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边坡倾倒变形破坏常发生于水利水电工程、矿山工程等领域。鉴于倾倒变形的复杂性、不确定性及在工程中的重要性,本文以茨哈峡电站左岸Ⅵ号变形体为研究对象,采用力学、离散元数值模型方法对倾倒变形的破坏机理进行分析研究。并运用离散元数值模拟方法研究边坡几何组合、岩体结构、结构面力学参数等对倾倒变形产生的影响。最后,利用有限元数值软件计算Ⅵ号倾倒变形岩体在各种工况条件下的稳定性。 (1)通过建立反倾层状边坡倾倒变形的理论解析式可以得出,由于河流的下切作用,使坡脚临空,坡脚处梁板在失去支撑力的情况下,边坡发生弯曲倾倒变形,呈累进破坏模式。 (2)通过对原始岸坡的离散元模型分析得出,边坡倾倒变形的演化过程可以分为4个阶段:“坡脚掏蚀-弯曲阶段,坡脚垮塌-坡体拉裂阶段,变形折断-折断贯通阶段,破坏失稳阶段”。 (3)对于Ⅵ号变形体的破坏演化过程可以看出,坡体浅表部的变形处于倾倒变形破坏的第二阶段~第三阶段,对于Ⅵ号倾倒变形体深部的变形,现阶段仅仅处于后缘边界拉裂变形时期。鉴于折断面未能贯通,因此,未能发生最终失稳破坏。岸坡整体上还将在较长历史时间内处于稳定状态,最终趋势是产生滑坡,以达到新的平衡状态。 (4)通过建立离散元概念化模型,分别从边坡的几何特征(坡高、坡角)、岩体结构(层面倾角、岩层厚度)、结构面力学参数(内摩擦角、内聚力)方面对比分析,说明对倾倒变形产生的影响,得出了不同影响因素对倾倒变形的影响规律。 (5)通过有限元软件建立模型,分析各种工况下边坡应力-应变关系。结果表明各种工况下坡体最大主应力与最小主应力近似一致,没有较明显差别。剪应力在倾倒松动体及坡脚部位产生显著应力集中。越靠近坡体的浅表部,其破坏程度越高。通过计算得到边坡稳定系数,表明Ⅵ号变形体在天然条件下下处于稳定状态,安全储备较高,但是在降雨、地震的影响下,虽也处于稳定状态,但安全储备不高,可能会产生局部浅层的崩滑。在降雨+地震的条件下有可能会失去平衡,产生大规模的崩滑。