本文關(guān)鍵詞：反傾層狀巖質(zhì)邊坡傾倒變形二維坡面效應研究

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【摘要】：邊坡的坡面效應是客觀存在的,廣義的坡面效應包括縱剖面的不同形態(tài)與橫剖面的不同形態(tài),即三維的坡面形態(tài)效應。由于目前考慮三維坡面效應的理論與技術(shù)均較不完善,橫剖面坡面效應的研究相對較多,而縱剖面坡面效應的研究相對較少,因此本文從縱剖面上的坡面效應進行了系統(tǒng)研究。主要從案例統(tǒng)計、理論推導、數(shù)值模擬(包括離散元變形演化和有限差分法應力場分析)、試驗研究和工程應用5個方面進行了分析研究。主要取得以下幾方面成果:(1)將自然界邊坡分為:直線形坡、凹形坡、凸形坡、階梯形坡,其中階梯形坡為凹形坡和凸形坡組合形成。其坡角和坡面形態(tài)對應關(guān)系為:直線形坡:0 90°;凹形坡:0°180°;凸形坡:0°180°,(和分別為斜坡上、下段坡角)。(2)詳細統(tǒng)計了13個不同坡面形態(tài)邊坡的變形破壞特點,結(jié)果表明:不同坡面形態(tài)邊坡的變形破壞模式與巖層傾角、坡角二者之和有較大關(guān)系。直線形坡傾倒變形主要起始于坡肩部位,易產(chǎn)生傾倒拉裂,并不斷向下和深部發(fā)展;凹形坡傾倒變形主要發(fā)生在坡體上段,以崩塌破壞為主,傾倒變形主要集中在淺表層;凸形坡傾倒變形主要集中在凸出部位,可產(chǎn)生傾倒蠕滑、傾倒崩塌等破壞;階梯形坡在凸點部位易產(chǎn)生壓應力集中,可產(chǎn)生傾倒蠕滑、多級滑動。(3)對Aydan和Adhikary的反傾邊坡穩(wěn)定性計算方法和破裂面界定方法(其假定層間作用力為集中力)進行分析研究后,考慮層間作用力為分布力,修正了巖層破裂計算公式和累進彎折計算經(jīng)驗公式。通過實例計算分析,得出反傾邊坡不同傾倒分區(qū)界限與計算迭代次數(shù)的大致取值關(guān)系。(4)應用上述理論對直線形、凹形、凸形邊坡的穩(wěn)定性進行了系統(tǒng)分析,結(jié)果表明:(1)在巖層傾角、坡角的之和小于90°時,巖層不易形成懸臂梁狀態(tài),斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài),大于90°時即可形成傾倒懸臂梁狀態(tài),則可發(fā)生傾倒變形,且值越大,懸臂長度越長,傾倒變形越易發(fā)生;(2)根據(jù)多次迭代計算所得彎折面,結(jié)合Aydan和Adhikary的傾倒計算基準面對不同坡面形態(tài)邊坡的傾倒分區(qū)界限深度進行了分析研究。(5)采用UDEC離散元模擬了4類坡面形態(tài),以不同巖層傾角與坡角的組合建立了36個模型,詳細分析了各種坡面形態(tài)下,斜坡的變形破壞模式與變形破壞特點;根據(jù)凹形、凸形坡變坡點在不同坡高位置處,建立6個離散元模型,其變形破壞的區(qū)別。(6)采用FLAC有限差分法,根據(jù)4類不同坡面形態(tài)和凹、凸形坡變坡點處于不同高度位置,建立了18個模型,分析了不同坡面形態(tài)下反傾斜坡的應力分布特征。(7)通過底摩擦試驗,對離散元模擬中典型的傾倒變形破壞進行驗證分析,結(jié)果表明:直線形斜坡巖層傾角和坡角均較陡時,可發(fā)生深層傾倒變形,其折斷面呈多級折斷;凹形坡傾倒變形主要在坡體上段,折斷面傾角與下段斜坡坡度接近,可產(chǎn)生傾倒崩塌或傾倒滑移;凸形坡在兩段坡度均較陡時,易發(fā)生深層大規(guī)模傾倒變形。(8)為了驗證本文結(jié)論的正確性,將上述計算方法和分析結(jié)果應用到黃河上游某水電站岸坡和苗尾水電站庫岸區(qū)邊坡進行對比分析,取得了較好的效果。
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU45

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