古采石场边坡岩体流变参数和长期强度反演及稳定性研究

申请者近年在绍兴、宁波和新昌等地找到了5处大型古采石场边坡工程。初步调查表明，它们都是古露天采石场，岩性为凝灰岩或砂岩，始采年代从东汉至明代。它们具有以下共同特点：人工开采，规模大且布局复杂，边坡高陡甚至反倾，形状、结构独特，无任何外部支护等。这些古采石场边坡工程保存完好，但在局部已产生了一些弯曲变形和破坏现象。查阅文献表明，目前尚未见到与此类工程相关的研究成果。因此，本项目拟对这些古采石场边坡工程进行系统的工程地质力学研究：把已产生的长达几百年甚至几千年的变形和开裂作为1：1的试验现场，进行岩石流变参数和长期强度反演，弥补目前国际上流变实验持续时间太短的缺憾；揭示这些古边坡工程的长期稳定机理，从而古为今用，对现代岩石边坡工程有所借鉴；对目前古采石场边坡工程的变形破坏现状及发展趋势进行分析，并提出相应的保护措施，为当地旅游安全提供科学依据。

本项目通过现场的调查量测，获取了各个古采石场边坡的独特形状，并概化其几何模型，提出了相应的形状因子，对其进行了三维的空间力学分析，从而论证了这些独特形状在平衡采石场开采量与边坡稳定性之间的重要作用；通过高精度的大型三维激光扫描，获取了这些古边坡中边界条件明确的边坡或岩柱的形状，采用数值模拟试验，结合室内的岩石力学试验结果，对其岩体的长期强度进行了反演分析；对已作为景点的柯岩（已变为国宝单位）、东湖古采石场边坡中的潜在地质灾害进行了调查分析，并对景区内典型的单体地质灾害进行分析，为这些不可移动的石质文物遗产的保护提供合理建议，并为相关保护部门对旅游景区实施保护措施提供了科学依据；对上化山古边坡的层状砂岩进行了各向异性的岩石力学试验，论证了砂岩强度的各向异性对上化山古洞室稳定性的影响。