三峡坝址区块状花岗岩高切坡稳定性研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:wjyai333
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随着人类活动空间的不断开发,自然环境受到的影响也不断地加深。块状岩体高切坡的潜在危害性很大,并且其影响因素多而复杂。根据传统的稳定性分析方法和理论的系统总结归纳,对高边坡的破坏模式进行研究,是为了在已分类的高边坡的基础上,按照野外调查资料,能快捷的确定其边坡可能的破坏模式,从而对边坡的作出相对准确的初步评价。并且对其可能产生的破坏面的提供判断依据,从而对工程中的影响因素做出初始判断,这些分析评价对该边坡的初步防治的具有较大的指导意义。本论文作者针对三峡坝址区块状花岗岩高切坡进行稳定性研究,其选题具有很好的社会意义和很高的工程实际意义。   本文通过在湖北宜昌三斗坪等地区的现场调查以及岩质高切坡等资料的收集,较系统的分析了块状花岗岩岩体的工程地质特性,研究了块状花岗岩结构面的地质特征和几何特征,研究结构面对边坡稳定性的影响,并据此对岩质边坡进行分类,从而更系统的认识岩质边坡的结构特征,详细描述岩质边坡变形破坏的过程和结构面的关系,基于此,进一步对块状花岗岩岩体受到破坏模式进行研究,论文以三峡坝址区秭归港的某一边坡作为工程实例进行岩体变形破坏模式分析,根据相应的破坏判据准则对边坡进行稳定性分析,并运用离散单元法进行变形破坏的数值模拟,对比实际监测数据来验证该边坡稳定性分析的可靠性。   岩质高切坡是同时受自然应力和人工活动的双重影响,而它的稳定性影响因素自然也是多方面的,并且各种因素间相互作用,这些都使得边坡稳定性的研究是复杂的。在众多影响因素中,岩质边坡的岩体结构为其稳定性的控制作用。块状花岗岩岩体中存在众多不连续面,而且这些不连续结构面从各种方面影响着岩体的力学行为。而且在岩质边坡的稳定性评价中重点之一就是合理的确定结构面的抗剪强度。结构面作为岩体结构的要素之一也是其控制要素,它是由具有一定的厚度某物质充填,不同于一般意义的几何面。它的存在往往也能决定了岩体的类型以及岩体破坏模式的种类。对结构面我们通常按照它的成因分类、实用分类、规模分级等来进行分类,然后在分类的基础上提出破坏准则判据。   目前所提到的稳定性分析方法有很多,如自然历史成因分析法、工程类比法、图解法、SMR法和边坡性分析数据库,以及极限平衡分析法和数值分析方法等。本文对各种方法进行对比分析,找出适合用于块状花岗岩的分析方法。对块状花岗岩高边坡的破坏模式主要有蠕滑-拉裂变形破坏、滑移-剪切变形破坏、滑移-压裂破坏和弯曲-拉裂倾倒破坏。岩体的破坏是基于岩石的破坏来考虑的。破坏判据又称强度准则或强度判据,是用来表征岩石破坏的条件,说明在岩石中的任意一点的应力应变达到某一极限时产生破坏。目前理论上的岩石强度破坏准则有理论强度准则和经验准则。   本文是通过赤平投射影法来判断块状花岗岩岩体的破坏模式,并用块体理论进行稳定性分析。最后采用适用于模拟结构面的离散单元法来进行数值模拟,验证前两种方法分析得出的结论的可靠性。而离散单元法(Distinct Element Method)是20世纪70年代开始出现的一种崭新的岩土工程数值模拟方法。随着计算机科学的发展,离散单元法也有了长足的发展,已经成为解决岩土力学问题的一种重要的数值模拟方法。由于工程岩体结构的不连续性,所形成的岩石块体运动和受力情况多为几何和材料非线性问题,而离散单元法充分考虑了岩体结构的不连续性来解决节理岩石力学问题。   对岩质边坡的稳定性进行评价后,根据其边坡的物理力学特性和稳定性分析结果,对高边坡进行防护工程方案选择,最后采取锚固技术,其中包括锚杆(索)、锚索地梁、喷锚加固以及网喷等方法进行防护。
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