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当前我国基础设施建设步伐不断加快,工程建设过程中遇到了大量的顺层岩质边坡稳定问题。过去的工程实践经验表明,顺层岩质边坡是失稳最多、危害最大的一类边坡,给工程建设和生命财产造成了重大损失。顺层岩质边坡是指斜坡倾斜方向与岩层倾向一致的边坡,在人工开挖产生临空面时,或在受地表水浸蚀等不利因素作用下,顺层岩质边坡很容易沿着层间软弱结构面发生滑坡。虽然对这类边坡开展了大量的研究工作,但由于问题的复杂性,许多基本问题仍未得到很好的解决。对顺层岩质边坡的变形破坏机理及稳定性分析往往忽略一些较为重要的因素,并在假定破坏状态的基础上进行研究,从而使分析结果与实际情况存在一定的差异。因此,如何分析评价顺层岩质边坡的稳定性是当前研究的热点和难点问题。
本文对顺层岩质边坡的变形破坏机理与稳定性进行研究,主要研究内容如下:
(1)绪论着重介绍了顺层岩质边坡的概念,以及当前边坡稳定性分析的主要方法。同时也回顾了当前顺层边坡研究所取得的一些成果及不足。
(2)依据层状岩体的岩性组合类型,将顺层岩质边坡分为五大类,它们分别是硬质岩顺层边坡、硬质岩夹软岩顺层边坡、中等坚硬岩顺层边坡、软硬质岩互层顺层边坡和软岩顺层边坡。对影响顺层岩质边坡稳定性的主要因素及其变形破坏模式进行了分析总结。影响因素大体上分为地质因素、工程因素以及其它因素。变形破坏模式主要包括滑移—拉裂、滑移—压致拉裂、滑移—弯曲、弯曲—拉裂、塑流—拉裂、滑劈破坏、顺层滑移等七种,其中滑移—拉裂、滑移—弯曲破坏模式比较常见。
(3)针对工程中常见的滑移—拉裂破坏模式顺层岩质边坡,分析总结了3种基本的失稳破坏模式,即逐层失稳、深层失稳和混合失稳破坏模式,考虑层面抗剪强度参数随卸荷及风化程度降低的情况,推导出顺层岩质边坡顺层滑动范围的计算公式。并以一个工程实例对本文所述方法的可行性进行了验证。
(4)针对滑移—弯曲破坏型(溃屈破坏)顺层岩质边坡,根据多层层状岩质边坡的溃屈破坏模式,结合能量定律和弹性板梁稳定理论,探讨其破坏机理、变形规律和稳定性评价方法,建立相应的力学模型,采用特殊函数理论进行分析,得出各层岩体溃屈曲线的理论公式,求出其相应的解析解,提出临界坡长与最大弯曲位置的确定方法。并以一个工程实例对本文所述方法的可行性进行了验证。同时,对各种影响因素如结构面的力学特性、岩体的力学特性及坡体的一些物理几何特征对该类边坡稳定性的影响进行了分析。
通过对顺层岩质边坡变形破坏机理及稳定性的研究,初步总结了一套评价顺层岩质边坡稳定性的方法,有助于增进对该类边坡失稳机理的认识,提高其稳定性计算分析方法的可行性与可靠度。