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《中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所)》 2010年
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巴东组软岩边坡岩体工程特性及破坏机理研究

卢海峰  
【摘要】: 本文以依托工程—沪蓉西高速公路为研究背景,从巴东组软岩边坡岩体结构特点入手,通过一系列室内和现场试验对巴东组软岩边坡岩体的工程特性进行了系统的分析和研究,在此基础上分别对巴东组软岩两种典型的破坏形式边坡—缓倾顺层边坡和反倾边坡的破坏机理进行了分析探讨,得出了巴东组软岩边坡岩体的工程特性方面规律,提出了两类典型边坡的主要破坏机理和破坏模式。论本文主要内容和结论如下: (1)通过对依托工程全线巴东组软岩破坏边坡的统计,得出该区域巴东组软岩边坡的主要破坏模式可分为顺层滑动破坏和反倾破坏两种,顺层破坏边坡的岩层倾角主要集中在10~20°之间,属于缓倾顺层滑动破坏;而反倾破坏边坡的岩层倾角主要在50~70°之间。针对两类主要破坏模式,通过对典型破坏边坡调查分析,发现无论是缓倾顺层边坡还是反倾边坡,其稳定性及破坏模式与巴东组软岩特殊的岩体结构和力学特性密切相关,尤其是岩层中普遍存在的软弱夹层,是边坡稳定性的控制因素。 (2)依据孙广忠岩体结构分类方案,结合巴东组软岩自身特点,将巴东组软岩边坡结构定为层状板裂结构,并将其岩体细化为碎裂结构、断续结构和散体结构三个亚类,对各亚类基本特征进行相关的试验分析。通过试验分析,对碎裂结构紫红色粉砂质泥岩和断续结构青灰色泥岩的崩解特性及崩解机理进行了探讨,指出两种岩体分属“吸附—楔裂性崩解”和“水化—分散(膨胀)性软化、崩解”,并对散体结构层间错动带的膨胀特性进行研究,研究表明该层膨胀特性不是特别明显,在边坡稳定性分析中可以不予考虑。 (3)进行了室内三轴压缩试验,试验结果表明水的介入对巴东组软岩强度和变形特性有显著影响,选用孙广忠提出的弹性碎裂结构岩体变形本构模型对破坏前岩体的应力—应变规律进行拟合分析,分别得到了自然状态和饱水状态下考虑结构面闭合变形的弹性本构方程。通过原位压缩试验,得到了不同矿物组成的巴东组软岩变形特性以及循环荷载作用下的残余变形特性,并对荷载作用下岩体内部弹性应力分布及位移影响深度进行了探讨,得出了相关结论,为边坡破坏机理及加固处置技术研究提供理论依据。在原位压缩模量试验的基础上对巴东组软岩进行了现场压缩流变试验,试验结果显示巴东组软岩流变变形较明显,在边坡长期稳定性研究中不容忽视,为此,以孙广忠提出的粘弹性碎裂岩体本构模型为基础,得到了巴东组软岩考虑结构面闭合变形的流变本构模型,为边坡长期稳定性研究提供了理论支持。 (4)通过室内直剪试验对巴东组软岩边坡岩体中普遍存在的泥化夹层的剪切强度特性进行了分析,结果表明随着含水率的增加,泥化夹层的抗剪强度明显降低,其中内摩擦角φ值降低尤为明显。结构面室内夹泥试验表明,随着泥化夹层厚度的增加,含泥结构面的抗剪强度指标逐渐降低。 (5)基于独立块体安全系数表达式和考虑结构面闭合变形的自定义本构模型,对巴东组软岩缓倾顺层边坡破坏机理进行了分析,得出巴东组软岩缓倾顺层边坡的破坏是从坡脚开挖开始到软弱结构面由等速蠕变到加速破坏的渐进过程,期间伴随着坡脚岩体的崩解软化、节理裂隙的扩展延伸和地表水沿裂隙下渗软化潜在滑动面等多方面因素共同作用的结果。从破坏模式来看,该类边坡属于“推动—牵引组合”破坏,坡前一般处于推动区,坡脚对推动区起到一定阻挡作用,一旦坡脚被开挖或者长期风化崩解使其丧失抗滑作用,边坡将发生推动滑移,而且后缘牵引区也将出现新的稳定性问题,可见其破坏过程是前缘和后缘块体共同作用相互协调的结果。 (6)在D.P.Adhikary和A.V. Dyshin悬臂梁弯曲极限平衡分析模型的基础上,经过分析推导,对其折裂面形式、层间粘聚力的影响和各层岩体重度等方面问题进行修正,得到了改进的悬臂梁极限平衡模型,提出了以各层位剩余不平衡力作为分析反倾边坡稳定性标准的新方法,并对边坡稳定性各影响因素进行了分析研究,得出的结论和规律更符合工程实际,对该类边坡的设计施工具有指导意义。 (7)基于改进的悬臂梁极限平衡模型计算和离散元数值模拟分析,对依托工程中典型反倾高边坡破坏过程进行了分析探讨,结合边坡开挖影响分析和层间错动带影响分析,得出巴东组软岩反倾边坡的破坏模式为“倾倒—滑移—弯曲”模式,层间错动带以及边坡中部岩体是边坡破坏的起始点,坡脚对边坡稳定性具有十分重要的作用,这三部分在巴东组软岩反倾边坡加固和防护过程中应重点对待。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU457

