浅变质岩系风化层边坡变形形成机理和破坏模式研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hualing_xue
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本文针对贵州地区广泛分布的浅变质岩基本特点,开展浅变质岩风化层边坡稳定性评价方法、破坏机理和破坏模式研究。   论文首先对贵州省典型浅变质岩风化层边坡地层岩性、地质构造、坡面防护形式和排水设施、地下水和地表水分布和边坡破坏情况进行了详细的现场调研,并对比分析了边坡原始设计资料和现场施工开挖记录,总结了浅变质岩风化层边坡的主要特点、稳定性影响因素和主要破坏形式。从边坡稳定性有限元分析方法和极限平衡法基本原理入手,根据边坡岩土体摩尔库伦强度理论提出了适合于浅变质岩风化层边坡稳定性分析的有限元极限平衡法。开发了基于Cosmos/M有限元分析软件的浅变质岩风化层边坡稳定性分析有限元自动建模和计算系统SMCS系统。   首次以浅变质岩边坡潜在滑动面上的切向和法向弹簧模拟滑坡体和滑床之间的接触摩擦问题,采用SMCS系统对王家寨和南约沟滑坡进行了数值模拟。采用浅变质岩边坡塑性区分布和地质勘探资料综合确定了边坡潜在滑动面位置,根据边坡岩土体受拉开裂失效以及剪应力超过其抗剪强度后不能再承担剪应力增量的受力特点,通过边坡潜在滑动面上切向和法向弹簧单元应力释放和重分配的方法实现潜在滑动面上滑动力和抗滑力的平衡迭代,根据边坡潜在滑动面上塑性区分布和受力特性的变化分析了浅变质岩风化层边坡渐进破坏的过程、变形破坏机理和主要破坏模式,同时,分析了浅变质岩边坡岩土体饱水状态和边坡坡率变化对其稳定性的影响。   选择典型浅变质山体进行了现场原位滑坡试验,按照预设的边坡坡率进行山体削方开挖,开挖过程中对山体进行了系统的位移监控与量测的研究工作,建立了山体的变形与开挖的对应关系。通过山体开挖过程中变形监测结果和开挖过程有限元数值模拟分析,验证了浅变质岩边坡主要破坏模式。对传递系数法和有限元极限平衡法用于浅变质岩风化层边坡稳定性分析的计算结果进行了对比分析。   研究结果表明:采用浅变质岩风化层边坡潜在滑动面上的法向和切向弹簧单元模拟滑坡体和滑床之间的接触摩擦问题能够真实反映浅变质岩风化层边坡潜在滑动面上受力变化和边坡渐进破坏的基本过程和特点,边坡主要破坏模式为蠕滑拉裂破坏,有限元极限平衡法分析浅变质岩风化层边坡稳定性是一种有效可行的方法。
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