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1、地震條件下軟巖邊坡崩塌初步研究【摘要】針對西北地區(qū)地震條件的弱膨脹性軟巖坡體的崩塌問題，以G312界古公路邊坡作為工程實例，采用CDEM模擬軟件，對弱膨脹性軟巖坡體進行數(shù)值模擬計算，從應(yīng)力改變和位移變形兩個方面揭示了地震作用對于弱膨脹性軟巖的崩塌，同時通過數(shù)值模擬在地震發(fā)生過程中，隨著時間的推移，模擬出淺層邊坡崩塌的破壞過程?！娟P(guān)鍵詞】邊坡；崩塌；數(shù)值模擬；位移變形引言G312線界古公路水庫坡崩塌段位于甘肅省西北部古浪縣境內(nèi)，邊坡崩塌地點海拔2390?2400米。該工程地點為不對稱路塹工程，邊坡基巖為白堊紀(jì)厚層灰色砂巖與紫紅色泥巖互層，其屮泥巖呈砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、碎屑狀,表層受強風(fēng)化后巖質(zhì)軟、破
2、碎，易崩解風(fēng)化；砂巖構(gòu)造裂隙較發(fā)育，切割成塊體狀。崩塌病害地點處于地震帶，歷史上曾經(jīng)發(fā)生過強烈的地震，現(xiàn)今小震與弱憲活動也很頻繁，是我國巫點監(jiān)視的主要地震活動區(qū)之一。對于該地區(qū)的地震對于邊坡崩塌的研究是非常有必要的，同時為完善我國地質(zhì)災(zāi)害防治提供了理論依據(jù)。1、地質(zhì)條件G312線界古公路水庫坡崩塌病害地點刖塌病害地點主要是白堊系地層，為一套灰色、灰綠色、紫色、紫褐色的砂巖、泥巖、砂礫巖及含礫砂巖互層，屬陸相湖盆及山間凹地沉積，后期受造山運動的影響，巖層呈較高角度向南傾斜，發(fā)育兩組構(gòu)造節(jié)理，將巖體切割成大小不等的巖塊狀，節(jié)理面較平直光滑，呈半閉合狀。崩塌病害地點邊坡基巖為白堊紀(jì)厚層灰色砂巖與
3、紫紅色泥巖互層，其屮泥巖呈砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、碎屑狀，表層受強風(fēng)化后巖質(zhì)軟、破碎，易崩解風(fēng)化。砂巖構(gòu)造裂隙較發(fā)育，切割成塊體狀。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查研究和室內(nèi)試驗研究，白堊系地層的工程地質(zhì)特征如下：砂巖：顏色以灰色?；揖G色、紫色的互層色調(diào)分布，成分以石英、長石為主,中?；蚍奂毩＝Y(jié)構(gòu)；砂礫巖：巖石顏色以灰綠色為主，砂粒成分成分主要為石英、長石，礫石成分較復(fù)雜，多為變質(zhì)巖碎屑物質(zhì)，礫石磨圓度較好,呈渾圓狀，分選比較均勻；泥巖：顏色以紫褐色為主，灰綠色為輔，成分以粉土礦物和粘土礦物為主，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層里構(gòu)造，多以中后層狀產(chǎn)出。2、崩塌病害成因和地質(zhì)構(gòu)造該病害的現(xiàn)場特征為：斜坡陡峻，坡度均大于70°，總高度20m左
4、右;風(fēng)化嚴(yán)重。并且通過室內(nèi)試驗得出巖體的成巖作用差，具膨脹性，易崩解,由于巖體具有膨脹性，受干濕環(huán)境條件的變化，對邊坡的穩(wěn)定性存在一定的影響。因為風(fēng)化的差異性造成部分巖體突出、部分巖體內(nèi)凹，形成突出懸空的巖體，發(fā)生落石與崩塌的機率很大；此外，由于巖體本身具有弱膨脹性，具有失水干縮和遇水膨脹的力學(xué)特性，導(dǎo)致在干濕循環(huán)的自然氣候作用下，尤其在雨季，隨著雨水滲入表層裂隙，裸露在外的邊坡容易發(fā)生反復(fù)脹縮，邊坡含水量變?nèi)耍瑤r體隨之軟化、崩解擴展，從而降低邊坡巖土體的粘聚力與內(nèi)摩擦角，使得邊坡巖體穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致落石與滑塌，進而為崩塌創(chuàng)造了臨空面。崩塌病害地點處于祁連山一河西走廊地震帶，新構(gòu)造運動非常
5、強烈,歷史上曾經(jīng)發(fā)生過強烈的地震,現(xiàn)今小震與弱震活動也很頻繁。甘肅屬于祁連山的河西走廊地震帶，丿力史上曾發(fā)生過多次比較大的地震。上世紀(jì)20?30年代也發(fā)生7級以上地震。祁連山的河西走廊處于青藏高原邊緣，地震運動特點與汶川地震相似，都是受到青藏高原隆起向周邊施壓所致。從目前青藏高原活動角度看，近20年?30年，甘肅地區(qū)的地震形勢值得長期警惕。從目前看來，北部余震靠近甘肅更多一些，向北延伸可能性還是有，警戒程度需提高，尤其是抗震加固。對于該地區(qū)的地震對于邊坡崩塌的研究是非常冇必要的，同時為完善我國地質(zhì)災(zāi)害防治提供了理論依據(jù)。3、地震條件下數(shù)值模擬和結(jié)果分析在對于邊坡的穩(wěn)定性分析的方法主要是利用
6、了CDEM軟件，通過離散元法考慮邊坡的整體穩(wěn)定性從而模擬出邊坡的位移和變形過程。自然狀態(tài)下坡體Y軸方向的位移地震條件下坡體Y軸方向的位移口然狀態(tài)監(jiān)測點X和Y方向位移地震狀態(tài)監(jiān)測點X和Y方向位移根據(jù)CDEM數(shù)值模擬分析獲得的圖片在自然狀態(tài)下坡體Y方向的最大位移9cm,坡體在自然狀態(tài)下坡體本身已經(jīng)不能自穩(wěn)，通過自然狀態(tài)下監(jiān)測點X和Y軸方向的位移對比可以看出在Y方向上的位移明顯大于X方向的位移，山此可以得出坡體在不能自穩(wěn)的狀態(tài)下必然會發(fā)生崩塌現(xiàn)象。在坡體數(shù)值模型中施加地震荷載后，坡休所產(chǎn)生的的最大位移可以達到70cm,由此可以看出坡體己經(jīng)嚴(yán)重破裂，通過地震狀態(tài)下監(jiān)測點X和Y軸方向的位移對比可以看
7、出每次在波峰通過時段坡體的y方向最大位移改變量為6cm,隨看地震波的不斷作用坡體Y軸位移會不斷的增大。參考文獻：[1]陳洪凱，王蓉，唐紅梅.危巖研究現(xiàn)狀及趨勢綜述.重慶交通學(xué)院學(xué)報，2003,22(3)：18?22?[2]蔣忠信?陳光曦?吳宗儉.《中國山區(qū)道路災(zāi)害防治》?重慶?重慶大學(xué)出版社.1996[3]單煒?劉紅軍?于玲?王黎明.《公路工程地質(zhì)災(zāi)害與防治》?哈爾濱.東北林業(yè)大學(xué)出版社.2005.11
