雅砻江筘蔷大型变形岩体变形破裂特征及趋稳机制研究

摘要

众多大型滑坡大多经历了从变形、破裂阶段到触发形成滑坡的过程。已有的大量研究成果显示:对已发生的滑坡、崩塌研究较多,对可能发生大型滑坡的大型变形岩体研究较少;以等速、加速流变的观点研究变形动态的成果较多,而以减速流变、逐渐制动的研究成果很少;以地应力环境下引起变形、破坏的研究成果较多,而研究变形岩体在新的应力环境下动态特征的成果较少。雅砻江牙根二级电站右岸花岗岩斜坡中发育筘蔷大型变形岩体,岩体拉裂、解体十分严重,并且伴有大量新的撕裂裂缝,平洞揭露变形拉裂岩体水平分布深度大,钻孔多无法开展压水试验。该大型变形岩体成为电站工程的重大工程地质问题和高陡斜坡稳定性的重大问题,表明该变形岩体在形成时岩体曾遭受强烈破坏,而这种“潜伏状”的不易发现的变形岩体,并未向形成滑坡的方向发展。监测及观测资料表明在变形岩体形成后期出现了缓慢制动、减速流变的状况,长期处于变形趋稳阶段。
　　 在上述认识的基础上,论文从多方面展开研究,取得了以下的研究成果。
　　 (1)通过勘探资料的详细调研,对研究区工程地质条件的深入分析,研究了筘蔷大型变形岩体结构、岩体质量特征等,丰富了研究区地质环境的系统工程地质研究内容。
　　 (2)近坝右岸筘蔷大型变形岩体具有“大范围、大尺度、大深度”的特点,难从普遍认识的岩体卸荷概念加以解释。论文合理认识这种特殊的地质现象,是解决电站近坝库岸重大工程地质问题的关键,同时也力求丰富边坡工程地质工作及边坡稳定性方面的研究,尤其是丰富当前岩质边坡大型变形岩体的研究内容与研究方法。
　　 (3)将右岸筘蔷大型变形岩体由表及里按变形拉裂的程度差异划分为:拉裂松动岩体、强拉裂岩体、拉裂岩体,以里则为紧密岩体。根据目前国内有关水电工程地质的相关规范,论文研究的筘蔷大型变形岩体,其工程岩体级别难以与相关规范吻合,提出拉裂(局部撕裂架空)岩体的分类评价方法,并将变形岩体表部的拉裂松动岩体的岩体级别划分为Ⅴ2类,可作为对现行规范的有益补充,便于工程应用。
　　 (4)充分利用勘探平洞、钻孔测试资料,对筘蔷大型变形岩体的变形破裂特征进行研究,并研究了岩体转异特征,分带给定了变形岩体的力学参数。
　　 (5)对筘蔷大型变形岩体边界特征研究。利用布置在筘蔷大型变形岩体内大量的勘探平洞、钻孔和较多的测试成果,先初步分析变形岩体的边界,而后以软弱结构面的空间展布位置及其对边界形成的控制作用来判断变形岩体边界形态,并确定最终较为真实的边界。运用内嵌筘蔷大型变形岩体质量信息的三维图件,反映了岩体内部各种地质信息。
　　 (6)从现今、历史变形动态及监测成果、边界条件、底面形态、剪出条件、应力回复(部分恢复)等方面对在花岗岩体岸坡内发育的筘蔷大型变形岩体的这种特殊地质现象进行研究,以其现状稳定的事实及大量的勘探资料佐证,提出“岩体转异”和“应力回复”的两个概念及在概念的支撑下,通过变形岩体岸坡应力状态的变化过程研究,指出筘蔷变形岩体中、下部延至河床下部的弱面边界和后期河床部位地应力的回复与集中,进而呈现出阻滞作用是筘蔷大型变形岩体是趋稳的重要原因或机制。
　　 (7)由于“趋稳机制”的作用,筘蔷大型变形岩体现今状态下不可能从河床右岸谷底某一部位发生失稳破坏。由于表部拉裂松动岩体不存在统一的底滑面,不具备整体快速下滑的条件,有局部失稳并表现为后退式滑塌破坏的可能,其潜在滑面位于河谷之上的某一潜在临空面,对可能的破坏模式进行分析研究。稳定性定量分析表明地震力对表部拉裂松动岩体的稳定性起控制作用,为控制表岸坡稳定的关键因素。
　　 (8)在认识边坡失稳破坏的最有可能剪损部位的基础上,采用反压(前缘压脚)的工程处理方式,而对其本身不开挖减载,并对压脚后上部坡体采取适宜的支护方式来达到边坡稳定的设计目的。压脚料主要来源于大坝、洞室开挖及料场开采过程中的弃料,最大限度地避免因弃料处置带来的渣场环境地质问题。有针对性地提出属于论文研究的趋稳机制发生区的低位拉裂岩体进行固结灌浆,加快岩体的压密进程,减小岩体的变形空间,提高边坡整体稳定性。
　　 (9)“趋稳机制”的研究,揭示了筘蔷大型变形岩体岸坡现状稳定的本质,为工程及工程处理措施提供技术含量高的科学决策依据,理论价值及经济价值高。