本文選題：反傾層狀巖質(zhì)邊坡 + 懸臂梁極限平衡模型�。� 參考：《中國地質(zhì)大學》2013年碩士論文

【摘要】：反傾層狀巖質(zhì)邊坡是指邊坡走向與巖層走向近于平行,而傾向相反的層狀邊坡。就邊坡的結(jié)構(gòu)而言,反傾邊坡應屬于最穩(wěn)定的類型。但隨著人類工程活動的日益頻繁及范圍的擴大,在國內(nèi)外的水利水電、礦山、鐵路、城市環(huán)境災害等方面都出現(xiàn)了大量反傾向邊坡失穩(wěn)破壞的災難性事故。這使得人們逐步認識到研究這種廣泛存在的反傾向巖體邊坡的影響因素及其變形機理的必要性和緊迫性。一般認為,反傾邊坡破壞是由于巖層彎曲傾倒變形產(chǎn)生拉破壞所致。但在野外調(diào)查觀測中發(fā)現(xiàn),大量反傾邊坡前緣都有剪切破壞現(xiàn)象。弄清楚反傾邊坡破壞面如何形成是建立反傾邊坡合理力學分析模型的基礎(chǔ),而模型的合理性直接影響到后續(xù)研究結(jié)果的全面性和正確性；其次,在已有的反傾邊坡影響因素研究中,僅對影響因素與邊坡反傾變形的關(guān)系進行簡單的相關(guān)性統(tǒng)計分析與定性描述,未對統(tǒng)計結(jié)果進行過較為深入的成因分析。影響因素分析是變形機理研究的基礎(chǔ),其分析的深入程度直接關(guān)系到對邊坡反傾變形機理的認識程度。 鑒于此,本文在目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,通過野外現(xiàn)象觀測、彈塑性力學分析等,提出破壞面的形成機制應是彎曲拉裂和壓縮剪切共同作用的觀點,并在此基礎(chǔ)上建立了懸臂梁極限平衡力學分析模型。接著,選取了反傾邊坡主要內(nèi)部因素(巖層傾角、坡角、坡高、層厚、層間力學參數(shù)、巖層力學參數(shù))為分析對象,以力學分析模型為主,對應的數(shù)值模型為輔助,對均質(zhì)等厚反傾層狀巖質(zhì)邊坡傾倒變形進行了較為深入的影響因素分析與機理研究,并將研究成果運用到實例當中,具有一定的理論意義與應用價值。 本文主要研究內(nèi)容及成果如下： (1)反傾層狀巖質(zhì)邊坡破壞面形成機制研究。在目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,本文圍繞著“懸臂梁極限平衡分析模型”進行了研究,通過野外現(xiàn)象觀測、彈塑性力學分析等,分析出由于反傾邊坡不同部位的變形幾何空間條件不同,決定了反傾邊坡不同部位破壞模式的不同。破壞面以下可認為固定無變形,破壞面以上有不同程度的變形。通過設(shè)定基準面,再根據(jù)力學分析結(jié)果不斷修改基準面位置和形狀,最終可以確定破壞面的位置。在基準面以下,可認為巖層變形幾何空間完全受限,隨著圍壓增大,地應力集中：在基準面處,巖層變形幾何空間局部受限,只可能發(fā)生剪切破壞；在基準面以上,當σ1≤1/2σc時,巖層只可能發(fā)生拉破壞,當σ11/2σc吒時,巖層更可能發(fā)生剪切破壞。最后提出破壞面的形成機制應是彎曲拉裂和壓縮剪切共同作用的觀點。 (2)均質(zhì)等厚反傾層狀巖質(zhì)邊坡力學分析模型研究。在對附加彎矩、層間應力、層間摩擦力以及剪切破裂角作出了一些合理的假設(shè)后,建立了計算模型,并進行了實例驗證。模型的計算結(jié)果表明：破壞區(qū)大體分為滑移區(qū)、傾倒區(qū)和傾倒變形影響區(qū)。破壞區(qū)大小由坡角、巖層傾角、坡高共同決定。[α-(90°-β)-(45°-φ/2-δ)]×h0時,破壞區(qū)才存在,才可能發(fā)生變形破壞。巖層變形的主動力來源于重力場,簡化估算時可僅考慮重力；巖層間正壓力對巖層發(fā)生的破壞模式有主要控制作用；層間摩擦力的作用相當于給巖層增加一個抗彎力矩,層厚或?qū)娱g摩擦力較大時該作用往往不可忽略。對邊坡層間應力的簡化導致基準面上剪切破壞深度l剪大多情況下都不存在(無解),說明這一簡化雖能滿足大部分情況,但存在一定的局限性。 (3)均質(zhì)等厚反傾層狀巖質(zhì)邊坡傾倒變形影響因素研究。根據(jù)設(shè)計的分析方案,利用建立的模型對影響反傾邊坡傾倒變形的內(nèi)部因素(巖層傾角、坡角、坡高、層厚、層間力學參數(shù)、巖層力學參數(shù))進行了因素分析。分析結(jié)果表明：隨著巖層傾角增大,坡頂最大傾倒變形量增大,變形影響區(qū)域增大,傾倒變形難易程度呈現(xiàn)難——易——難的變化,可將區(qū)間(60,70)作為優(yōu)勢巖層傾角的范圍,巖層傾角小于30。或大于85。時對應的彎曲作用非常小;隨著坡角增大,傾倒變形量增大,變形影響區(qū)域增大,傾倒變形難易程度從難到易,坡角小于350時對應的彎曲作用非常小；隨著坡高增大,邊坡總體規(guī)模增大,傾倒變形量增大,變形影響區(qū)域增大,傾倒變形難易程度從難到易；隨著巖層厚度、層間參數(shù)或巖層參數(shù)的增大,抗傾倒變形的能力增強,傾倒變形影響深度增大,傾倒變形量減小,變形影響區(qū)域增大,傾倒變形難易程度從易到難。層間參數(shù)的增大使得層面的作用相對減弱,反傾邊坡整體性增強。巖層參數(shù)的增大使得巖層自身的抗拉強度、抗剪強度、抗變形能力都提高,自身抗彎能力增強,但還是受到了層間裂隙的影響,變形量較同形同質(zhì)的塊狀邊坡大,整體性差。 (4)均質(zhì)等厚反傾層狀巖質(zhì)邊坡傾倒變形機理實例研究。傾倒變形的大小取決于作用在巖層上使巖層產(chǎn)生彎曲變形的分力、可能彎曲的巖層長度以及巖體受到的抗彎作用或本身的抗彎能力。巖層傾角、坡角、坡高、層厚、層間力學參數(shù)、巖層力學參數(shù)等主要內(nèi)部因素通過影響以上三者來影響傾倒變形。邊坡的形態(tài)特征(坡角、坡高)僅改變可彎曲巖層的長度。