大渡河深切河谷段危岩分布与滚石冲击力研究

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危岩是山区常见的地质灾害之一,其发育有其独特的地质环境条件,本文通过大量的野外地质调查和现场试验,对大渡河深切河谷段水电站边坡危岩进行了全面的调查和描述,对危岩体的类型、变形失稳模式、分布特征、发育规律进行了系统的分析;通过坡面缓冲平台装置来研究缓冲平台对滚石冲击力的影响。主要研究成果如下:(1)研究区危岩按外观形态和规模形态可分为三类,分别是一类危岩体:孤立式危岩;二类危岩体:危石、危石群、危岩体;三类危岩体:松动岩带。按变形失稳模式可分为四类,分别是偏心滚落式、倾倒式、贴坡滑塌式、悬挂坠落式危岩。研究区以特大型危岩最为发育,其次为大型危岩,小型危岩发育最少。区内山势陡峻、宏观地形极为复杂导致研究区危岩广泛分布且类型复杂多样,同时,复杂多样和广泛分布的危岩体决定了危岩治理的难度。区内岩体除沿破碎带有局部强风化外,岩体一般无强风化,但研究区岸坡高陡,谷坡形成后在长期应力释放及重力等综合因素作用下,谷坡岩体向临空方向卸荷回弹强烈,变形明显。(2)研究区危岩发育的相关性主要表现为:①绝大多数危岩体发育在50°80°的陡坡和高高程部位;斜坡的外部形态,即坡形(直线坡、凸形坡、凹形坡、阶梯型坡)对危岩的形成也有一定影响;另外,微地貌形态也是影响危岩发育的另一重要因素。②危岩发育在由坚硬性脆的岩石构成斜坡上的数量明显多于由软弱岩石构成的斜坡;岩性不均是造成危岩发育的重要因素。③断层带岩石十分破碎,岩体被切割成大小不一的块体,为危岩的形成提供了必要条件;向斜和背斜对危岩体的形成有很大影响。④岩体结构比较破碎的地带危岩体发育比较密集,块裂和块裂~碎裂结构岩体区危岩发育密度明显高于块状和块状~次块状结构岩体区。⑤降雨、温差、植物和人类工程活动也一定程度影响危岩体发育。(3)滚石最大冲击力值随滚石形状的改变而显著变化,三种不同形状滚石,球形冲击力最大,柱形次之,方形最小。在球形、方形、柱形三种不同的滚石形状下,最大冲击力值都随滚石质量、滚落高度的增加而增加。引入滚石冲击力形状比例系数,通过试验建立方形滚石、柱形滚石与球形滚石冲击力的系数关系。方形滚石与球形滚石的冲击力形状放大系数为ξ方=-0.263Ln(x)+1.125;柱形滚石与球形滚石的冲击力形状比例系数为ψ柱=-0.287Ln(x)+1.161,通过滚石冲击力形状比例系数,为危岩工程防治设计提供依据。(4)坡面缓冲平台对滚石冲击力有很明显的影响,缓冲平台的长度与滚石冲击力大小呈负相关,随着缓冲平台长度的加大,滚石冲击力呈减小的趋势,可以预见,随着缓冲平台长度的增加,滚石将最终体积于平台上。引入缓冲平台消减系数η,通过F平台=ηF直冲的关系,建立缓冲平台消减系数与平台长度的关系:η=-0.16Ln(x)+0.960。覆盖层对滚石冲击力也有很明显的影响,三种材料都起到了缓冲效果,三种缓冲材料相比较,砂土材料最好,粘土材料次之,最后是碎石材料。通过有、无覆盖层下滚石冲击力的对比分析,建立平台覆盖层缓冲系数与覆盖层性质的经验公式λ=0.808e-0.14x+0.981,为危岩防治工程设计提供依据。
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