位上升和降雨有关,当库水位上升到2530m时(期间也是雨季),变形明显加速,库水位降到天然河面2516m时,变形过程线趋于平缓。A2区变形表现为向临空面及向下沉降,2013年11月5日~2014年10月19日期间在X方向向坡外(右岸)累积变形-67.5mm~-39.3mm,在Y方向累积变形为-29.9mm~-18.4mm,在H方向累积变形10.5mm~1.4mm。(7)通过地表地质调查、钻孔和平洞勘探以及监测资料分析:A1区边坡覆盖层内部、基覆界面以及基岩内部未发现连续的软弱层或贯通的滑动面,前缘覆盖层、内部基岩倾倒变形强烈,上下游位移矢量相背,变形差异明显。表明变形体还处于缓慢的应力调整、扩容尚未解体的蠕滑协调变形阶段,推测边坡最有可能潜在失稳模式是沿碎裂松动区或强倾倒变形底界发生破坏,在长期暴雨、地震及水库蓄水等因素诱发下,边坡将会产生一定规模的失稳破坏。A2区坡体主要由杂谷脑组倾倒变形强烈的变质砂岩及板岩组成,推断该区最可能的变形破坏模式应为沿强倾倒变形折断带底界形成较贯通的变形软弱面,进而演绎成滑移破坏,在长期暴雨、地震及水库蓄水等因素诱发下存在一定规模失稳破坏的可能。A3区变形迹象微弱,除后缘主裂缝外,未发现明显的纵向裂缝,分析判断该区尚处于蠕变阶段,其现状整体基本稳定。B区变形迹象不明显,后缘隐约发现有数条尚未贯通的小裂缝,分析判断处于蠕变阶段,现状整体基本稳定。(8)通过计算分析:A1区前缘碎裂松动带岩土体在天然工况下处于临界稳定状态,在正常蓄水位2540m、水位骤降及正常蓄水位2540m+地震(Ⅶ度)工况下边坡稳定性系数K1.0,边坡处于临界稳定~欠稳定状态,不能满足库区B级2类边坡的最小安全系数要求;A1区碎裂松动带底界、强倾倒带底界面在天然工况、天然+地震(Ⅶ度)工况下基本稳定,在正常蓄水位2540m、正常蓄水位2540m+地震(Ⅶ度)工况下边坡稳定性系数K1.05,不能满足库区B级2类边坡的最小安全系数要求。A2区强倾倒带底界面在天然工况、天然+地震(Ⅶ度)工况下基本稳定,在正常蓄水2540m、正常蓄水位2540m+地震(Ⅶ度)工况下边坡稳定性系数K1.05,不能满足库区B级2类边坡的最小安全系数要求。B区推测的强倾倒带底界面在天然工况、天然+地震(Ⅶ度)工况、正常蓄水2540m、正常蓄水位2540m+地震(Ⅶ度)工况下边坡稳定性系数K≥1.05,满足库区B级2类边坡的最小安全系数要求。(9)地表地质调查表明变形体后缘裂缝基本贯通,钻探、平洞勘探揭示坡体中未发现连续贯通的软弱面或滑移面,监测资料表明变形体处于缓慢变形中,且存在变形差异性分区特点。鉴于变形体内未发现统一的贯通性软弱面存在,在不同部位坡体变形方向也存在不一致性,故二古溪变形体发生整体快速失稳破坏的可能性小,但不排除在暴雨、地震及水库蓄水等因素作用下,边坡前缘出现一定规模的局部失稳破坏的可能。
【关键词】：倾倒变形 变形特征 岩石质量 分级成因 机制 稳定性
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV223
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 选题依据及研究意义13-14
• 1.1.1 课题背景13
• 1.1.2 选题依据及研究意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-19
• 1.2.1 概述14-15
• 1.2.2 岩体倾倒变形模式及机理研究现状15-18
• 1.2.3 稳定性的评价方法18-19
• 1.2.4 勘探与试验方法19
• 1.3 研究内容及技术路线19-22
• 1.3.1 研究思路与研究内容19-20
• 1.3.2 技术路线20-22
• 第二章 地质环境及工程地质条件22-40
• 2.1 概述22
• 2.2 区域地质概况22-26
• 2.2.1 区域地形与地貌22-23
• 2.2.2 区域地质构造23-24
• 2.2.3 新构造运动与地震24-26
• 2.3 研究区工程地质条件26-31
• 2.3.1 地形地貌26-27
• 2.3.2 地层岩性27-28
• 2.3.3 节理裂隙28-30
• 2.3.4 风化卸荷30
• 2.3.5 气象水文30-31
• 2.4 倾倒变形体发育的主要工程地质条件分析31-40
• 第三章 坡表变形特征分析40-78
• 3.1 概述40-41
• 3.2 无人机航测与解译41-43
• 3.3 变形体平面形态与规模43-44
• 3.3.1 变形体平面形态43
• 3.3.2 变形体总体规模43-44
• 3.4 坡表裂缝的发育特征44
• 3.4.1 坡表裂缝的发展演化过程44
• 3.4.2 裂缝发育的两种形态及特征44
• 3.5 坡表“马刀树”的发育特征44-49
• 3.6 隧道对边坡变形的响应特征49-61
• 3.6.1 隧道的变形特征49-56
• 3.6.2 隧道变形的力学机制分析56-61
• 3.7 坡体前缘监测数据分析61-74
• 3.7.1 表观变形监测61-69
• 3.7.2 钻孔测斜成果分析69-74
• 3.8 边坡的变形分区74-78
• 3.8.1 变形区的划分与依据75-76
• 3.8.2 各变形区的变形特征76-78
• 第四章 坡体结构特征与岩体质量分析78-112
• 4.1 概述78
• 4.2 坡体基本结构特征分析78-80
• 4.2.1 层面与变质结构面发育的特殊性及其识别78-79
• 4.2.2 边坡的基本结构特征79-80
• 4.3 边坡岩体结构面的特征80-90
• 4.3.1 结构面分类80-81
• 4.3.2 结构面工程地质分级81-88
• 4.3.3 岩体结构类型88-90
• 4.4 二古溪倾倒岩体变形破裂分级90-111
• 4.5 小结111-112
• 第五章 倾倒边坡变形演化过程与破坏机理研究112-119
• 5.1 概述112
• 5.2 河谷下切的历史演化过程分析112
• 5.3 倾倒边坡变形与破坏机理分析112-118
• 5.3.1 倾倒边坡变形与影响因素分析112-115
• 5.3.2 二古溪倾倒变形体的地质力学模型分析115-116
• 5.3.3 倾倒边坡变形与破坏机理分析116-118
• 5.4 小结118-119
• 第六章 二古溪倾倒变形体稳定性评价与分析119-142
• 6.1 变形体物质物理力学特性119-129
• 6.1.1 物理力学试验成果119-124
• 6.1.2 国标中岩级对应参数值124
• 6.1.3 二古溪倾倒变形体变形面参数反算124-128
• 6.1.4 岩土体物理力学性质综合取值128-129
• 6.2 倾倒变形体变形数值分析129-135
• 6.2.1 隧道开挖并支护后的位移结果130-131
• 6.2.2 蓄水工况下的模拟结果131-134
• 6.2.3 模拟分析小结134-135
• 6.3 极限平衡计算135-140
• 6.3.1 极限平衡计算的思路与方法135-136
• 6.3.2 极限平衡计算的结果与分析136-140
• 6.4 小结140-142
• 结论142-145
• 参考文献145-150
• 致谢150-151
• 攻读硕士期间取得成果151

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：498685