基于离心机和数值模拟的软硬互层反倾层状岩质边坡变形特征分析
2021-07-23李彦奇孟秋杰
水文地质工程地质 2021年4期
关键词:模型
李彦奇,黄 达,孟秋杰
(河北工业大学土木与交通学院,天津 300400)
在我国西部山区,天然或人工开挖形成了大量的反倾岩质边坡[1−2]。早期工程地质工作者认为反倾层状边坡较为稳定,不易形成贯通面引发滑坡[3]。然而根据对我国近100例发生较大变形或滑坡的斜坡进行的统计,其中反倾向边坡占33%[4],出现的频度和危害较大[5]。块状-弯曲倾倒是反倾层状岩质边坡的主要倾倒形式之一,主要特性表现为坡顶后的弯曲倾倒以及坡顶前的弯曲倾倒的结合[6]。这种破坏模式在软硬相间的层状岩体中非常普遍,多发于砂岩泥板岩互层、燧石岩页岩互层、薄层状石灰岩中[7]。考虑到软岩、硬岩有不同的地质及工程特性,离心机模型试验和数值模拟成为研究此类坡体变形的主要研究手段。
关于离心机试验,Adhikary等[8]开展了7组不同结构的均质反倾边坡离心试验,得出了岩层倾角、岩石抗拉强度等对破裂面形状的影响;郑达等[9]在开挖条件下对均质层状反倾边坡进行离心试验,得出临空条件是深层倾倒变形破坏的关键致灾因子。上述成果均建立在相邻岩层岩性相同的假定条件之下,未考虑软硬相间互层状结构。
在数值模拟方面,黄波林等[10]使用UDEC软件对廖家坪危岩体进行了模拟,结果表明坡体倾倒的方向受软弱层控制;黄润秋等[11]以皖南某高速公路反倾层状边坡为例,使用离散元法分析了其倾倒破坏机理并揭示了边坡的变形分区现象。以上研究总结了坡体的破坏特征,但对于小变形状态下的细节兼顾不足;……
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