三峡库区砂泥岩互层岸坡崩塌机制及稳定性分析

论文摘要

砂岩与泥岩互层结构的岸坡是三峡库区常见的岸坡类型之一。三峡水库水位在145-175m高程间的周期性变化,使得岸坡岩土体经受周期性的干湿循环作用。由于砂岩和泥岩的水理性质不同,且泥岩的抗风化能力明显低于砂岩,在库水作用下,泥岩易发生软化甚至崩解,从而可能引起砂泥岩互层岸坡发生崩塌破坏。本文依托国家科技支撑计划课题专题“西南山区典型高边坡灾变机理与过程控制研究”（编号2015BAK09B01-1）,通过理论分析、室内试验等方法,研究了单侧浸水、干湿循环、上覆加载等条件下泥岩的崩解特性,分析三峡库区典型砂泥岩互层岸坡的崩塌机制及稳定性,并运用提出的稳定性判别方法对工程实例进行稳定性检验,具体的研究内容和主要研究成果如下:（1）基于岩层结构面的组合关系划分了砂泥岩互层岸坡的结构类型,归纳了不同结构类型砂泥岩互层岸坡的破坏形式,选取三峡库区典型砂泥岩互层岸坡研究其崩塌机制。砂泥岩互层岸坡结构类型划分为:顺倾层状结构、反倾层状结构、斜向层状结构、陡倾层状结构和近水平层状结构等五类。以近水平层状结构为三峡库区典型砂泥岩互层岸坡研究,概括其崩塌机制为:泥岩软化崩解产生的泥岩空腔会使上部砂岩悬空,悬空的砂岩和上覆地层在力学平衡被打破后,会发生悬臂拉裂破坏导致岸坡整体崩塌;（2）基于泥岩的水理特性和单侧崩解试验,研究泥岩的崩解特性并根据试验结果提出了泥岩的崩解深度计算公式。泥岩水理特性试验研究了泥岩的物质组成、软化性、崩解性、吸水性;单侧崩解试验由单侧浸水试验和单侧干湿循环试验两部分组成,单侧浸水试验根据上部加载情况分为上部不加载、加载0.3MPa、加载0.6MPa;单侧干湿循环试验根据上部加载情况分为上部不加载、加载0.3MPa、加载0.6MPa（加载大小依据土压力计算法假设上覆岩土体的平均重度和高度）。根据试验结果获得了泥岩崩解深度与浸水时间、干湿循环次数、上覆荷载的关系曲线,推导出单侧浸水和单侧干湿循环条件下泥岩崩解深度计算公式;（3）基于三峡库区典型砂泥岩互层岸坡的崩塌破坏机制,对砂泥岩互层岸坡进行稳定性分析。根据悬臂梁受力弯曲的应力分布规律及弯矩截面上最大拉应力和抗拉强度的比值,提出了在上部荷载作用下砂岩临界悬空长度和抗裂系数的计算公式,并结合泥岩崩解深度的计算公式对三峡库区典型砂泥岩互层岸坡进行稳定性分析;（4）根据开县天白水库的地勘资料对砂泥岩互层岸坡进行稳定性分析。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题依据及研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 水位升降作用对岸坡失稳的影响
•     1.2.2 三峡库区岸坡结构分布
•     1.2.3 三峡库区砂泥岩互层岸坡稳定性现状
•     1.2.4 砂岩和泥岩的水理特性研究现状
•     1.2.5 干湿循环的试验方法
•   1.3 主要研究内容
•   1.4 技术路线
• 第二章 三峡库区砂泥岩互层岸坡崩塌机制
•   2.1 概述
•   2.2 砂泥岩互层边坡坡体结构特征
•     2.2.1 层状边坡坡体结构类型划分
•     2.2.2 砂泥岩互层边坡结构类型划分
•   2.3 砂泥岩互层边坡的破坏形式
•     2.3.1 顺倾层状结构边坡的破坏形式
•     2.3.2 反倾层状结构边坡的破坏形式
•     2.3.3 斜向层状结构边坡的破坏形式
•     2.3.4 陡倾层状结构边坡的破坏形式
•     2.3.5 近水平砂泥岩互层边坡的破坏形式
•   2.4 三峡库区砂泥岩互层岸坡崩塌机制
•     2.4.1 三峡库区砂泥岩互层岸坡崩塌破坏形式
•     2.4.2 三峡库区砂泥岩互层岸坡崩塌机制
•   2.5 本章小结
• 第三章 单侧浸水条件下泥岩的崩解特性
•   3.1 概述
•   3.2 泥岩的水理特性
•     3.2.1 物质组成矿物成分
•     3.2.2 吸水性
•     3.2.3 软化性
•     3.2.4 崩解性
•   3.3 泥岩单侧浸水崩解试验
•     3.3.1 试验原理
•     3.3.2 试验目的
•     3.3.3 试验设计
•     3.3.4 试验材料
•     3.3.5 试验方案
•     3.3.6 试验方法
•   3.4 单侧浸水条件下泥岩的崩解特性
•     3.4.1 单侧浸水试验
•     3.4.2 单侧干湿循环试验
•   3.5 试验结果与数据分析
•   3.6 本章小结
• 第四章 三峡库区砂泥岩互层典型岸坡稳定性分析
•   4.1 概述
•   4.2 砂岩与泥岩浸水后稳定性对比
•   4.3 三峡库区砂泥岩互层典型岸坡崩塌破坏模式
•   4.4 三峡库区砂泥岩互层典型岸坡稳定性分析方法
•     4.4.1 考虑上覆荷载的临界悬空长度法
•     4.4.2 考虑上覆荷载的抗裂系数法
•   4.5 砂泥岩互层典型岸坡稳定性分析
•     4.5.1 干湿循环条件下砂泥岩互层岸坡的稳定性分析
•     4.5.2 单侧浸水条件下砂泥岩互层岸坡的稳定性分析
•   4.6 本章小结
• 第五章 工程实例分析
•   5.1 工程概况
•     5.1.1 地形地貌
•     5.1.2 地层岩性
•     5.1.3 水文地质条件
•     5.1.4 水质分析
•     5.1.5 坝区工程地质条件
•   5.2 天白水库坝址处砂泥岩互层岸坡的稳定性分析
•     5.2.1 失稳机制
•     5.2.2 岩石的物理力学性质
•     5.2.3 稳定性分析
•   5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论著以及科研成果
•   一、攻读硕士期间发表的学术论文
•   二、攻读硕士期间参与的科研项目
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马河图

导师: 王俊杰

关键词: 砂泥岩互层岸坡,崩塌机制,单侧浸水试验,崩解深度,稳定性分析

来源: 重庆交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备,水利水电工程,水利水电工程

单位: 重庆交通大学

基金: 国家科技支撑计划课题专题“西南山区典型高边坡灾变机理与过程控制研究”(编号2015BAK09B01-1)

分类号: TV223;P642.21

DOI: 10.27671/d.cnki.gcjtc.2019.000801

总页数: 76

文件大小: 3692K

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