库水位波动对下卧冰层岩堆边坡稳定性影响研究

来源 :西南石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:daihaolr
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随着国民经济的发展及基础建设的进一步推进,在山区铁路、公路、水利等建设过程中,遇到的岩堆边坡越来越多。以田桓铁路工程大前石岭岩堆边坡为例,从理论公式计算、现场物理模拟试验、PFC2D数值模拟三方面,研究了库水水位波动对下卧冰层岩堆边坡稳定性的影响规律,得到如下结论:(1)以传统剩余推力法及冻土的“抛物线破坏准则”为基础,改进并推导了下卧冰层区域的稳定性系数计算公式,并进行工程实例计算与分析,结果显示:随着库水位上升,库水位以下岩堆体中冰层融化,岩堆边坡稳定性(系数)逐渐降低;在库水位下降阶段,岩堆坡体内地下水位下降,岩堆边坡稳定性(系数)有所增加,但低于岩堆边坡未蓄水时的初始稳定系数。(2)通过现场含下卧冰层岩堆边坡物理模拟试验,模拟了库水波动对未加固以及抗滑桩加固两种条件下下卧冰层岩堆边坡的影响,结果显示:1)未加固岩堆边坡时,从宏观变形上看,在库水位上升阶段,岩堆边坡从前部往后,依次出现多次滑坡,以滑坡变形破坏为主,而在库水位下降阶段,已有滑坡范围无明显扩大,以坡面滚石运动为主,表明该阶段岩堆边坡应力状态仍在进一步调整;从沉降量监测结果上看,在库水位上升阶段,岩堆边坡前缘沉降量大于岩堆边坡中部沉降量,中部沉降量大于岩堆边坡后缘沉降量,其中岩堆边坡前缘及中部沉降量的增加与库水位上升具有较好的一致性,而后部沉降量增加滞后于库水位上升,随着库水位逐渐下降,在岩堆体重力作用下,边坡处于蠕滑状态,各监测点沉降量缓慢增加;从应力变化上看,在库水位上升阶段,边坡前缘坡体土压力的变动较为明显,后缘土压力的变化较小。2)加固岩堆边坡时,从变形量上看,岩堆边坡的沉降变形主要发生在库水位上升阶段及水位保持在最高水位阶段,其变形量远小于未加固的岩堆边坡,表明抗滑桩是较为有效的岩堆边坡治理措施。从变形范围上看,加固后岩堆边坡的变形主要集中在抗滑桩前面。因此,建议桩前采取进一步防治措施,减少库水波动对下卧冰层岩堆边坡前缘的影响。(3)运用颗粒流软件PFC2D建模,分别进行了未加固及抗滑桩加固两种条件下库水波动对下卧冰层岩堆边坡的影响的数值模拟计算,得到如下结论:边坡内部位移变化最大值大小关系为边坡前缘位移>边坡中缘位移>边坡后缘位移,边坡表面位移>边坡内部位移。未加固及抗滑桩加固两种条件下的模拟计算结果中,岩堆边坡内部均产生一贯通的大裂隙,该贯通裂缝为岩堆边坡的潜在滑动面位置。岩堆边坡内部应力X向应力多表现为拉应力,Y方向应力表现为压应力。在库水水位较浅时,边坡稳定性较好,产生裂隙较少,内部应力变化较小,而在上升到较高水位的过程中,边坡位移发生较大变化,产生裂隙较多,内部应力变化较大。在库水水位下降的过程中,位移也有变化,但变化量在总的位移变化量所占比重较小。已加固岩堆边坡在其抗滑桩以上部分相对未加固边坡相应部分位移较小,未加固时,岩堆边坡中缘及前缘表面有贯通裂隙产生,并贯通到基岩,在有抗滑桩加固的边坡表面虽有裂隙产生但并未贯通。
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