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岩质高边坡岩体结构面快速调查及稳定性评价

吴鑫  
【摘要】: 随着我国铁路、交通、水利水电等大型基础建设逐渐向山区发展,山区复杂地质环境条件下边坡稳定性问题日益突出。确保这些高边坡的稳定性,对于这些基础设施建设工程的顺利开展和建成后充分发挥工程效应,具有至关重要的意义。 本文结合大渡河瀑布沟水电工程加里俄呷料场高边坡的特点,在大量野外现场地质调查工作基础上,应用岩体结构面非接触测量技术重点研究了加里俄呷料场高边坡结构面发育特征,分布规律,对边坡岩体结构进行了工程地质分区,并针对边坡开挖过程中出现变形破坏现象进行分析,建立了边坡相应的变形破坏模式。通过对监测资料全面分析,总结了边坡在开挖过程中的变形响应。利用FLAC3D数值模拟软件模拟了边坡开挖过程中的应力和位移特征,并运用强度和变形理论对边坡的稳定性进行分析与评价。论文主要内容如下: (1)在岩体结构面分级的基础上应用非接触测量技术初步建立了边坡岩体结构面快速调查的方法、工作流程。现场调查时,首先运用激光测距仪-GPS系统,测出边坡开挖的轮廓线(开挖边界、平台等),然后逐条地测量Ⅰ、Ⅱ级结构面在开挖面上的露头线。获取主要结构面与边坡坡面、结构面与结构面之间的空间位置关系,再对结构面的充填情况、粗糙程度等信息进行补充描述,生成边坡工程地质素描图。 (2)应用非接触测量技术对加里俄呷料场边坡岩体结构面进行了快速调查。在进行了大量的野外调查描述和室内统计的基础上,对加里俄呷料场开挖边坡岩体结构进行统计分析。研究结果表明:边坡中不存在控制整体稳定性的结构面,主要发育软弱结构面(Ⅰ、Ⅱ级)和裂隙类结构面(Ⅲ级)。Ⅰ级结构面中,辉绿岩脉构成岩体结构主要格局,Ⅱ级主要为挤压带、挤压面。 (3)根据料场边坡岩体结构特征、边坡风化、卸荷程度及岩土体工程特性等特征,加里俄呷料场边坡分为Ⅻ个区,其中,边坡上游侧岩体结构总体呈碎裂结构~次块状结构,主要包括I、II、XI区;边坡中部岩体结构总体呈次块状~块状结构,主要包括III、IV、V、VIII、IX、X区;边坡下游侧岩体结构总体呈块状~次块状结构,局部为碎裂~散体结构,主要有VI、VII、XII区。 (4)加里俄呷料场边坡开挖过程中出现的变形破坏现象,包括上游侧边坡出现的滑塌变形破坏、中部及下游侧边坡结构面与开挖面组合形成的大量潜在不稳定块体,主要表现为浅表卸荷松弛变形,边坡未表现出整体变形破坏趋势;变形监测资料时间-位移和孔深的关系分析揭示:受边坡开挖卸荷影响,在坡体浅表部形成了一定的卸荷松弛带,随着边坡开挖的完成,边坡变形总体趋于稳定。 (5)在概念模型的建立和演化发展过程基础上,采用FLAC3D数值模拟方法对料场边坡进行计算,分析其整体稳定性。计算结果表明,工程边坡开挖后,边坡岩体向坡外卸荷回弹产生变形,边坡岩体内应力状态的变化对于边坡稳定性影响不大,只是在边坡表面的一定范围内出现了拉应力,但量值较小,边坡岩体内没有出现拉张破坏区,边坡表面的位移值一般在15~35mm,只是在软弱结构面、马道下缘位移较大,局部位置最大量值为69mm。模拟的结果表明边坡开挖后,边坡整体不会发生较大的变形而失稳,只是存在受软弱结构面控制的局部稳定性问题。 (6)依据边坡各分区岩体结构特征及其主要的失稳破坏模式,结合现场的施工地质条件对边坡各区提出了相应的支护方案,主要有:①清危+锚杆+挂网+排水;②清危+锚索+格构+排水;③清危+素喷+排水。 (7)在对边坡岩体结构特征研究的基础上,结合边坡开挖过程中出现的变形破坏现象、变形监测以及稳定性计算对边坡的稳定性进行分析,结果表明开挖后料场边坡总体处于稳定状态,但存在局部块体稳定性问题。建议加强边坡稳定性的监测,及时支护,确保料场边坡开挖的顺利实施。


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