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含软弱夹层的缓倾顺层岩质边坡失稳破坏机理研究

张灵熹  
【摘要】:贵州省地貌属于我国西南地区高原山地,在基础建设时不可避免对边坡进行开挖,其中缓倾顺层岩质边坡早期被认为其岩层倾角较缓不易发生失稳,但实际生产中常遇见含有软弱夹层的缓倾顺层岩质边坡失稳破坏对工程施工带来巨大影响。本文依托导师的科研项目“贵州省地质灾害监测预警与决策支持平台研究”以云盘头滑坡为研究对象,在阐明其区域地质条件和区内工程地质条件的基础上,概括分析滑坡的失稳破坏特征及其失稳破坏机制,采用底摩擦物理模拟试验和UDEC数值模拟手段对云盘头滑坡的失稳机理进行分析研究,最后选取软弱夹层倾角和含水率两个条件对缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏特征进行了分析,在此基础上总结了含软弱夹层的缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏机理。主要工作和成果如下:⑴云盘头边坡坡体构造主要为中风化的三叠系关岭组灰岩和泥质灰岩夹泥岩,边坡大致呈较硬-较软-较硬岩互层的结构,岩体结构较为破碎发育有大量节理裂隙,坡体内发育4组软弱夹层,其力学参数较低,坡体呈现类似夹心饼干式坡体结构,为滑坡的形成提供物质基础和结构条件;⑵云盘头滑坡的变形破坏模式是由开挖引起的滑移-拉裂型,当边坡经过人工开挖后,软弱夹层2与3在地表出露,为岩体沿软弱夹层产生蠕滑变形提供临空条件,早期蠕变导致边坡的裂隙不停向下发育拓展,与软弱夹层共同切割岩体,在外界降雨等因素影响下,软弱夹层强度进一步降低,浅层滑块更为破碎,最终滑体沿软弱夹层向下发生滑移破坏;⑶对现场所取得的软弱夹层土样进行室内试验,所得成果如下:(1)夹层土体液、塑限含水率分别为50.16%和25.47%,界限含水率测定表明软弱夹层内土体为粘土,处于可塑状态。(2)土体内粘粒含量为67.74%,颗粒级配曲线较缓反映土体内颗粒粒径相差悬殊,土颗粒不均匀,属于级配良好的粘性土。(3)土体内矿物质成分主要以蒙脱石为主,含量为61.2%,说明软弱夹层土体具有较强的吸水性与膨胀性。(4)夹层内土体的抗剪强度指标随含水率的增加而大幅下降,内摩擦角φ比粘聚力C与水反应更为敏感,且土体抗剪强度指标C、φ值均与含水率ω呈线性相关且相关性良好;⑷通过物理模拟试验中的底摩擦试验对滑坡的失稳破坏过程进行研究,边坡在试验过程中的演化可分为微裂纹发育阶段、裂纹拓展阶段、滑体变形阶段和完全破坏阶段,边坡主要变形特点为开挖后坡体表面裂纹明显并逐渐发育将浅层滑体分割成小滑块,坡脚存在关键块体,关键块体失稳后,滑体呈“多米诺骨牌”效应式拉裂解体并沿底部软弱夹层2与3向临空方向滑动。边坡的变形机制为由开挖引起的滑移-拉裂式;(5)软弱夹层的倾角和含水率是影响边坡稳定性的重要因素。由于该缓倾顺层边坡前缘存在关键块体,对其后部岩块起支撑作用。在滑坡完全破坏阶段,满足随着软弱夹层含水率的增大,前缘关键块体对后部岩块的支撑时间逐渐变短的规律;夹层倾角越大,边坡岩体的位移增大,边坡岩体变形破坏程度越大,坡脚块体堆积现象越严重,同样导致关键块体对其后部块体支撑的时间减少。


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