反倾板裂岩体边坡振动物理模拟试验研究.pdf

第38卷 第4期 成都理工大学学报 (自然科学版) Vol_38 No．4 2011年 8月 JOURNALOFCHENGDUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY(Science＆TechnologyEdition) Aug．2011 [文章编号]167l_9727(2011)04—0413—09 反倾板裂岩体边坡振动物理模拟试验研究 刘云鹏 黄润秋 邓 辉 (成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都 610059) [摘要]探讨反倾板裂岩体边坡在动力扰动作用下的变形破坏机制和失稳模式，为防治理论提 供依据。结合沙窝子高边坡的已有地质资料及汶川地震以后的边坡变形破坏调查情况，在相 似理论的基础上，采用重晶石粉、膨润土及石蜡油组成的相似材料，按照 1t500的相似 比例对 该处边坡进行 了构建，通过振动台试验，研究了其在动力作用下的响应过程。试验结果表明动 力触发因素对边坡的影响非常显著，特别是坡体的软弱岩层带容易产生拉破坏，坡体的变形破 坏往往最先发生在此处，甚至构成其后缘主要破坏边界。从历史演变的角度可将这类边坡 的 变形失稳过程概括为 3个 阶段，即倾倒变形阶段(潜伏阶段)、坡体震裂阶段(触发累计阶段)和 坡体溃滑阶段(能量释放阶段)；整个震动破坏阶段又可以进一步分为岩土体松动碎裂、后缘坡 肩拉裂、裂缝发展和变形位移累计、前缘坡脚鼓出及抛起式溃滑剪出5个阶段。 [关键词]反倾板裂岩体；振动试验}变形破坏；溃滑 [分类号]TU468．4 [文献标识码]A 2o世纪 6o年代谷德振、孙玉科教授提出了 重要的工作 。就 目前 的研究现状来看 ，国内外对 “岩体结构”概念 ，提供 了将复杂的岩体抽象为 板裂 (层状)岩体边坡 的稳定性研究主要局限于理 科学的结构类型的分类依据口]。谷德振教授在 论分析和数值模拟方法，而且对其受力分析也仅 1977年提出破碎带应作为一种岩体结构单元 ， 限于静力分析 。物理模拟研究方法 的优点 已将 “板”作为一种薄层状结构从一般的层状结构 在于能够直接观测和记录研究对 象的变形、破坏 中独立出来 ]。孙广忠等在 1984年第二届全国 演变过程，但 目前应用物理模拟研究方法对边坡 工程地质大会上正式提 出了 “板裂”结构 的新概 进行动力 的研究还不多_】 ]。 念 ，之后又提 出了 “板裂岩体 力学模 型”L3“]。 沙窝子高边坡位于 国道 317(213)都江堰至 “裂”是板裂结构 的主要特征 ，除 了它被节理 、劈 汶川公路桩号 K74+775～K75+740处公路 内 理等构造切划成板块外，各板层 间的联系也是松 侧 。路线位于岷江主流河流凹岸坡脚 ，内侧地形 懈的。孙广忠、倪 国荣等认为它和层状结构之间 为一高陡边坡 ，地形 陡峭，上缓下陡，最大坡高大 最大区别是 “板裂”结构层间错动特别显著[4，s]。 于 250m。边坡走向N6O。～7O。E，倾 向SE，70m 反倾板裂岩体边坡 的稳定性 问题是水利水 以下坡度约 60。～80。，7O～170m段坡度约 5O。～ 电、交通建设和矿 山治理等工程建设 中经常遇到 60。，170m 以上坡度约 7O。～8O。。高边坡处出露 的一个问题。特别是在受到动力扰动(地震、爆破 地层主要为第 四系全新统崩 、坡积层 (Q )的 以及机械振动)时，其稳定性更容易被破坏。边坡 碎石土 ，碎石成分以灰岩、大理岩为主，褐灰色 ，块 一 旦失稳 ，将会造成生命和财产的损失。因此，对