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本文以人工开挖而形成的含软弱层顺层高边坡为研究对象,结合有关地质基础资料进行了现场调查,查明了边坡的空间分布特征、坡体的结构特征、物质组成。通过室内试验获取了边坡岩土体的基本物理力学参数,通过XRD与SEM研究了岩石的矿物成分及微观结构特征,通过耐崩解试验和炭质页岩浸泡酸液试验研究了水-岩作用对岩石的影响规律。本文分析了边坡的主要影响因素,并通过数值模拟揭示了边坡在开挖条件下天然工况、降雨与地震共同作用工况下的稳定特征。本文具有以下主要结论:
(1)边坡的砂岩以石英、斜长石、白云母为主要造岩矿物;炭质页岩及炭质页岩(半风化)都是以石英、白云母、斜长石为主要造岩矿物,且含有一定量的黄铁矿与石膏;炭质泥岩的主要矿物成分为粘土类矿物、石英。砂岩、炭质页岩、炭质页岩(半风化)、炭质泥岩的骨架颗粒占比依次减少,而粘土矿物占比依次增多,是其强度降低的主要原因;颗粒结构连接形式由以胶结为主逐步转化为以接触连接为主,使得透水性降低。
(2)炭质页岩在经10次循环耐崩解试验后其绝对耐崩解指数为0.613,具有一定的崩解性,砂岩经10次循环耐崩解试验后绝对耐崩解指数为0.979,几乎不崩解;炭质页岩层因含有黄铁矿与有机质,使边坡的裂隙水变成酸性,进而会导致炭质页岩被腐蚀,力学性质衰减,影响边坡长期稳定性。
(3)把秋坡北路高边坡稳定性的影响因素分为以地层岩性、构造、坡高坡度、岩层与坡面关系为主的内因,以人工开挖、降雨、地震为主的外因。通过层次分析法所求特征向量判断出对该高边坡稳定性影响程度较大的因素有人工开挖、地层岩性以及降雨,其合计权重达到0.669,其中影响程度最大的因素为人工开挖,权重为0.292。
(4)数值模拟显示边坡随着人工开挖的进行稳定系数迅速降低,降雨与地震共同作用时边坡稳定系数也有明显降低,但边坡稳定性降低主要源于人工开挖。且开挖后软弱层和F5断层共同控制的部位最不稳定,大范围开挖时边坡可能产生沿软弱层的整体滑移。
(1)边坡的砂岩以石英、斜长石、白云母为主要造岩矿物;炭质页岩及炭质页岩(半风化)都是以石英、白云母、斜长石为主要造岩矿物,且含有一定量的黄铁矿与石膏;炭质泥岩的主要矿物成分为粘土类矿物、石英。砂岩、炭质页岩、炭质页岩(半风化)、炭质泥岩的骨架颗粒占比依次减少,而粘土矿物占比依次增多,是其强度降低的主要原因;颗粒结构连接形式由以胶结为主逐步转化为以接触连接为主,使得透水性降低。
(2)炭质页岩在经10次循环耐崩解试验后其绝对耐崩解指数为0.613,具有一定的崩解性,砂岩经10次循环耐崩解试验后绝对耐崩解指数为0.979,几乎不崩解;炭质页岩层因含有黄铁矿与有机质,使边坡的裂隙水变成酸性,进而会导致炭质页岩被腐蚀,力学性质衰减,影响边坡长期稳定性。
(3)把秋坡北路高边坡稳定性的影响因素分为以地层岩性、构造、坡高坡度、岩层与坡面关系为主的内因,以人工开挖、降雨、地震为主的外因。通过层次分析法所求特征向量判断出对该高边坡稳定性影响程度较大的因素有人工开挖、地层岩性以及降雨,其合计权重达到0.669,其中影响程度最大的因素为人工开挖,权重为0.292。
(4)数值模拟显示边坡随着人工开挖的进行稳定系数迅速降低,降雨与地震共同作用时边坡稳定系数也有明显降低,但边坡稳定性降低主要源于人工开挖。且开挖后软弱层和F5断层共同控制的部位最不稳定,大范围开挖时边坡可能产生沿软弱层的整体滑移。