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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

An analysis of non-penetration cracks in anti-dip rock slope based on centrifugal test

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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.

作者杨豪 ^[1] 魏玉峰 ^[2] 张御阳 ^[3] 唐珏凌 ^[4] 何宁 ^[5] 学术成果认领

作者单位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;四川建筑职业技术学院,四川德阳 618000 ^[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] 四川省地震局,四川成都 610044 ^[3] 成都工业职业技术学院,四川成都 610031 ^[4] 甘肃电投炳灵水电开发有限责任公司,甘肃临夏 731600 ^[5]

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

分类号 TU452

栏目名称

工程地质与地质灾害

DOI 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202108068

发布时间 2022-11-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

基金项目

国家自然科学基金（42072303）国家重点研发计划（2017YFC1501000）