本文關鍵詞：理縣基地千枚巖斜坡傾倒變形及失穩(wěn)機理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：國內近30年的工程實踐表明,傾坡內和近直立層狀斜坡往往發(fā)生傾倒模式的變形失穩(wěn),其中演化為大型、巨型深層滑坡的例子并不鮮見,成為制約水電工程建設和地質災害防治的關鍵問題。目前對于該類變形失穩(wěn)模式尚缺乏系統(tǒng)的總結,斜坡傾倒變形失穩(wěn)的條件不甚清楚,傾倒失穩(wěn)的判據(jù)也尚未建立。理縣理論研究基地地處川西北高山峽谷區(qū),地質災害頻發(fā),河流兩岸發(fā)育大量傾倒體與傾倒堆積體,為開展理論研究提供良好條件。通過研究區(qū)已有地質資料收集和現(xiàn)場工程地質調查,查明斜坡變形失穩(wěn)前斜坡坡形特征、坡體結構特征、巖體結構特征及傾倒變形破壞特征,初步建立斜坡地質原型。通過變形破壞現(xiàn)象分析,建立研究區(qū)斜坡傾倒失穩(wěn)“概念模型”。依據(jù)室內巖石物理力學試驗結果,結合巖體結構特征,開展研究區(qū)巖體質量評價。在此基礎上,分別運用底摩擦試驗和離散元模擬手段對斜坡變形失穩(wěn)“概念模型”進行分析驗證,深化對斜坡傾倒變形失穩(wěn)機理的認識。主要認識和成果如下:⑴西山村斜坡具有頂平、上緩、下陡的坡形特征,以海拔1800m為界,上部為緩坡段,平均坡度在28-32°,下部陡坡段可劃為極陡坡段和稍緩坡段。野外測量及勘探表明,陡坡段坡高330-360m之間,平均坡度大于40°;陡坡段下部極陡坡段,坡度70-80°,高差100-120m。⑵西山村斜坡為陡傾坡外層狀結構軟巖斜坡,以千枚巖、炭質千枚巖為主,夾少量石英、灰?guī)r等硬巖。基巖產狀N80-90°E/SE∠80-86°,河流走向近東西向,位于河流左岸凹岸一側。發(fā)育四組構造節(jié)理,千枚巖片理面發(fā)育,層厚3-5cm,呈薄層狀巖體結構。⑶現(xiàn)場調查和室內統(tǒng)計分析顯示,滑坡體不同海拔高程巖體傾倒方向和傾倒程度呈明顯差異,自下而上依次劃為四個分區(qū)。坡腳位置A區(qū)巖體傾倒方向S10-20°W;B區(qū)域后緣以海拔2300-2350m左右為界,傾倒方向為S50-60°W;C、D區(qū)域的傾倒方向大致相似,均為N60°W。鉆孔資料揭示,滑坡體底滑面發(fā)育深度呈規(guī)律性的“深-淺-深”變化�；麦w中下部右側邊界為一剪切擠壓破碎帶,顯示滑坡體在該處位移方向與右側邊界走向以較大角度相交。⑷依據(jù)各分區(qū)巖體傾倒變形破壞特征的差異,結合研究區(qū)工程地質環(huán)境條件,分析建立斜坡變形失穩(wěn)的“概念模型”。西山村斜坡的變形失穩(wěn)機制為在特殊的坡形和坡體結構條件下,受自重應力長期作用,坡腳首先傾倒失穩(wěn),牽引上部斜坡逐級傾倒失穩(wěn)。伴隨挽近期以來河谷快速下切,前緣臨空條件良好,坡腳位置應力集中程度增加,在坡腳內部形成一最大剪應力增高帶。受千枚巖長期強度控制,坡腳最大剪應力增高帶附近巖體首先發(fā)生塑性屈服。受斜坡坡體結構和巖體結構特征控制,下部陡坡段巖體發(fā)生彎曲傾倒變形。隨著下部巖體彎曲傾倒程度的加大,巖體風化卸荷程度加深,巖體物理力學特性進一步弱化,起到加劇變形失穩(wěn)的作用,最終彎曲巖層在根部張裂縫發(fā)育部位發(fā)生折斷。隨著傾倒折斷巖層的增多,傾倒折斷面逐漸成為坡體內部的控制性弱面,斜坡的變形模式由彎曲-拉裂轉化為滑移拉裂,傾倒折段帶發(fā)育為潛在的滑移面。最終坡腳巖體沿該面滑移失穩(wěn)。坡腳斜坡失穩(wěn)對上部斜坡同時具有臨空和卸載效應,牽引上部斜坡進一步變形,發(fā)生多級失穩(wěn)破壞。⑸直接剪切試驗顯示,千枚巖的力學特性與片理面方位密切相關,平行片理面剪切時,破壞面相對平整,抗變形和強度特性明顯弱化。單軸抗壓試驗表明,千枚巖的破壞模式主要為拉破壞,飽和單軸抗壓強度54Mpa,屬于較堅硬巖。結合研究區(qū)巖體結構特征,預估體積節(jié)理數(shù)JV為30-44條/m3,巖體較破碎,巖體完整性系數(shù)Kv取0.216,依據(jù)《工程巖體分級標準》、《水利水電工程地質勘察規(guī)范》,巖體基本質量指標BQ=279,圍巖總評分T’=41.64,確定研究區(qū)微新巖體為Ⅳ類巖體,強風化巖體為Ⅴ級巖體。⑹根據(jù)相似理論建立底摩擦物理試驗模型,通過坡腳開挖模擬河谷快速下切。試驗表明,在上述坡形和坡體結構條件下,坡腳首先發(fā)生彎曲傾倒失穩(wěn),首次傾倒失穩(wěn)后緣邊界在海拔1950m附近,傾倒體發(fā)育深度150m左右。坡腳變形失穩(wěn)對上部斜坡具有卸荷和臨空效應,斜坡變形失穩(wěn)具有多級特征。⑺離散元數(shù)值模擬表明:(1)河谷快速下切導致斜坡應力場重分布,坡腳處應力集中,最大主應力量值20-30Mpa,最小主應力量值0-5Mpa,應力差增大,坡腳內部形成一最大剪應力增高帶。巖體發(fā)生卸荷回彈,回彈變形不均勻導致巖層沿陡傾片理面發(fā)生剪切錯動,改造片理面。