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秦岭变质岩区岩体结构特征及公路边坡稳定性研究

贺汇文  
【摘要】: 秦岭山区是变质岩分布广泛、出露较全的典型地区。变质岩地区岩体的特殊性质,对公路边坡的稳定性构成不同程度的影响,制约着公路的施工与安全运营。分析变质岩地区边坡变形破坏的主控因素,查明变质岩边坡岩体变形破坏机制和可能的破坏方式,提出稳定性评价方法,对制订合理的边坡设计与处治方案以及有效地防治边坡地质灾害,具有重要的理论意义和实用价值。本文以秦岭变质岩地区公路边坡岩体结构特征研究为出发点,以大地构造学、变质岩岩石学、岩体结构理论为主线,采用现场调查、室内与现场试验、理论分析和数值模拟相结合等方法,对秦岭山区变质岩体岩体结构特征及公路边坡稳定性进行了系统的研究。 取得的主要研究成果如下: (1)运用大地构造学的理论与方法,对秦岭变质岩岩体的沉积建造、变形-变质和后期改造进行了研究,提出了变质岩岩体物质受秦岭地槽的演化控制体系,认为陆内造山运动是岩体变质—变形的重要过程,是控制岩体结构的基本形式,为进一步分析变质岩边坡岩体结构特点奠定基础。 (2)运用变质岩岩石学研究理论,借助岩矿鉴定对秦岭地区变质岩的特征进行了研究,将秦岭变质岩按照岩相、结构及基本力学性质归纳为4大类12亚类岩组。 (3)在现场地质调查的基础上,从岩体结构与工程地质意义出发,对变质岩体结构面按照区域规模进行了系统分级,共分为5个级别,并对边坡稳定性起控制作用的Ⅲ、Ⅳ级结构面特征进行了详细的研究,认为结构面的分布规律和赋存状态是变质岩边坡结构的重要影响因素。 (4)在对结构面、结构体进行系统研究的基础上,针对变质岩岩体边坡的特点提出了变质岩边坡的岩体结构分类,共分为4大类9个亚类,其中最为普遍的是层状结构和散体结构类型。 (5)首次对秦岭变质岩区发育的糜棱岩化千枚岩的物理力学性质进行了系统的物理力学试验研究,得到了岩石的全应力应变曲线,并分析了岩石变形破坏的类型与机理,获得了糜棱岩化千枚岩的变形与力学参数。结果表明,变质岩的力学性质受变质过程中岩石微结构的影响明显,测试结果离散度大,平行与垂直面理方向力学性质差异较大。 (6)归纳总结了变质岩公路边坡变形破坏的分布规律和影响因素。通过对秦岭地区大量的公路边坡调查分析,结合变质岩公路边坡岩体结构、坡体结构、岩石组合特征以及风化特征等,在详细分析边坡变形破坏影响因素的基础上,提出了系统的变质岩公路边坡变形破坏模式。 (7)在系统总结变质岩区边坡岩性、岩体结构、边坡角、破坏模式等后,提出变质岩区公路边坡的综合评价标准。以典型变质岩公路边坡的稳定性进行分析为例,采用结构分析、定量评价以及应力—应变分析的方法,建立了变质岩公路边坡稳定性分析-计算的技术思路。


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