秦巴山区斜坡结构类型及变形破坏模式研究

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秦巴山区地质构造强烈,地形起伏显著,岩土体结构类型复杂多样,岩体节理裂隙发育,风化严重,降雨丰富,人类工程活动活跃,灾害频发,是我国重灾区之一。区内广泛分布变质岩斜坡和沉积岩斜坡,岩性以板岩、千枚岩、片岩、灰岩、砂岩等为主。在地质作用及人类工程活动的影响下,研究区以滑坡、崩塌为主的地质灾害频频发生,对当地的经济发展、人民生活安全造成了极大影响。由斜坡结构类型所控制的变形破坏方式千变万化,其形成机理研究起来也十分复杂,目前针对秦巴山区斜坡结构与破坏模式之间关系仍处于初步研究阶段。因此弄清楚斜坡结构与其变形破坏模式之间的关系对秦巴山区的崩滑灾害防治有着重大意义。本文以秦巴山区坡体结构与斜坡变形破坏模式为主要研究内容,通过查阅文献资料,结合野外调查,对研究区的工程地质岩组、岩土体结构类型、斜坡结构进行划分,总结分析斜坡结构类型及发育特征。在此基础上,结合区内斜坡变形破坏特征,通过3DEC和FLAC3D对不同斜坡结构类型的变形破坏方式进行数值模拟[1],分析其在变形破坏过程中的位移变化特征,揭示其破坏机理。主要结果如下:(1)查明研究区的工程地质背景,根据岩石建造组合特征,将研究区出露地层划分为松散堆积、沉积岩建造、变质岩建造、岩浆岩建造,四大类建造类型,并在此基础将其细分为7个亚类。根据结构面和结构体的特性以及它们间相互排列组合的特征,将研究区内的岩体结构划分为四大类,分别为:散体结构、层状结构、碎裂结构、块体镶嵌结构。(2)将研究区的斜坡类型划分为土质斜坡、岩质斜坡、岩土复合斜坡。并根据斜坡岩层原生产状与斜坡坡向之间的夹角将岩质边坡分为顺向坡、顺斜向坡、横向坡、逆斜向坡、逆向坡五类。结合工程地质岩组、岩体结构、岩质边坡结构类型,对区内的坡体结构进一步划分为:松散堆积斜坡结构、顺向缓倾层状斜坡结构、斜交缓倾层状斜坡结构、反向缓倾层状斜坡结构、陡倾直立层状斜坡结构、碎裂斜坡结构、块体镶嵌斜坡结构、坡积物-基岩二元斜坡结构。(3)采用3DEC离散元软件对区内不同斜坡结构的岩质边坡进行数值模拟,探讨斜坡仅在重力作用下的变形破坏过程,分析其位移运动规律。总结出不同斜坡变形破坏的形式:顺向层状碎裂结构斜坡易发生“蠕滑-拉裂渐进”式破坏,顺向中薄层状结构斜坡易发生“弯曲-溃曲”式破坏,顺向缓倾中薄层状结构斜坡、斜交缓倾层状结构斜坡易发生“顺陡倾结构面拉裂滑移”式破坏,反向缓倾层状斜坡相对稳定,不易发生破坏,反向陡倾中薄层状结构斜坡易发生“弯折-拉裂-滑移”式破坏,反向陡倾中厚层状结构斜坡易发生“弯曲-倾倒”式破坏。(4)采用有限差分软件FALC3D对坡积物-基岩二元结构斜坡和松散堆积结构斜坡进行模拟,当坡积物厚度较大时,坡积物-基岩二元结构斜坡在坡体内部发生弧形滑动破坏,其破坏机理与松散堆积斜坡的破坏相同。若坡积物较薄,则沿坡积物与基岩接触面发生顺层平滑破坏。(5)综合的对秦巴山区的不同斜坡结构类型进行了归纳分类,较为全面的得出了秦巴山区斜坡结构类型与变形破坏模式之间的关系。
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