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【引证文献】
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1 张家铭;刘宇航;罗昌宏;申思然;;巴东组紫红色泥岩三轴压缩试验及本构模型研究[J];工程地质学报;2013年01期
【参考文献】
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1 朱平,黄思静,李德敏,刘援朝;粘土矿物绿泥石对碎屑储集岩孔隙的保护[J];成都理工大学学报(自然科学版);2004年02期
2 袁建议,陈洪凯,翁其能,王凯;重庆云阳五峰山滑坡的特性与综合治理[J];重庆交通学院学报;2002年01期
3 吴国雄,张斌,杨应信,程强;西部红层软岩地质特性及其对路基结构稳定性的影响[J];重庆交通学院学报;2004年06期
4 周健;郑义国;李洪祥;;奉节长江大桥南桥头高边坡治理[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2007年S1期
5 陈洪凯;唐红梅;;三峡库区大型滑坡发育机理[J];重庆师范大学学报(自然科学版);2009年04期
6 冯永能;周成涛;;云阳张飞庙滑坡成因机制与稳定性分析[J];城市勘测;2009年03期
7 张加桂;三峡库区巫山县新城址巴东组三段形成的大型复杂滑坡特征及成因机制[J];地球学报;2001年02期
8 吴树仁,韩金良,石菊松,张永双,何锋,董诚;三峡库区巴东县城附近主要滑坡边界轨迹分形分维特征与滑坡稳定性关系[J];地球学报;2005年05期
9 韩爱果,聂德新;岩体结构研究中统计区间长度的确定[J];地球科学进展;2004年S1期
10 王子忠;红层软岩隧洞围岩变形破坏机制研究[J];地球科学进展;2004年S1期
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1 胡立山;王国耀;;湖北省三峡库区地质灾害防治对策与建议[A];湖北省三峡库区地质灾害防治工程论文集[C];2005年
2 滕伟福;杨冬英;吴益平;;巴东库段红层地层(T_2b~2)中的滑坡机理与防治对策研究[A];湖北省三峡库区地质灾害防治工程论文集[C];2005年
3 周明杰;王长城;王会壮;;论黄土坡滑坡区滑坡与塌岸防治工程质量检测及见证取样[A];湖北省三峡库区地质灾害防治工程论文集[C];2005年
4 曲永新;;中国东部膨胀岩的地质分类及其分布规律的研究[A];中国岩石力学与工程学会第三次大会论文集[C];1994年
【共引文献】
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1 冯君,吕和林,李安洪;顺层岩质边坡稳定性影响因素分析[J];四川建筑科学研究;2005年04期
2 钟卫;周德培;杨涛;冯君;;顺层岩石高边坡在卸荷条件下失稳长度的确定[J];四川建筑科学研究;2008年05期
3 苏立海;李婉;李宁;;反倾层状岩质边坡破坏机制研究——以锦屏一级水电站左岸边坡为例[J];四川建筑科学研究;2012年01期
4 杨为民,李占强,周治安;岩体结构面对巷道工程稳定性影响的初步研究[J];安徽地质;1994年03期
5 彭玲,章劲松,孙东根;用数值分析方法求解材料的最大干密度和最佳含水量[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年03期
6 张平;吴昊;;地下水非稳定流理论在饱和土渗透固结中的应用[J];安徽农业科学;2009年26期
7 莫伟伟;徐平;丁秀丽;;库水位涨落对滑坡稳定性影响研究进展[J];地下空间与工程学报;2006年06期
8 刘阜羊;朱珍德;孙少锐;;块体理论及其在洞室围岩稳定分析中的应用[J];地下空间与工程学报;2006年S2期
9 刘明维;何平;钱志雄;郑颖人;何沛田;;岩质边坡结构面实用分类方法研究[J];地下空间与工程学报;2007年05期
10 李建林;陈兴周;;岩体破坏准则及其参数研究[J];地下空间与工程学报;2007年05期
