反倾软硬互层岩质边坡倾倒变形破坏机理与影响因素研究

• 作者: 黄达 马昊 孟秋杰 宋宜祥
• 来源期刊: 工程地质学报
• 关键词: 反倾边坡 弯曲倾倒 离心模型试验 离散元数值模拟 敏感性分析
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 三峡库区地质灾害
• 页码范围: 602-616
• 页数: 15页
• 分类号: P642.22
• 语种: 中文
• DOI: 10.13544/j.cnki.jeg.2020-417

摘要

倾倒变形常见于反倾结构边坡,特别在具有软硬互层结构边坡中,甚至可发育为深度上百米的大型滑坡.为进一步探明此类反倾边坡倾倒变形的破坏机制,以及边坡形态结构及岩体力学参数等因素的影响规律,以离心模型试验为原型,结合离散元数值模拟,分析了倾倒变形的形成过程以及在外界扰动下的破坏机制.并通过单因素分析法、正交设计法等,研究了多种因素对反倾边坡倾例变形的影响,通过极差分析获得了各因素的敏感性.通过在岩层内预置大量多边形随机裂隙,数值模拟较好地实现了对破裂面起裂及延展规律的模拟.结果表明:离心模型试验可较好地还原倾倒变形过程,而离散元数值模拟则可对实验结果进行有效的重现与扩展,两者吻合度良好;岩体变形过程存在3个阶段,即起始变形、稳态变形和失稳破坏等阶段;破裂面呈弧形,在变形积累到一定程度后快速形成;边坡可自下而上形成多级破裂面,并伴随岩层的强烈弯曲变形,在外界扰动下,倾倒变形体将由外到内沿不同破裂面形成渐进后退式破坏;多种影响因素中,边坡形态结构影响最大,层面参数次之,软硬岩岩石力学参数的差异影响较小;具体而言,边坡形态与坡体结构对倾倒变形的影响性大小表现为坡角>倾角>坡高>坡形>层厚比>层厚,坡角、倾角、坡高越大,坡形越外凸,软硬岩层厚差越小,倾倒变形越容易发生;边坡变形规模主要受形态结构因素控制,倾角和坡角影响最显著.