开挖诱发含顺倾软弱层的节理岩质边坡变形破坏模式研究

论文摘要

含顺倾软弱层的节理岩质边坡在外部扰动作用下极易失稳,进而可能造成巨大的经济损失与人员伤亡。开挖不仅直接降低了开挖面周围的支护力,还会引起边坡的应力重分布、应力分异、应力集中等效应,已经成为目前触发滑坡的常见因素。本文以戒台寺II边坡为工程依托,对开挖作用下含顺倾软弱层的节理岩质边坡的变形破坏模式进行了研究。在分析既有地质资料的基础上,通过高密度电法与钻探法相结合,查明了边坡的结构特征;通过现场节理信息调查与钻探岩心分析,基于Hoek-Brown经验准则确定了节理砂岩的抗剪强度、弹性模量及抗拉强度,采用大型剪切试验获得了软弱碳质泥岩的抗剪强度;最后,采用FLAC3D软件对边坡的开挖过程进行了三维数值模拟,分析了边坡的变形、塑性区、应力及稳定系数随开挖过程的变化特征,得到以下结论:（1）边坡在开挖作用下的变形破坏模式与坡体结构密切相关,其变形破坏主要受断层及碳质泥岩夹层控制,开挖导致的碳质泥岩夹层出露及卸荷回弹效应,是诱发滑坡的直接原因,且第5级、第7级与第9级坡面的开挖对于边坡稳定性的影响较大。（2）边坡在开挖作用下表现为沿多级碳质泥岩夹层的牵引破坏模式。前缘坡体由于软弱夹层的暴露及卸荷回弹效应,发生滑动变形,进而牵引后缘坡体滑动。整个滑坡体以3个拉张裂缝为界分为4个滑块,且每个滑块都以碳质泥岩夹层为主要滑动面。这种变形破坏模式为后续的加固措施设计提供了依据,同时可为类似的边坡工程提供参考。（3）提出的加固部位与加固时机优化了边坡的加固设计方案。采用“预应力锚索+锚索抗滑桩”的组合加固措施可以有效防止该类边坡发生大规模的变形破坏。断层与碳质泥岩夹层应作为重点控制对象。坡体开挖前,建议在出露于地表的F2断层附近、第4级与第8级坡面分别布置一排锚索抗滑桩来补偿开挖体对边坡的支撑作用;坡体开挖过程中,建议在第3级、第4级、第7级与第8级坡面设置预应力锚索进行主动加固,使其与锚索抗滑桩组成联合加固措施,共同抵抗沿碳质泥岩夹层的滑动推力。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 耿招

导师: 张彬

关键词: 岩质边坡,变形破坏模式,节理岩体,软弱夹层,开挖扰动

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: TU457

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000921

总页数: 75

文件大小: 5872K

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