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1 林达明;尚彦军;吴锋波;张巍;张翔;;基于矿物结构与钻探的花岗岩地质强度指标研究及应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 祁生文;伍法权;;高地应力地区河谷应力场特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 张年学;盛祝平;李晓;李守定;赫建明;;岩石泊松比与内摩擦角的关系研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
4 周剑;张路青;胡瑞林;王学良;;大型结构面产状影响下应力波传播规律研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
5 周剑;张路青;王学良;;水平层状岩体边坡动力响应中的结构面效应研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
6 章仕灵;邵顺安;陈海兵;李先章;邓涛;;闽南风化凝灰熔岩强度特性的试验研究[A];运营安全与节能环保的隧道及地下空间建设第2届学术研讨会交流报告[C];2011年
7 蔡波;吕存林;董山;;瓦斯压力对煤体力学性质的影响研究[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
8 赵晖;屈春来;王可佳;;水厂铁矿修改设计边坡稳定性研究[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
9 南世卿;张永坤;杨天鸿;;边坡岩体强度参数分析及稳定性计算[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
10 许雁超;;庙沟铁矿东排土场稳定性研究及治理措施探讨[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
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1 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
2 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
3 何峰;岩石蠕变—渗流耦合作用规律研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 李刚;水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 朱春林;滇中红层地下水富集规律及开发利用研究[D];中国地质大学(北京);2010年
6 张永安;滇中红层路堑边坡与路堤稳定性研究[D];昆明理工大学;2010年
7 柏松平;云南复杂地质环境公路地质病害诱发机理及其对策研究[D];昆明理工大学;2008年
8 陶高梁;岩土多孔介质孔隙结构的分形研究及其应用[D];武汉理工大学;2010年
9 邓华锋;库水变幅带水—岩作用机理和作用效应研究[D];武汉大学;2010年
10 朱超;大瑞铁路罗家村隧道地质环境与工程稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
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1 王庆牛;煤系地层三维地质建模及可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 陈云娟;类岩石材料蠕变本构试验研究及基于FLAC~(3D)实现[D];山东科技大学;2010年
3 李亚帮;膨胀性充填裂隙水力特性实验研究[D];郑州大学;2010年
4 杨素娟;南水北调工程芳芝段开挖渠道边坡稳定敏感性分析[D];郑州大学;2010年
5 徐义洪;渗流作用下深部矿场采动围岩的传热机理研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
6 刘颖利;规则锯齿状结构面受力变形过程模拟[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 龙尧;沥青混合料车辙实验及粘弹性分析[D];长沙理工大学;2010年
8 邝奋标;进港路软基路堤施工变形机理与处治技术[D];长沙理工大学;2010年
9 王彬;砂性土路堤内部含水率变化规律室内试验研究[D];长沙理工大学;2010年
