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基于离心试验的反倾层状岩质边坡内非贯通性裂缝变形特性分析
引用本文:杨豪, 魏玉峰, 张御阳, 唐珏凌, 何宁. 基于离心试验的反倾层状岩质边坡内非贯通性裂缝变形特性分析[J]. 水文地质工程地质, 2022, 49(6): 152-161. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202108068
作者姓名:杨豪  魏玉峰  张御阳  唐珏凌  何宁
作者单位:1.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学),四川 成都 610059;; 2.四川建筑职业技术学院,四川 德阳 618000;; 3.四川省地震局,四川 成都 610044;; 4.成都工业职业技术学院,四川 成都 610031;; 5.甘肃电投炳灵水电开发有限责任公司,甘肃 临夏 731600
基金项目:国家自然科学基金项目(42072303);国家重点研发计划项目( 2017YFC1501000)
摘    要:
坡体内不同部位结构面间岩桥断裂扩展导致了反倾层状岩坡的破坏。为研究坡体内非贯通性裂缝断裂扩展对坡体演化的控制作用,以苗尾水电站右坝肩倾倒变形体为地质原型,开展含多组非贯通性裂缝的反倾层状岩质边坡离心模型试验,分析反倾层状岩质边坡内非贯通性裂缝变形特性。
结果表明:(1)坡体内含非贯通性裂缝的岩层断裂最终呈现为裂缝间岩桥贯通、缓倾裂缝与上岩层贯通、陡倾裂缝与下岩层贯通、陡倾裂缝与缓倾裂缝端口处贯通及非裂缝处岩层发生断裂等5类裂缝断裂模式,并以裂缝间岩桥贯通为主要断裂模式;(2)基于断裂力学并结合裂缝断裂叠加原理,主折断面处岩层的不稳定系数在坡高1/3处最小,并向坡脚和坡顶两侧逐渐变大,而应力强度因子由坡高1/3处向坡脚和坡顶处逐渐变小;(3)裂缝的断裂扩展控制着坡体演化,并受裂纹率及裂缝周围的尖端应力场影响较大。在坡体演化初期,以坡体后缘压缩沉降和局部岩层裂缝压剪破坏为主,岩层倾角发生较大变化,呈现由坡体上部往下逐级变大的趋势;演化中期,坡体后缘裂缝扩展形成主折断面,坡体中上部岩层角度变化较大,裂缝断裂数目的继续增加;演化末期,裂缝断裂数目保持平稳,主要以断裂岩层的位置重分布为主要变形特征,次级折断面形成,破碎岩层之间进一步被压缩,坡体进一步发生失稳破坏。


关 键 词:反倾层状斜坡   岩桥断裂   裂缝扩展   离心模型试验   断裂机理
收稿时间:2021-08-30
修稿时间:2021-12-24
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