首页 理论教育西部水电工程滑坡演化阶段控制技术

西部水电工程滑坡演化阶段控制技术

【摘要】:从斜坡所处区域的地形地貌及地质条件分析可见,斜坡体的变形演化主要受平行于岸坡走向的反倾岩层结构与地形因素所控制。图4.4-3斜坡演化模式图——弯曲变形阶段4.破坏阶段随着上述变形的进一步发展,坡体内折断带的剪应力超过其抗剪强度时,坡体开始逐渐的错动下滑。图4.4-4斜坡演化模式图——破坏阶段5.前缘滑动变形阶段随着河流对坡脚的不断冲蚀,坡体前缘物质不断被带走,使坡体前缘产生新的临空条件。

从斜坡所处区域的地形地貌及地质条件分析可见,斜坡体的变形演化主要受平行于岸坡走向的反倾岩层结构与地形因素所控制。由于斜坡主要岩体为板岩与变质砂岩互层,岩层走向NW10°~15°,倾向SW,倾角70°~75°,走向与岸坡近平行并倾向坡内,构成陡倾山内的逆向坡;岩体中断裂、节理发育,坡体岩体中发育一组与层面近垂直的倾向坡外部的节理,而且该组节理多处集中发育成大的断裂,充填泥质后发育成软弱夹层。此外,岸坡地形高陡,坡内受断层、裂隙等的发育影响形成多条冲沟,加上雅砻江河谷的深切侵蚀,形成了前缘临空面地形,为斜坡岩体的弯曲倾倒破坏提供了变形的边界条件。结合岸坡所处的地形条件、岩体结构特征,该斜坡的演化过程可分为如下5个阶段。

1.初始临空面形成阶段

斜坡处于雅砻江复式背斜的西翼,单斜地层,陡向西倾,地层为三叠系上统两河口组下段变质砂岩夹板岩,该阶段随着河流的下切,斜坡前缘临空面开始形成(图4.4-1)。

图4.4-1 斜坡演化模式图——临空面形成阶段

2.斜坡岩体在应力作用下沿结构面初始变形阶段

河流下切形成的河谷地形,伴随大面积的卸荷作用,斜坡岩体应力状态出现明显分异:坡体后缘为拉应力分布区,坡脚地带为剪应力集中区。在这种岩体力学环境条件下,坡体中后部不仅板岩、变质砂岩因卸荷回弹,结构松弛,沿板理面拉裂、错动,而且坡体内发育的陡倾结构面也同样发生拉裂、甚至错动,表面出现微小台阶或在坡肩形成拉裂缝;前缘近垂直于层面发育的一组节理面在斜坡应力作用下发生剪切蠕滑为岩体的进一步变形奠定了基础(图4.4-2)。

图4.4-2 斜坡演化模式图——沿结构面初始变形阶段

3.岩层弯曲变形、前缘剪切蠕变、后缘拉裂缝变形阶段

随着河谷的不断下切,坡脚临空面的范围逐渐增大,岩体应力状态的分异加剧,早期已经开启的陡倾山内的层状结构岩层,在平行斜坡表部的单向最大主应力作用下,产生弯矩作用,岩层由外开始向下作悬臂梁弯曲,岩层发生弯曲、开裂,并逐渐向谷坡深部发展。当岩层弯曲到一定程度时,可导致岩层根部折断,形成断续分布的折断面,而在该部位若发育有倾向坡外的节理及断裂时,易在断裂处折断、拉裂;前缘缓倾断裂的剪切蠕变继续向深部发展,错断岩层(图4.4-3)。

图4.4-3 斜坡演化模式图——弯曲变形阶段

4.破坏阶段

随着上述变形的进一步发展,坡体内折断带的剪应力超过其抗剪强度时,坡体开始逐渐的错动下滑。在自重作用下,随着坡体应力场的重新分布,坡体浅表部位移总体向临空面偏转,其显著特征为坡脚部位的位移较大,坡体上部较小。坡脚处应力较为集中,岩体变形加剧并产生脆性破坏,这进一步使其上部板梁结构悬空,在自重作用下,向下弯曲,岩层层间(板梁间)也随之错动、张开,为外部营力的进入创造条件,在各种营力作用下,板梁的变形加剧而逐渐发生破坏解体。而浅部的岩体在上述演化机制下不断地破坏解体,最终演化成滑坡(图4.4-4)。

图4.4-4 斜坡演化模式图——破坏阶段

5.前缘滑动变形阶段

随着河流对坡脚的不断冲蚀,坡体前缘物质不断被带走,使坡体前缘产生新的临空条件。在自重作用下,坡体浅表层堆积体发生蠕滑变形,坡脚处产生应力集中。在各种外营力作用下,浅表层堆积体变形不断加剧。当变形累积到一定程度后,浅表层堆积体沿基覆界面产生整体滑动(图4.4-5)。