中陡倾角顺倾层状岩质斜坡倾倒变形破坏机理研究

层状结构顺倾岩质斜坡是各类斜（边）坡中危害最大的一类，对该类斜坡变形破坏特征及形成机制研究较深入，一般认为其变形模式为滑移-拉裂、滑移-弯曲(或溃曲)。申请者通过系统的文献检索及现场调查发现，中陡倾角顺倾层状岩质斜坡在一定条件下存在一种新的滑移-倾倒型变形破坏。本课题拟通过系统的现场调查、力学分析、物理模拟与数值模拟等综合手段，深入研究该类斜坡变形破坏发育的环境地质条件、变形破坏机理，建立一种新的地质力学模式；结合滑移-倾倒型变形体潜在滑动面或滑坡体的滑带特征，通过系统的试验，研究该类斜坡滑动面强度参数的取值原则与方法。在此基础上，建立以板梁为基础的顺倾岩质斜坡力学模型，分析滑移-倾倒与滑移-弯曲变形机制发育及其转化条件。该成果不仅为该类斜坡变形破坏的预测、稳定性评价提供依据，而且丰富和完善了顺倾层状岩质斜坡变形破坏机理的理论研究具有重要的理论意义，同时也对同类斜坡稳定性评价具有指导作用。

本项目针对黄河羊曲水电站与李家峡水电站，金沙江金川水电站，岷江黑水河毛儿盖水电站，白龙江流域水泊峡水电站、汉平咀水电站、苗家水电站、碧口水电站，澜沧江里底水电站及乌弄龙水电站库坝区，四川渠县冷水河刘家拱桥水库引水渠沿线边坡等场地区发育的典型变形斜坡事例为对象，较系统地对中陡倾角顺层岩质斜坡变形破坏特征、演化机制进行了研究。通过现场调查、结合地质过程机制分析-量化评价、数值模拟、力学分析、室内试验等手段的系统研究，提出了“滑移—倾倒”的概念，揭示了该类斜坡倾倒变形的基本特征、发育的条件、变形机理；顺倾岩质斜坡发生倾倒变形主要有“滑移—倾倒”及“倾倒—拉裂”两种类型：滑移—倾倒主要发育于薄层状软质岩为主或薄层软岩与中厚层状的中硬岩、硬岩相间或互层状岩质斜坡中；倾倒-拉裂发育于厚层、巨厚层状或“板裂状”块状顺倾的硬质岩质斜坡中。在此基础上，建立了顺倾层状岩质斜坡滑移—倾倒的力学模型，揭示了滑移—弯曲变形与滑移—倾倒变形的转化条件，提出了当层状结构面倾角大于60°且大于斜坡坡度时，薄层~中厚层状软岩、软硬相间或互层状岩层，发生滑移—倾倒变形；厚层状硬质岩或顺倾板裂结构面的块状岩体，发生倾倒—拉裂变形。当岩层倾角小于60°且大于坡度角的情况下，顺倾岩体的变形模式为滑移-弯曲（溃曲）型变形。结合斜坡变形破坏机制，对代表性滑坡、变形体的滑带土物质、物理力学性质等的研究，提出了顺倾岩质斜坡变形机制对滑动面或潜在滑动面强度参数的控制效应，认为滑移-弯曲型斜坡稳定性评价时宜分段给定滑动面或潜在滑动面的强度参数；滑移—倾倒型斜坡在滑动模式性时可以按统一的变形控制性结构面给定强度参数。该成果丰富和完善了顺倾层状岩质斜坡变形机制模式，在岩质斜坡失稳机理的基础理论与方法方面取得了新的进展。