岩石边坡地貌演化危岩分析法研究

论文摘要

岩石崩塌是指斜/边坡表层岩石破坏过程及其对人民生命财产和地质环境造成的动力损毁作用与效应,在地貌学上属于重力地貌类型及动力地貌过程,在工程地质学上属于地质灾害,在公路铁路等工学领域称为不良地质现象。Davis、Penck、King等经典的地貌演化理论主要是指在大尺度或宏观尺度层面的地貌演化行为,停留在定性描述层面,因此,传统地貌学的实用价值未得到真正体现。从边坡表面危岩形成及其演进角度,分析边坡地貌演化问题,是推动地貌学实用性的重要科学路径,对于提高危岩崩塌治理工程勘察技术水平有积极意义。本文采用现场调查和观测、数值模拟、地貌学、突变理论等研究方法,开展岩石边坡地貌演化危岩分析法研究,得到如下主要结论:（1）通过现场调查,以三峡库区綦江羊叉河岸坡、万州太白岩、万州青草背后山为例,详细描述了岩石边坡地貌形迹的梯级特性,发现这些岩石边坡均不存在平衡剖面问题。（2）软硬相间的地层组合结构必然导致显著的差异风化作用,所形成的岩腔是复杂岩石边坡地貌梯级崩塌演进的关键环节,据此提出了缓倾角岩石边坡地貌梯级崩塌演进模式,给出了危岩崩落崩塌链概念,指出三峡库区岩石边坡危岩演进不超过五个崩塌链。（3）对三峡库区万州太白岩泥岩、南川甄子岩碳质页岩和四面山红岩泥岩进行了长时间的现场风化观测试验,获得了岩石风化曲线,太白岩泥岩平均风化速度17.35mm/a,甄子岩碳质页岩平均风化速度约18mm/a,江津四面山红岩山下白垩纪泥岩风化速度11-25mm/a,建议在进行重庆境内岩石边坡危岩发育过程研究中危岩体基座泥岩的自然风化速度取值范围为17-20mm/a。（4）对三峡库区綦江羊叉河岸坡梯度崩塌问题进行了有限元数值模拟,分析了岸坡第一崩塌链临界岩腔形成过程、第一崩塌链发育过程、第一和第二崩塌链同时发育、第二和第三崩塌链同时发育等工况岸坡内大主应力和小主应力的变化特性。（5）依据现场观测资料,发现甄子岩基座碳质页岩压裂喷射作用,提出了压裂喷射模式,该作用加速了危岩岩腔的发育进程,是危岩持续座落解体的关键因素,分析并揭示了危岩座落解体特征。（6）基于能量原理和突变理论,确定了甄子岩W12#危岩破坏瞬间危岩体底部弹冲速度为5.92m/s,据此合理解释了危岩破坏前基座碳质页岩产生压裂喷射的客观机理。（7）构建了基于危岩发育的甄子岩边坡地貌演化模式,据此提出了岩石边坡地貌演化危岩分析法,该方法是经典地貌学用于解决工程问题的技术突破。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 选题依据及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 目前研究存在的问题及其研究思路
• 第二章 危岩梯度崩塌演化地貌学解译
•   2.1 经典地貌演化理论介绍
•   2.2 綦江羊叉河岸坡地貌梯级崩塌形迹
•   2.3 万州太白岩梯级崩塌地貌形迹
•   2.4 万州青草背后山梯级崩塌地貌形迹
•   2.5 缓倾角岩石边坡地貌梯级崩塌演进模式
•   本章小结
• 第三章 泥岩风化速度观测研究
•   3.1 岩石边坡泥岩风化问题
•   3.2 重庆地区岩石边坡泥岩风化过程现场观测
•   3.3 重庆地区典型泥岩自然风化速度
•   本章小结
• 第四章 羊叉河岸坡危岩梯度崩塌数值模拟
•   4.1 数值模拟有限元理论介绍
•   4.2 羊叉河岸坡地质模型
•   4.3 羊叉河岸坡危岩梯度崩塌有限元数值模型
•   4.4 羊叉河岸坡危岩梯度崩塌数值模拟结果分析
•   本章小结
• 第五章 甄子岩边坡地貌演化危岩分析法
•   5.1 甄子岩地质地貌条件
•   5.2 甄子岩变形监测
•   5.3 危岩基座岩土体压裂喷射
•   5.4 甄子岩危岩破坏弹冲速度
•   5.5 危岩下座解体
•   5.6 基于危岩发育的甄子岩边坡地貌演化模式
•   本章小结
• 第六章 结论和建议
•   6.1 结论
•   6.2 建议
• 致谢
• 附录:攻读学位期间参加的科研项目及取得的成果
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王圣娟

导师: 陈洪凯

关键词: 边坡地貌演化,危岩,梯级崩塌,危岩分析法,泥岩风化速度,岩腔

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,建筑科学与工程

单位: 重庆交通大学

分类号: TU45

DOI: 10.27671/d.cnki.gcjtc.2019.000226

总页数: 66

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