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强震作用下堆积体边坡变形特征和稳定性分析

汪贤良  
【摘要】: 四川紫坪铺水利枢纽工程是岷江上游一座以灌溉和供水为主,兼有发电、防洪等综合效益的大型水利工程。该工程建成后,原G213映秀至马鞍石隧道段被全部淹没而改线。漩口镇集中村堆积体位于213国道紫坪铺库区改线工程寿江大桥左岸,在公路边坡开挖的影响下,堆积体的变形迹象明显。该堆积体为深厚覆盖层堆积体,距汶川大地震微观震中汶川古溪沟仅9.7km。汶川大地震过后,堆积体边坡变形特征明显,但是并没有整体失稳。深厚覆盖层堆积体在强烈地震作用下表现出来的变形特征和稳定性状况值得研究。 本文研究了场地工程地质条件,通过分析汶川地震前的坡体变形破坏现象与特征,认为漩口镇集中村堆积体边坡的变形机制是蠕滑-拉裂。这种蠕滑-拉裂是多层次的,坡体总变形方量约20万~32万m3。 选择钻孔测斜仪为主要监测仪器,在两个纵剖面1-1’和3-3’上布置了5个测斜孔,用来监测坡体变形。监测成果揭示了坡体内多个明显错动位置,并据此确定了坡体内的潜在滑面。震前坡体主要沿纵1-1’剖面向坡外偏寿江下游侧变形,整个坡体上游侧变形比下游侧变形明显。震后坡体沿震前坡体内错动面继续变形,且变形量很大。测斜孔INSJ-2a孔口累计位移从震前的7mm突增至震后的204mm,而测斜孔INSJ-5处孔口累计位移从震前的1mm突增至震后的126mm,且位移呈现出随高程增大而增大的现象,潜在滑面位置不明显,有倾倒变形的特征。汶川地震后堆积体变形发展缓慢,表明余震对堆积体的变形影响不是很大。 建立三维数值模型,运用FLAC3D对地震前各种工况下的堆积体边坡进行数值模拟计算,分析和评价堆积体边坡在各种工况下的变形特征和稳定性状况。对强震作用下的堆积体边坡进行数值模拟计算,从加速度响应特征、剪应变增量特征、塑性区分布特征、变形特征等各个方面揭露深厚覆盖层堆积体边坡在强烈地震动作用下的变形特征和稳定性状态。数值模拟结果表明,强震作用下坡体表面监测点加速度相对场地输入PGA来说有缩小现象,低高程处监测点加速度缩小现象比高高程处加速度缩小??要明显一些,这表明深厚覆盖层堆积体可以很好的吸收地震波的能量,这很好地解释了在如此强烈的地震荷载作用下堆积体边坡没有失稳的原因。 运用基于极限平衡理论的传递系数法,对稳定性对岩土体抗剪强度参数和地震烈度的敏感性进行分析,确定合适的稳定性计算参数,对选定的3个计算剖面进行稳定性计算,分析各种工况下各个计算剖面的潜在滑面的稳定性状况。分析结果表明在组合荷载暴雨+地震作用下坡体很有可能失稳,建议对开挖边坡处再增设锚索来加强支护,以确保213国道的安全畅通运行。


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