巖層傾角決定的是巖層力的分解(比例)和同等邊坡形態(tài)情況下可能彎曲的巖層長度,通過影響彎曲作用(力矩值)來影響邊坡的傾倒變形。巖層厚度決定巖層裂隙的密度,且對抗彎力矩有影響。層間力學參數(shù)決定邊坡的整體性,同時與巖層厚度一起決定抗彎力矩(巖層受到的抗彎作用)。巖層力學參數(shù)決定的是巖層自身的抗彎能力和巖層自身的完整性,對巖層自身的抗變形、抗拉、抗剪能力有影響。運用懸臂梁極限平衡模型和傾倒變形機理分析可知,硝洞槽-鄭家大溝岸坡本身具備利于傾倒變形發(fā)生的基礎(chǔ)條件且已經(jīng)存在一定程度的傾倒變形,并在以水庫蓄水為主,以及邊坡開挖等外部因素的影響下,總體表現(xiàn)出前部由于受到兩個誘發(fā)因素作用而傾倒變形增大并出現(xiàn)局部傾倒破壞,牽引整個岸坡從前到后發(fā)生傾倒變形的變形機理。通過實例,證明了本文提出的均質(zhì)等厚反傾層狀巖質(zhì)邊坡傾倒變形機理的實用性和正確性。
[Abstract]:In the field investigation and observation , it is found that the failure of the reverse inclined slope is the foundation of establishing a reasonable mechanical analysis model of the inverted slope , and the rationality of the model directly affects the completeness and correctness of the subsequent research results .
Secondly , in the study of the influence factors of the existing anti - tilt slope , only a simple correlation statistical analysis and qualitative description of the relation between the influencing factor and the slope collapse deformation are carried out , and the statistical results are not deeply analyzed . The influence factor analysis is the basis of the research of the deformation mechanism , and the degree of penetration of the analysis is directly related to the degree of understanding of the anti - tipping deformation mechanism of the slope .

On the basis of the present research situation at home and abroad , this paper puts forward the viewpoint that the formation mechanism of the damage surface should be the joint action of bending crack and compression shear through field observation , elastic - plastic mechanical analysis and so on . Then , the main internal factors ( rock slope , slope angle , slope height , layer thickness , inter - layer mechanical parameter and rock stratum mechanics parameter ) of the anti - tilt side slope are selected as the analysis objects , and the analysis and mechanism research is carried out on the basis of the mechanical analysis model and the corresponding numerical model , and the research results are applied to the examples , and have certain theoretical significance and application value .

The main research contents and results are as follows :

( 1 ) Research on the formation mechanism of anti - tilt layered rock slope failure surface . Based on the present research situation at home and abroad , this paper studies the damage pattern of different parts of the reverse inclined slope based on the field observation , elastic - plastic mechanics analysis and so on .
Above datum level , when 蟽1 鈮，

本文編號：1918371