砂泥岩互层顺层岩质滑坡成因机制及开挖响应研究

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顺层边坡是一种常见的边坡类型,特别是在西南红层地区,这类由砂泥岩形成的互层型顺层边坡,分布较为广泛。一般而言,这类边坡一旦切脚开挖,失稳的可能性较大。在建的叙大铁路古蔺车站的站场边坡就是这类比较典型的砂泥岩互层型边坡。在施工过程中,路基边坡边产生了较为明显的变形,最后失稳形成滑坡,严重地影响工程安全。于此,本文以古蔺站场滑坡为研究对象,在大量的地质调查基础上,查明了原始斜坡的结构特征,分析了滑坡的成因机理,并对滑坡稳定性状态进行分析,并提出来了下一步防灾的预加固措施。其主要成果如下:1.古蔺站场边坡为砂泥岩组成的顺层边坡,边坡开挖揭露侏罗系中统沙溪庙组(J2s)紫红色泥岩,青灰色、砖红色砂岩,边坡呈中倾外顺向砂泥岩互层状结构。其中,砂岩厚度普遍为1-2m,泥岩厚度普遍为20-40cm。砂岩总体上风化程度中等,结构较完成。泥岩风化较强烈,岩体较破碎,节理裂隙发育。2.在分级开挖边坡时,边坡发生比较明显的变形,其中三级开挖时边坡的总位移随着开挖级数的增加而增加,边坡变形主要发生在边坡开挖体上部的岩土体内,变形呈现出由地表向坡内递减、由后缘向前缘递减的分布特征,在坡体中上部强风化的互层砂泥岩与中风化的互层砂泥岩交界处,变形最为剧烈,最大值达10cm。岩体产生了沿着泥岩和砂岩的层面产生顺层滑移,并在后缘形成了拉裂。在暴雨作用下,直接形成滑面,最终使边坡发生滑移拉裂破坏。3.数值分析该斜坡变形分析表明:在暴雨工况,边坡发生非常明显的变形,变形量非常大,在坡体中上部强风化的互层砂泥岩顶部,变形最为剧烈,量值最大为70cm,整个边坡的变形自上而下递减,整个强风化的互层砂泥岩变形范围达到30-70cm,岩体在发生剪切位移后,形成顺层的剪切裂缝,这些切层裂缝自上而下逐渐贯通,可能直接形成滑带,最终使边坡发生滑移拉裂式破坏,与现场调查调查所得的变形特征基本一致。4.利用塑性极限分析法对顺层砂泥岩边坡的稳定性进行评价。结合砂泥岩互层顺层边坡的破坏模式(滑移—拉裂型)建立了塑性极限分析的滑移机构场,并计算了滑移机构上的外力功率和损耗功率和“能量系数”,得到了砂泥岩顺层边坡的稳定性计算方法,得到了古蔺站场边坡开挖的临界高度为15m的认识。5.根据常见的砂泥岩顺层边坡的特点和常见顺层岩质路堑支护措施,提出了避免泥岩软化,开挖坡脚避免揭露砂-泥界面,深部稳定岩体尽量设置在砂岩、未扰动的泥岩之中的支护建议。
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