库水位变动条件下柱状危岩体变形破坏机理

摘要

三峡水库周期性水位变动造成了部分消落带岩体劣化,其具体表现为强度下降和宏观裂隙增多,这使得一些柱状危岩体被发现或需要重新认识,包括箭穿洞、曲子滩和棺木岭等危岩体.这些柱状危岩体三维边界清晰,由“硬-相对软”的岩性组成,主要受控于相对软的硬岩基座岩体.采用伪时间增量的方式模拟岩石强度的时间相关劣化效应,数值分析了多水位变动周期下棺木岭危岩体裂缝和破坏区的扩展情况.危岩体初始破坏区主要集中在基座趾部岩体.随着水位变动周期增多,裂缝和破坏区由危岩体踵部和趾部相对扩展,破坏区主要集中在危岩体踵部.10次水位周期计算所得破坏区比相同时步、没有劣化效应时增加了近4倍,且以拉张破坏为主.周期性水位变动造成的岩体劣化强烈加快了柱状危岩体演化进程,同时影响了其破坏机理.从数值分析来看,棺木岭危岩体的变形破坏模式从原来的倾倒为主将转为以压溃崩塌为主.水位变动条件下岩石强度的时间相关劣化效应及其对柱状危岩体的影响研究将为三峡水库危岩体防治提供重要技术支撑.