10 王明兵;港区道路软土地基相关问题的研究[D];长沙理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 余宏明,胡艳欣,张纯根;三峡库区巴东地区紫红色泥岩的崩解特性研究[J];地质科技情报;2002年04期
2 殷跃平,胡瑞林;三峡库区巴东组(T_2b)紫红色泥岩工程地质特征研究[J];工程地质学报;2004年02期
3 李华亮;易顺华;邓清禄;;三峡库区巴东组地层的发育特征及其空间变化规律[J];工程地质学报;2006年05期
4 肖拥军;殷坤龙;黄学斌;徐开祥;;巴东新城白土坡深层岩体软弱夹层地质特征[J];水文地质工程地质;2007年06期
5 赵明阶,许锡宾,徐 蓉;岩石在三轴加卸荷过程中的一种本构模型研究[J];岩石力学与工程学报;2002年05期
6 卢允德,葛修润,蒋宇,任建喜;大理岩常规三轴压缩全过程试验和本构方程的研究[J];岩石力学与工程学报;2004年15期
7 郑宏,葛修润,李焯芬;脆塑性岩体的分析原理及其应用[J];岩石力学与工程学报;1997年01期
8 吴益平;余宏明;胡艳新;;巴东新城区紫红色泥岩工程地质性质研究[J];岩土力学;2006年07期
【二级参考文献】
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1 唐红梅;叶四桥;陈洪凯;;危岩主控结构面应力强度因子求解分析[J];地下空间与工程学报;2006年03期
2 陈力华;靳晓光;刘新荣;王建华;;多滑面滑坡稳定性分析[J];地下空间与工程学报;2008年06期
3 李铁锋,潘懋,刘瑞珣;基岩斜坡变形与破坏的岩体结构模式分析[J];北京大学学报(自然科学版);2002年02期
4 袁绍国,王震;节理测量误差的来源及其分析[J];包头钢铁学院学报;1998年04期
5 王瑞江,吴树仁,胡道功,石玲;滑坡稳定性三维数值模拟分析[J];长春科技大学学报;1999年03期
6 朱平,黄思静,李德敏,刘援朝;粘土矿物绿泥石对碎屑储集岩孔隙的保护[J];成都理工大学学报(自然科学版);2004年02期
7 李张明,张建清;三峡工程永久船闸陡高边坡岩体弹性波测试研究[J];长江科学院院报;2000年01期
8 丁秀丽,刘建,刘雄贞;三峡船闸区硬性结构面蠕变特性试验研究[J];长江科学院院报;2000年04期
9 邬爱清,周火明,任放;岩体三维网络模拟技术及其在三峡工程中的应用[J];长江科学院院报;1998年06期
10 崔之久,熊黑钢;泥石流沉积相模式[J];沉积学报;1990年03期
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1 张加桂;;三峡库区奉节县宝塔坪移民小区岩溶地质研究[A];第六届全国工程地质大会论文集[C];2000年
2 聂德新;张咸恭;;天然地应力及渗流环境下软弱层带工程特性研究[A];第六届全国工程地质大会论文集[C];2000年
3 周平根;;长江三峡工程库区降雨地表水诱发滑坡的分析和防治[A];第四届全国青年地质工作者学术讨论会论文集[C];1999年
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1 张勇;南京红砂岩细观损伤演化特性及其本构模型试验研究[D];河海大学;2005年
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3 贾燕;;浅谈软岩高边坡工程的分析与防治[J];甘肃科技;2008年22期
4 叶冠林;张锋;盛佳韧;王建华;;堆积软岩的黏弹塑性本构模型及其数值计算应用[J];岩石力学与工程学报;2010年07期
5 王建良;姚激;蒲秀荣;;软岩边坡稳定性的FLAC和刚体极限平衡法对比分析[J];科学技术与工程;2009年16期
6 颜荣贵,李平;软岩矿山泥化夹层水膜型滑坡机制与防治对策[J];云南冶金;1999年03期
7 李立锋;;开挖扰动对边坡稳定性影响分析[J];路基工程;2008年06期
8 靳晓光,李晓红;边坡变形模拟预测的普适灰色模型[J];中国地质灾害与防治学报;2001年02期
9 谢秋生;李海蒙;李军财;;GPS在矿山边坡变形监测中的应用[J];江西冶金;2006年02期
10 李东林;吴树仁;张春山;刘鑫;;“醉汉林”作为滑坡和边坡变形特征标志的意义——以陕西陇县地区为例[J];地质通报;2007年05期
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1 赵娜;王来贵;;软岩边坡拉张破裂有限元数值模拟研究[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
