反倾软硬岩组合边坡稳定性评价 ——以曼家寨矿区西邦边坡为例

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曼家寨矿区西邦边坡主要岩性为二云片岩、大理岩,分布于新寨岩组第六、五、四岩性段。二云片岩为软岩,在破坏时具有柔性特征,大理岩为较坚硬岩,破坏时具有脆性特征,层理面对边坡的变形和破坏具有重要的控制性作用,当层理面与坡面倾向相反时,即为反倾边坡,在以往的调查研究中这类边坡发生变形破坏多以倾倒变形为主。本文考虑两种软硬岩性的组合关系,从总结两种岩性的结构面特征出发,研究影响该边坡稳定性最不利影响因素的变化范围,同时也为该类型的边坡的治理提供理论依据。作者通过野外调查搜集与整理数据,取样进行室内外试验、采用数理统计分析,得出各种出露岩体的物理力学参数、饱水软化特性的数值变化区间。以浅层滑坡为例,分析了该类反倾软硬组合边坡变形程度与岩体结构(软弱夹层的贯通性)、地下水位上升高度、坡角、层面倾角之间的相关关系。最后,以整体边坡为对象建立数值模型,在分级开挖状态下评价其稳定状态,分析其变形破坏规律。研究取得了如下成果:1.通过地下水对边坡岩体强度的物理软化作用研究得出,矿区西邦二云片岩、二云石英片岩和绿泥片岩在地下作用下软化作用明显,大理岩、矽卡岩在地下作用下软化作用不明显。2.软弱夹层是反倾软硬岩质组合边坡发生滑坡的根本因素,开挖是边坡失稳的重要触发因素,降雨软化作用是重要的诱发因素。3.反倾软硬岩组合边坡由于坡角、层理面倾角、地下水等条件的变化,其变形破坏程度也具有相应的变化规律。当不考虑坡体内软弱夹层时,坡角和层理面倾角均大于40°有利于边坡发生倾倒变形,特别地,层理面倾角在50°~70°之间时,此时反倾边坡最易发生倾倒变形破坏。结合已发生的浅层滑坡分析,边坡的实际坡角、层面参数并不构成发生明显反倾破坏的最有力条件。4.反倾岩质边坡的破坏类型主要有弯曲拉裂、压缩倾倒、剪切滑移、滑动-倾倒,该类反倾软硬岩组合边坡由于存在软弱夹层贯通或者局部贯通的情况,破坏类型为沿软弱层方向剪切滑移破坏。5.用MIDAS/GTS、UDEC等数值软件预测了曼家寨西邦边坡在分级开挖状态下变形破坏特征。
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