厚層基巖滑坡軟弱夾層演化過(guò)程及控滑機(jī)理研究.pdf

1、層狀基巖斜坡是指巖體內(nèi)分布有一組占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面的斜坡，優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面一般為層面、軟弱夾層或者是節(jié)理面，它們是復(fù)雜巖體的典型特征之一。厚層狀基巖斜坡在我國(guó)川滇、黔渝、鄂湘等西南山區(qū)廣泛分布，該區(qū)域?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)山體往往發(fā)育有數(shù)層巖性為泥巖、粘土巖或頁(yè)巖的軟弱夾層（帶），與巖體內(nèi)部巖溶帶或節(jié)理面構(gòu)成巖體與山體的分離面，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期蠕滑變形失穩(wěn)，發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，災(zāi)害往往規(guī)模巨大、危害性極高。
　　本文以重慶武隆雞尾山滑坡為例，對(duì)受軟弱夾層

2、控制的厚層基巖滑坡失穩(wěn)機(jī)理開展了研究。在詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，查明了滑坡形成的地質(zhì)環(huán)境背景，理清了滑坡的基本特征與變形歷史，闡明了滑坡的失穩(wěn)模式和成因機(jī)制。從導(dǎo)致滑坡蠕滑變形的關(guān)鍵因素——軟弱夾層和巖溶帶的強(qiáng)度衰減問(wèn)題入手。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查成果和室內(nèi)巖石分析試驗(yàn)，探討了軟弱夾層的沉積環(huán)境與物質(zhì)基礎(chǔ)、發(fā)育演化特征和巖層結(jié)構(gòu)，提出了雞尾山型滑帶軟弱夾層的演化模式與演化發(fā)展階段：原生軟巖→層間剪切帶→滑帶，從礦物學(xué)、力學(xué)和物理化學(xué)等方面解

3、釋了層狀基巖軟弱夾層的演化機(jī)制。開展了軟弱夾層剪切流變力學(xué)試驗(yàn)，建立了適合軟弱夾層各演化階段的非線性損傷流變力學(xué)模型。采用有限差分軟件FLAC3D模擬了巖溶發(fā)育帶不同巖溶程度的剪切破壞特征。基于雞尾山后部驅(qū)動(dòng)塊體驅(qū)動(dòng)，前緣關(guān)鍵塊體阻滑的滑動(dòng)機(jī)制，推導(dǎo)并建立了受軟弱夾層控制的厚層狀基巖滑坡的三維極限平衡分析力學(xué)模型，計(jì)算了不同方案滑坡體的下滑推力與安全系數(shù)的變化趨勢(shì)，從力學(xué)上揭示了受軟弱夾層控制的層狀基巖滑坡的失穩(wěn)機(jī)理。并將三維極限平衡分

4、析力學(xué)模型推廣應(yīng)用到變巖層傾角的條件下層狀基巖滑坡的穩(wěn)定性分析中，得到了變傾角條件下不同方案滑坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律。本文通過(guò)以上研究，取得了以下主要結(jié)論：
　?。?）層狀基巖滑坡的穩(wěn)定性受地形地貌、地層組合、巖體結(jié)構(gòu)、巖溶發(fā)育等方面的控制，具有后部驅(qū)動(dòng)塊體驅(qū)動(dòng)，前緣關(guān)鍵塊體阻滑的滑動(dòng)機(jī)制?；麦w的變形歷史追溯久遠(yuǎn)，底部軟弱夾層強(qiáng)度降低與側(cè)邊界巖溶發(fā)育帶剪斷構(gòu)成了層狀基巖滑坡蠕滑變形的關(guān)鍵因素。
　?。?）分析了軟弱夾層形成滑帶

5、的發(fā)育特征、礦物成分、微結(jié)構(gòu)等方面的演化過(guò)程，提出了雞尾山型滑帶軟弱夾層的演化模式，將其分為三個(gè)演化階段：原生軟巖→層間剪切帶→滑帶，并從力學(xué)、礦物學(xué)和物理化學(xué)等多學(xué)科角度揭示了雞尾山型軟弱夾層的演化機(jī)制。
　?。?）開展了剪切流變?cè)囼?yàn)，獲取了軟弱夾層各演化階段的力學(xué)強(qiáng)度參數(shù)，并通過(guò)流變力學(xué)特性研究，解釋了軟弱夾層在演化中強(qiáng)度參數(shù)逐漸衰減的過(guò)程。引入損傷變量，建立了適合軟弱夾層各演化階段的非線性損傷流變力學(xué)模型。同時(shí)，采用有限差分

6、軟件FLAC3D模擬了不同巖溶發(fā)育程度溶蝕巖塊的剪切破壞特性，定量評(píng)價(jià)了溶蝕巖體的強(qiáng)度衰減過(guò)程。
　　（4）基于雞尾山關(guān)鍵塊體理論，分別討論了邊界強(qiáng)度條件的不同方案組合，推導(dǎo)并建立了受軟弱夾層控制的層狀基巖滑坡的三維極限平衡分析力學(xué)模型，計(jì)算了幾種方案條件下滑坡體穩(wěn)定性的三維變化趨勢(shì)，并進(jìn)行了對(duì)比分析。從力學(xué)上揭示了受軟弱夾層控制的層狀基巖滑坡的失穩(wěn)機(jī)理。
　?。?）將三維極限平衡分析力學(xué)模型推廣應(yīng)用到變巖層傾角條件下滑坡的