2 袁风斌;;水对团结沟西露天采场软岩边坡的影响与疏排水措施[A];第六届全国采矿学术会议论文集[C];1999年
3 许英姿;桂树强;;格构梁在软岩边坡治理中的应用研究[A];中国地质学会工程地质专业委员会2006年学术年会暨“城市地质环境与工程”学术研讨会论文集[C];2006年
4 程强;;红层软岩边坡岩体结构特征及边坡岩体稳定性分析[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
5 孙其国;;露天矿软岩边坡综合治理措施[A];第四届全国矿山采选技术进展报告会论文集[C];2001年
6 杨文;;格里桥水电站厂房边坡综合治理技术[A];贵州省岩石力学与工程学会2010年学术年会论文集[C];2010年
7 姜彤;李小根;刘汉东;;边坡动力响应的非线性特征分析[A];第一届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2005年
8 成永刚;;某高速公路K21段左侧边坡变形机理及治理[A];中国地质学会工程地质专业委员会2007年学术年会暨“生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集[C];2007年
9 徐国民;胡剑功;;一种特殊类型边坡——断层带边坡的变形失稳机理与防治对策[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年
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1 刘春;首钢水厂铁矿采用卫星定位技术监测边坡变形效果好[N];世界金属导报;2007年
2 记者 刘承军 通讯员 关晓峰;首钢水厂铁矿卫星定位监测边坡变形效果好[N];中国冶金报;2006年
3 通讯员冯学亮 张强;十二局集团三公司 郑西客专观音堂隧道技术通过鉴定[N];中国铁道建筑报;2009年
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1 卢海峰;巴东组软岩边坡岩体工程特性及破坏机理研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
2 邱恩喜;道路软岩边坡设计研究[D];西南交通大学;2009年
3 张志沛;勉宁公路沿线边坡软岩力学特性及其稳定性研究[D];西安科技大学;2009年
4 程强;红层软岩开挖边坡致灾机理及防治技术研究[D];西南交通大学;2008年
5 薄志毅;露天煤矿边坡滑移变形预测理论及其应用研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
6 王东;露井联采逆倾边坡岩移规律及稳态分析研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
7 任高峰;露井联合开采作用边坡损害机理及控制研究[D];武汉理工大学;2010年
8 郑筱彦;压力分散型锚索加固边坡效应研究[D];武汉理工大学;2009年
9 李聪;边坡变形与稳定性演化预测预警方法研究[D];武汉大学;2011年
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1 龙海涛;层状软岩边坡地震动力响应特征及抗震加固措施研究[D];成都理工大学;2012年
2 杨晴霞;考虑软化效应的软岩边坡稳定性研究[D];长沙理工大学;2012年
3 周鹏;建筑软岩边坡开挖施工力学分析与锚喷支护优化设计[D];重庆大学;2012年
4 田树昆;宝日希勒露天煤矿软岩边坡稳定性研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
5 陈路良;高陡软岩边坡滑坡预报方法的研究[D];昆明理工大学;2009年
6 郭桢;天津蓟县老虎顶矿区软岩边坡可靠性评价及研究[D];吉林大学;2011年
7 郭景忠;白音华一号露天煤矿南帮软岩边坡稳定性研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
8 王歌;聚合物水泥复合材料的研制及应用研究[D];长沙理工大学;2012年
9 王曙光;山区高速公路滑坡安全监测及稳定性分析[D];中南大学;2011年
10 强江坤;基于地质统计模型的降雨条件下边坡可靠度分析[D];湖南大学;2012年
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