從巖體應力和應變的角度來看,河谷下切后坡腳巖體力學環(huán)境條件發(fā)生明顯惡化,成為整個斜坡易于變形失穩(wěn)的部位。(2)隨迭代運算次數(shù)增加,陡坡段巖體發(fā)生彎曲變形,彎曲變形集中在陡坡段。監(jiān)測結果表明,傾倒體水平發(fā)育深度在120m左右,4號測線處發(fā)育深度有所減小,為60-120m。傾倒體豎直發(fā)育深度在120-150m之間,在5號和6號測線處為60-120m。后緣邊界在海拔1900m左右。(3)陡坡段傾倒失穩(wěn)巖體的開挖模擬表明,陡坡段傾倒失穩(wěn)對上部斜坡變形具有臨空和卸荷效應,其影響范圍大致在高程2150-2250m以下,與現(xiàn)場調查結果較一致。斜坡進一步變形主要集中在該高程范圍以下,說明原型斜坡變形失穩(wěn)機制為下部陡坡段首先失穩(wěn),牽引上部斜坡逐級失穩(wěn),變形失穩(wěn)過程呈多級發(fā)育特征。
【關鍵詞】：坡形 坡體結構 應力分異 彎曲傾倒 多級失穩(wěn)
【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】：TV223
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 前言12-29
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義12-13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-26
• 1.2.1 巖質斜坡傾倒變形失穩(wěn)案例13-19
• 1.2.2 巖質斜坡傾倒變形分類19-23
• 1.2.3 巖質斜坡傾倒變形失穩(wěn)影響因素研究現(xiàn)狀23-24
• 1.2.4 巖質斜坡傾倒變形失穩(wěn)機制研究方法24-26
• 1.3 研究內容、思路和技術路線26-29
• 1.3.1 研究內容26-27
• 1.3.2 研究思路及技術路線27-29
• 第2章 研究區(qū)環(huán)境地質條件29-39
• 2.1 區(qū)域環(huán)境地質條件29-33
• 2.1.1 區(qū)域地形地貌29-30
• 2.1.2 區(qū)域構造背景30-32
• 2.1.3 新構造運動及地震32-33
• 2.2 研究區(qū)工程地質環(huán)境條件33-39
• 2.2.1 氣候水文33-34
• 2.2.2 地形地貌34-36
• 2.2.3 地層巖性36
• 2.2.4 地質構造36-37
• 2.2.5 水文地質條件37-39
• 第3章 西山村斜坡傾倒變形失穩(wěn)機制研究39-59
• 3.1 斜坡結構特征39-49
• 3.1.1 地形線的確定39-46
• 3.1.2 坡體結構特征46-49
• 3.2 研究區(qū)滑坡結構特征49-56
• 3.2.1 滑體結構特征49-54
• 3.2.2 滑帶特征54-56
• 3.3 西山村斜坡傾倒失穩(wěn)機制定性分析56-59
• 3.3.1 主要影響因素分析56-57
• 3.3.2 西山村斜坡變形失穩(wěn)“概念模型”建立57-59
• 第4章 巖體物理力學特性試驗研究59-70
• 4.1 巖體物理力學特性研究59-64
• 4.1.1 塊體密度與含水率試驗59-60
• 4.1.2 巖石單軸壓縮試驗60-62
• 4.1.3 巖石直剪試驗62-64
• 4.2 研究區(qū)巖體質量評價64-70
• 4.2.1 工程巖體分級65-68
• 4.2.2 研究區(qū)巖體力學參數(shù)取值68-70
• 第5章 西山村斜坡傾倒失穩(wěn)機理底摩擦試驗研究70-78
• 5.1 試驗方案70-72
• 5.1.1 試驗目的70
• 5.1.2 試驗原理70-72
• 5.2 模型設計及試驗72-74
• 5.2.1 模型設計72-73
• 5.2.2 試驗步驟73-74
• 5.3 試驗結果分析74-78
• 第6章 西山村斜坡傾倒失穩(wěn)機理數(shù)值模擬研究78-98
• 6.1 離散元數(shù)值模擬思路及方案78
• 6.2 計算模型建立78-81
• 6.2.1 幾何模型建立79
• 6.2.2 模型介質類型與參數(shù)選取79-80
• 6.2.3 網(wǎng)格化與邊界條件80-81
• 6.3 陡坡段河谷形成過程中斜坡演化特征分析81-86
• 6.3.1 斜坡應力場演化特征81-82
• 6.3.2 斜坡變形特征82-86
• 6.4 斜坡變形失穩(wěn)過程及機制模擬分析86-96
• 6.4.1 坡腳變形失穩(wěn)過程及機制分析86-93
• 6.4.2 坡腳傾倒失穩(wěn)對上部斜坡影響分析93-96
• 6.5 小結96-98
• 結論98-100
• 致謝100-101
• 參考文獻101-104
• 攻讀碩士學位期間取得的學術成果104

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本文編號：294857