上硬下軟反傾邊坡開挖變形響應(yīng)的物理模擬

鄭 達(dá)，毛 峰，王沁沅，蘇 杭，李文龍

(地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，四川 成都 610059)

某水電站位于西藏玉曲河干流下游河段。水庫正常蓄水位2 815 m，總庫容10.5×106m3，電站總裝機(jī)量1 005.2 MW。其廠址邊坡為反傾“上硬下軟”型巖質(zhì)高邊坡，具有邊坡高陡、地應(yīng)力高和坡體結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，由于邊坡開挖引起的卸荷、傾倒變形響應(yīng)十分復(fù)雜，嚴(yán)重制約水電站工程建設(shè)和運(yùn)營安全。

目前對上硬下軟邊坡的研究主要集中在變形演化過程和失穩(wěn)模式，且多采用數(shù)值計(jì)算和理論分析[1-6]，鮮有此類邊坡開挖響應(yīng)的研究。吳勇進(jìn)等[7]采用數(shù)值模擬研究了“下軟上硬”型反傾邊坡的變形演化，提出其變形破壞模式為傾倒-拉裂轉(zhuǎn)為滑移-拉裂。Q.Zaruba[8]發(fā)現(xiàn)近水平軟弱基座型斜坡上部硬巖的拉裂破壞先發(fā)生于軟硬巖交界面。畢芬芬[9]運(yùn)用多種方法對貴州關(guān)嶺大寨滑坡進(jìn)行了研究，提出了大寨滑坡的變形演化過程及失穩(wěn)模式。張倬元等[10]研究了傾坡內(nèi)軟弱基座斜坡陡崖，將其變形破壞分成卸荷回彈形成陡立裂縫、前緣塑流-拉裂變形和深部塑流-拉裂變形3個(gè)階段。鄭達(dá)等[11]以貴州開陽磷礦崩塌為研究對象，結(jié)合數(shù)值模擬手段，闡明在地下開采作用下“反傾上硬下軟”型斜坡變形破壞的發(fā)展過程。黃潤秋[12]對溪口滑坡進(jìn)行了分析，提出大型反傾巖質(zhì)高邊坡失穩(wěn)模式為 “擋墻潰決型”。

以往研究的上硬下軟邊坡基座巖體多為泥巖、頁巖，而本次研究邊坡下部板巖與上述軟弱基座巖性存在差異。……