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水工程地质缺陷常用加固技术和崩塌作用机制

【摘要】:崩塌活动主要是在重力作用下,岩土体发生变形崩落的现象。第一阶段是岩土体在长期的地质营力作用下,产生节理、裂隙或断裂,使其完整性受到破坏,甚至破裂分割成支离破碎的块体,为崩塌活动奠定了基础。第三阶段平衡恢复阶段,同时又是下一次可能崩塌的准备阶段,如此周期变化。崩塌活动受多种因素影响,其主要发生在雨季。若忽略声能,认为崩塌、落石的势能只转变为动能及克服摩擦作功(热能)。

崩塌活动主要是在重力作用下,岩土体发生变形崩落的现象。它的形成可分为三个阶段:第一阶段为不稳定因素积累阶段;第二阶段为重力崩坠阶段;第三阶段为平衡恢复阶段。

第一阶段是岩土体在长期的地质营力作用下,产生节理、裂隙或断裂,使其完整性受到破坏,甚至破裂分割成支离破碎的块体,为崩塌活动奠定了基础。此阶段历时长短随岩石性质与结构、构造活动程度、边坡形状、外营力强度等而不同。第二阶段是崩塌体脱离母岩,沿最大重力梯度方向急剧而猛烈地崩落,然后堆积于坡麓。第三阶段平衡恢复阶段,同时又是下一次可能崩塌的准备阶段,如此周期变化。

崩塌活动受多种因素影响,其主要发生在雨季。而软硬相间岩层,由于差异风化,硬岩突出,由结构面切割或重力蠕变,硬岩体就会产生崩塌、落石。地质构造发育使完整岩石被分割成割裂体,割裂体在诱发因素下失稳而形成崩塌。因此,构造越发育,岩体越破碎,越易产生崩塌、落石。人为影响主要是开挖坡脚,就会改变应力场,使坡体内积存的弹性应变能释放而造成应力重分布,岩体产生卸荷裂隙。它们多张开且平行边坡面,并使原有裂隙扩展和张开,由其所切割的岩体便会失稳而形成崩塌。

崩塌活动的主要特征参数除崩塌体体积外,主要为崩落体的运动速度和沿斜坡的弹跳距离(见图4.1)。若忽略声能,认为崩塌、落石的势能只转变为动能及克服摩擦作功(热能)。并设初速度为零,据功能原理,则崩落体运动速度:

式中 v——崩落体沿斜坡运动的速度,m/s;

g——重力加速度,m/s2

f——斜坡平均阻力系数;

α——斜坡坡角,(°);(www.chuimin.cn)

H——斜坡顶到坡底的垂直高度,m;

a——崩落体沿斜坡运动的加速度,m/s2

h——台坎高度,m;

图4.1 崩落体沿斜坡弹跳距离计算示意图

L——试验的落石体在台坎处抛射的距离,m。

其中,崩落体的弹跳抛射角:,式中符号同前。