卸荷环境下高边坡的变形特性研究

论文摘要

本文以白鹤滩水电站坝址区右岸坡为研究对象,在大量现场调研与室内分析基础上,结合研究区工程地质条件、水文地质条件以及复杂高边坡实际变形破坏模式,采用理论分析和数值模拟等手段,得出的主要结论和研究成果如下：1、研究区地貌发育主要表现为长期风化以及流水下切作用下的中山峡谷地貌景观,发育典型的左缓右陡、上宽下窄的典型“V”形河谷。强烈的下切作用为岸坡孕育小范围崩塌提供了必要的势能累积与临空面,另外,侧蚀作用进一步加剧了岸坡崩塌作用。高陡地貌为右岸坡崩塌奠定了基础。2、右岸岸坡变形破坏模式的主要是渐进性的局部崩塌；崩塌失稳受到玄武岩层状构造、共轭剪切断裂、卸荷裂隙及柱状节理等多种结构面的协同约束作用。3、通过对坝区岸坡在陡倾角断层带F18、缓倾角层间错动带的联合影响下的模拟分析中发现边坡的稳定性受结构面控制作用很明显。边坡岩体的总位移形式表现为沿缓倾角凝灰岩质层间错动带的滑移和沿陡倾角断层破碎带的拉裂,是较为典型的主滑移-次拉裂模式。4、坡体三维数值模拟计算的稳定性分析结果表明：x方向位移量层间错动带相对密集的地方高于相对层数较少的地方,且存在一个临界深度,当垂直埋深超过这一临界深度相同位移量界限面不再平行于卸荷带界限面；y反方向位移主要受其高程控制,位移主要来自层间错动带上覆岩体；总位移主要以沿层间错动带倾向的位移为主；白鹤滩水电站中坝区右岸坡坡面靠近北侧边界区域应力相对集中,在南侧边界以及坡脚部位有应力集中现象。5、白鹤滩水电站坝区岸坡变形破坏方式主要表现为表层的卸荷松动以及缓倾角层间错动带以及陡倾角断层破碎带相组合控制的滑移—拉裂；具有时效变形特点以局部崩塌、分块滑移、解体为主,整体稳定性良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题依据与研究意义
• 1.2 已有研究现状综述
• 1.2.1 岩体破坏准则
• 1.2.2 岩体本构关系
• 1.2.3 岩体力学参数
• 1.2.4 岩体高边坡的变形破坏机理
• 1.3 主要研究内容及研究方法
• 第二章 白鹤滩电站坝区地质概况
• 2.1 自然地理概况
• 2.1.1 区域地形地貌
• 2.1.2 水文气象
• 2.2 地层岩性
• 2.3 坝区构造活动及地应力场特征
• 2.3.1 坝区构造特征
• 2.3.2 地应力场特征
• 2.4 水文地质条件
• 第三章 白鹤滩电站坝区右岸坡多尺度结构面的演化模式
• 3.1 多尺度结构面
• 3.1.1 结构面的成因类型
• 3.1.2 结构面的充填情况以及力学属性
• 3.1.3 结构面级序
• 3.2 多尺度结构面对岸坡演化模式的协同约束作用
• 3.3 玄武岩岩体结构的小尺度演化
• 3.3.1 柱状节理
• 3.3.2 玄武岩（薄）层（板）状构造
• 3.3.3 小型X节理
• 第四章 白鹤滩电站坝区右岸边坡变形分析
• 4.1 计算模型和边界条件的确定
• 4.1.1 屈服准则
• 4.1.2 地质模型的结构概化
• 4.1.3 范围边界条件的确定
• 4.1.4 岩体物理参数的选取
• 4.2 天然状态下边坡有限元模拟分析
• 4.2.1 有限元模型的建立
• 4.2.2 岸坡变形计算结果分析
• 第五章 卸荷环境下右岸坡岩体三维有限元分析
• 5.1 圈定模型计算范围提取高程信息
• 5.2 地质模型构建
• 5.3 ANSYS实体模型构建过程
• 5.4 参数选取、单元划分及边界条件
• 5.5 岸坡位移场分析
• 5.5.1 X方向位移场
• 5.5.2 Y方向位移场
• 5.5.3 Z方向位移场
• 5.5.4 总位移场
• 5.6 岸坡应力场简析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表的论文和参加的科研活动