上木江坪边坡危岩体稳定性及破坏模式研究

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上木江坪边坡位于汶川县映秀镇境内,紧邻G350国道,且某拟建铁路隧道计划穿过该边坡。上木江坪边坡高大陡立,地质条件复杂,发育崩塌、卸荷裂隙和危岩体等不良地质,这对G350国道的安全运营有一定的威胁,同时也威胁某穿越上木江坪边坡的拟建铁路隧道的安全。因此,结合现有的资料与科学手段对上木江坪边坡进行稳定性分析,这对公路铁路的安全运营有极大意义。本文以上木江坪边坡为研究对象,通过对研究区进行详细的实地地质调查,收集了边坡坡体结构特征信息,通过现场和室内试验并经过修正获得岩体物理力学参数:内摩擦角φ为41°,粘聚力C为3.2MPa,弹性模量E为17.6GPa,泊松比为0.241。在此基础上,运用赤平投影分析法和HSMR分析法对边坡稳定性进行定性分析,将分析结果综合比对,得出边坡破坏模式为滑移-拉裂破坏以及沿双滑面的楔形体破坏。最后运用Matlab软件建立基于蒙特卡洛法的随机节理模型,模拟出接近实际情况的离散节理和块体。在某拟建铁路隧道洞口处截取剖面,建立随机节理边坡模型,代入UDEC离散元数值模拟软件中计算,分析其自然状态下和地震工况下的稳定性,在自然状态下最大位移发生在坡体顶部,其位移收敛,坡体中部和底部主要受到压应力,拉应力较小存在于坡体顶部;在地震工况下,位移主要发生在坡体中部,坡体沿小倾角节理滑移,后缘沿大倾角节理拉裂,形成典型滑移-拉裂破坏,坡脚出现应力集中。将离散元数值模拟定量分析与赤平投影法和HSMR法定性分析综合比对,分析其破坏模式,得出边坡主要破坏模式为滑移-拉裂破坏。综合地质手段定性分析与离散元数值模拟分析结果,最终得出上木江坪边坡的稳定性评价结果:边坡岩体在自然状态下和地震工况下都有失稳的可能,坡体表面和顶部有失稳可能性较大,坡脚处发生应力集中,边坡破坏模式为沿单滑面或双滑面发生滑移-拉裂破坏和楔形体滑移。结论对公路铁路的安全建设和运营提供了参考,对四川西部高陡边坡稳定性分析起到一定参考作用。
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