【摘要】：巖體傾倒變形破壞是層狀巖體在地應(yīng)力、重力、地下水動(靜)水壓力等綜合營力作用下,向臨空方向發(fā)生彎曲,并逐漸向坡內(nèi)發(fā)展的一種變形破壞方式,常見于陡傾的反傾層狀邊坡中。而主要發(fā)生在薄層軟巖邊坡中的延性彎曲類型傾倒變形時效特點明顯,影響范圍廣,且可能誘發(fā)巨型滑坡,對工程威脅巨大。故對反傾薄層巖質(zhì)邊坡傾倒變形發(fā)育的力學(xué)機制及特性進行研究,進而基于運動學(xué)特征研究傾倒變形演化特征對科學(xué)實踐以及工程應(yīng)用都有著重要意義。以西藏玉曲河扎拉水電站壩址區(qū)右壩肩反傾薄層板巖邊坡為例,本文嘗試利用流變理論解釋傾倒變形時效特點,通過懸臂梁流變試驗以及框架模型試驗對傾倒變形力學(xué)機理、演化過程與特征進行研究,進而選取合理指標評價傾倒變形邊坡穩(wěn)定性,獲得的主要結(jié)論如下:(1)反傾層狀邊坡發(fā)生傾倒變形時,其巖層可視為一端固定、一端自由,受均布荷載作用的懸臂梁。采用砝碼堆載形成均布荷載進行彎曲流變試驗后發(fā)現(xiàn):巖梁彎曲流變?nèi)^程可以分為:瞬時變形階段、衰減蠕變階段、穩(wěn)態(tài)蠕變階段以及加速蠕變階段,其中前三個階段均是巖梁彎曲變形的安全階段,而加速蠕變階段是巖梁中性面以上部位裂隙發(fā)育,并由上而下貫通折斷的階段,屬于不安全變形階段。巖梁不同的變形階段可以采用應(yīng)變加速度a作為判別指標進行區(qū)分。結(jié)合滑坡預(yù)警研究相關(guān)成果,本文認為:當a-1.02×10-4/h-2時,巖梁處于衰減蠕變階段;當-1.02×10-4/h-2≤a≤1.45×10-4/h-2時,巖梁處于等速蠕變階段;當a1.45×10-4/h-2時,巖梁發(fā)生加速蠕變。將反傾邊坡視為由多層巖層疊合而成,該結(jié)論可為后續(xù)對傾倒變形邊坡進行穩(wěn)定性評價提供參考。(2)巖梁彎曲流變按照變形性質(zhì)可以分為瞬時彈性及塑性變形、粘彈性與粘塑性變形,此次研究采用虎克體、開爾文體、賓漢體以及一種改進的非線性粘塑性元件串聯(lián)組成的七元件模型來描述其流變特性。經(jīng)特征分析,該本構(gòu)方程在不同應(yīng)力條件下均能較好的描述該階段巖梁彎曲變形行為,同時,對該方程進行曲線擬合得到的相關(guān)系數(shù)也均大于0.94,表明該模型能較好的描述巖梁發(fā)生彎曲流變時的應(yīng)變規(guī)律。(3)基于巖梁彎曲流變本構(gòu)方程,分別以巖梁應(yīng)變值為零及應(yīng)變加速度突破穩(wěn)態(tài)變形階段加速度波動上限值作為傾倒變形發(fā)育及彎折深度判據(jù),進而計算得到了傾倒變形巖層發(fā)育深度L和彎折深度L(5。同時,利用傾倒變形發(fā)育深度大于其彎折深度的特征,對方程系數(shù)進行了討論,結(jié)合發(fā)育深度恒為正的特點,計算得到了數(shù)學(xué)意義上的傾倒變形發(fā)育的巖性組合條件。(4)框架模型試驗為采用運動學(xué)指標研究傾倒變形演化階段提供了數(shù)據(jù)支撐。經(jīng)過地質(zhì)過程的框架模型試驗后發(fā)現(xiàn):對于邊坡整體而言,傾倒變形的演化經(jīng)歷了初始蠕變階段、等速蠕變階段及加速蠕變階段,邊坡整體的失穩(wěn)模式為潛在彎折面貫通而形成大型滑坡;對于處于臨空面淺表層的巖層而言,較易出現(xiàn)的變形破壞為巖梁彎折墜覆破壞,此類破壞也是目前傾倒變形體中最常見的破壞類型,常見于地形上陡緩交界處。采用運動學(xué)指標劃分傾倒變形演化階段有利于預(yù)測變形體發(fā)育趨勢,從而更有針對性地進行傾倒變形穩(wěn)定性評價及破壞預(yù)警。(5)經(jīng)框架式模型試驗后發(fā)現(xiàn),當傾倒變形體處于等速蠕變階段時,其變形加速度并非恒定為零,而是表現(xiàn)為在零點附近波動(a1aa2),一旦斜坡破壞不可控制地加速發(fā)生,其變形加速度將迅速突破波動上限a2�；谶@一現(xiàn)象,本文對位移s、變形速率v及變形加速度a等變形指標進行比選,并選用邊坡變形加速度作為其穩(wěn)定性狀態(tài)判定指標,以aa2作為斜坡傾倒破壞的預(yù)警判據(jù),加速度波動范圍a1與a2可以通過大量的監(jiān)測統(tǒng)計和模擬試驗獲得。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU45

【參考文獻】

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本文編號：2356804