前坪水库右坝肩裂隙岩体边坡稳定性研究

摘要

岩体由岩块和结构面组成，是经建造和改造一系列过程形成的。岩体中分布着复杂的、尺度各异的节理、层理、裂隙等结构面，结构面的存在使得岩石被切割成各种不连续的块体，进而促使应力传递不连续、不均匀，影响岩体内部的应力分布，造成局部应力集中等现象，改变岩体的力学性质。大量的研究表明，结构面的存在直接影响岩体的强度和变形，裂隙岩体的破坏和失稳，大多数都是因为内部裂隙的贯通而导致的。因此，开展裂隙岩体力学特性和破坏机制的研究对工程建设具有重要的指导意义。　　本文针对河南省前坪水库右坝肩岩质边坡稳定性问题，总结了组成右坝肩主要岩体的碎裂安山玢岩“硬、脆、碎”特性，结合其高度较高，坡度很陡（人工难以到达）的实际情况，通过三维激光扫描等手段，分析边坡裂隙岩体优势结构面。进行不同裂隙倾角和连通率参数试验，研究分析裂隙对岩体力学性质和破坏规律的影响；采用FLAC3D数值分析软件，开展了右坝肩裂隙岩体边坡稳定性分析，为边坡设计和监测提供科学依据。主要研究内容如下：　　（1）采用三维激光扫描技术，对前坪水库右坝肩裂隙岩体边坡进行扫描成像分析，得到了优势节理共三组，其中两组结构面陡倾向坡外，易产生浅层滑动。　　（2）根据现场优势节理统计结果，利用单轴压缩试验和三轴压缩试验，并采用声发射监测技术，研究了节理倾角和连通率对岩体力学性质影响。试验成果表明，节理倾角和连通率对岩体的峰值强度、应力应变曲线、破坏模式及声发射振铃计数和能量均存在影响；总结了节理倾角和连通率对峰值强度和岩体强度参数的影响规律，并建立了相应的关系式。　　（3）基于地质资料和裂隙岩体试验结果，按照Fs/CF～kFs/tanφ对传统强度折减法进行了改进，建立了右坝肩边坡计算模型，结果表明：改进后的强度折减法计算得出边坡安全系数为1.47，与传统强度折减法所得结果1.39，较为接近。　　（4）采用FLAC3D软件对前坪水库右坝肩边坡开挖条件下不同工况进行了稳定性计算和评价。计算结果表明：右坝肩高边坡在开挖无水工况下，最大位移集中在坡脚位置，约为2.39cm，整体上较为稳定；开挖蓄水后，位移变化不大，应力明显增大。但无论是在自然工况还是蓄水工况下，边坡最大主应力均为压应力，且变形不显著，整体较稳定。

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