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《成都理工大学》 2005年
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西南地区复杂环境下典型堆积(填)体斜坡变形及稳定性研究

丁秀美  
【摘要】:我国西南地区地处高原东部边缘地带,构造背景复杂,活动断裂发育,高山峡谷地貌特征突出,堆积(填)体斜坡是该地区一种较为常见的斜坡类型。本文结合大量典型堆积(填)体斜坡,遵循堆积(填)体斜坡地质环境复杂性研究→斜坡变形破坏主要控制因素分析→斜坡失稳模式建立→复杂环境下不同成因的堆积(填)体斜坡变形及稳定性评价与预测的技术路线,对西南地区复杂环境条件下典型堆积(填)体斜坡的变形及稳定性特征进行了较为系统的研究,取得了以下创新性成果: (1)在西南地区堆积(填)体斜坡所处地质环境复杂性研究的基础上,通过大量的典型斜坡调查和对比研究,系统地分析和总结了西南地区堆积(填)体斜坡的成因分类、一般特征、变形破坏的控制因素及基本失稳模式,探索了该地区复杂地基、地震、复杂空间分布特征、水库蓄水、锚固作用等复杂环境对堆积(填)体斜坡变形及稳定性的影响机理,采用地质过程分析、极限平衡分析、最危险范围搜索、三维数值模拟等多种手段、结合变形破坏现象及位移监测成果提出了该类斜坡复杂环境条件下的基本变形特征及失稳模式,形成了一套复杂环境条件下该类斜坡变形及稳定性评价的技术和方法体系。 (2)以贵州荔波机场高填方斜坡为例,采用多种手段对复杂地基条件下高填方边坡的变形特征及失稳模式进行了研究。研究表明:块碎石高填方斜坡的变形与原地基形态、地基刚度、及其填筑高度等均呈现出一定的相关性;变形模式主要以竖向变形为主,伴随一定的向坡外的位移;且越靠近坡顶,竖向分量越大,位移矢量角是坡面与原地基夹角的函数,交角越大,位移矢量角也越大。 (3)揭示了高填方斜坡在地震动力作用下变形破坏规律。研究结果表明,坡体在初期主要发生向临空面松动,地表发生隆起或拱起;地震的中后期随着地震波的逐渐衰减,被震动松散的岩土体重力作用下“下落”、压密,且变形范围由坡脚逐渐向上部扩展。 (4)提出了西南地区沟谷型崩塌堆积体斜坡变形及稳定性“空间效应”的概念。在堆积体形成过程分析的基础上,采用地质分析、三维数值模拟、最危险范围搜索等手段研究、分析了该类斜坡变形及稳定性的“收口效应”和“支撑拱效应”,在此基础上提出了该类斜坡的支护建议。 (5)首次将GMD模型运用于蓄水条件下滑坡堆积体斜坡变形及稳定性评价与预测,并与监测结果具有较好的对应性。研究表明:①位移在蓄水后一定时间内缓慢增大,表现出一定的滞后性;蓄水初期,位移主要集中在蓄水位以下,且随着蓄水的进行,位移的量级及高值区的范围逐渐向上部扩展,扩展范围与滑面形态相关。②低水位条件下,位移逐渐趋于稳定,高水位条件下将可能最终趋于缓慢的蠕滑状态。③随着蓄水的进行、应力—形变场不断调整,位移的量级及高值区的范围逐渐向上部扩展。 (6)揭示了锚索对堆积体斜坡变形抑制作用机理。研究表明:施加锚索前相比,堆积体表部主应力有所降低,深部应力集中程度有所增加,主应力向深部发生了一定程度的转移。该现象说明,预应力锚索在松散介质中传递和响应的规律与岩体中相似,可以起到增大正应力和减小下滑力的抗滑作用。 (7)采用可视化编程语言Visual Basic6.0开发了FLAC—3D的前处理程序,解决了三维模型建立的瓶颈问题,并从复杂环境模拟的角度对FLAC—3D进行了深层次的开发。
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