反倾层状岩质边坡稳定性分析——以茨哈峡水电站4＃倾倒体为例

摘要

反倾层状岩质边坡是水电、公路和铁路工程非常关注的一类岩质边坡，倾倒破坏是该类边坡变形破坏的主要模式。目前针对顺层岩质边坡的研究较为成熟，已有大量成果，但是由于反倾岩质边坡地质构造的特殊性和复杂性，对此类边坡仍有许多基本问题未能得到很好地解决。
　　本文主要研究了适用于反倾层状岩质边坡的稳定性与和评价方法。首先，从内因和外因的两个方面详细归纳了反倾岩质边坡稳定性的影响因素。重点针对水电工程所涉及的岩质高边坡，研究水荷载（降雨和库水位变化）在分析计算中的施加方式以及岩体结构面对边坡稳定性的影响。
　　其次，基于反倾层状岩质边坡的地质特征和变形破坏模式，探讨其适用的稳定性分析方法。得出在刚体极限平衡方法中，改进的Goodman-Bray法很好的克服了原方法的局限性，能够很好地体现出倾倒变形的特征，应用在反倾岩质边坡稳定性分析中是可行的。
　　在边坡的稳定性评价方法中，传统的安全系数法不足以全面评价反倾边坡的稳定性。本文基于孙广忠提出的悬臂梁理论，以材料力学中的悬臂梁结构为基础，提出一种以岩柱位移为倾倒失稳判据的评价方法，并且加以试算和验证。得出在反倾岩质边坡的稳定性分析与评价中，此方法可以作为有限元方法有效的补充。
　　最后，运用离散化的有限元法和改进的Goodman-Bray法对茨哈峡水电站4＃倾倒体进行稳定性分析，验证上述方法的精确性和可行性，对大型水电岩质边坡的倾倒变形有更进一步认识。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 本文的研究思路及内容

2 反倾岩质边坡影响因素

2.1 地层岩性与岩体结构不连续面

2.2 边坡几何要素

2.3 结构面特性

2.4 初始地应力

2.5 水荷载

2.6 地震荷载

2.7 爆破荷载

2.8 时间效应

3 反倾层状岩质边坡稳定性分析方法

3.1 反倾层状边坡的特点及主要破坏模式

3.2 反倾边坡稳定分析方法

3.3 本章小结

4 反倾层状岩质边坡稳定性评价方法

4.1 极限平衡方法与安全系数

4.2 有限元方法稳定性评价

4.3 悬臂梁理论及评价方法

4.4 算例

4.5 本章小结

5 茨哈峡水电站4#倾倒体稳定性分析与评价

5.1 4#倾倒体工程地质及参数选取

5.2 二维有限元稳定性分析

5.3 极限平衡法稳定性分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

致谢

参考文献

笔者攻读硕士学位期间从事的实践工作和主要成果