水库工程运行后岩体稳定性分析

水库工程运行后岩体稳定性分析

0库岸边坡岩体的水–岩作用损伤过程众所周知，岩石是一种非均匀、不规则的太阳，由各种材料组成，包括许多不规则的孔和裂缝。对于构成库岸边坡的岩体来说，在水库工程运营后，将面临周期蓄、排水而带来的重大工程实际和理论问题。简单地说，这是受循环载荷作用下的岩体周期饱水–风干造成岩性劣化的一个复杂的过程，它是一个效应累积的水–岩作用损伤过程。虽然国内外在有关水化学损伤方面1库岸边坡“饱水–干法”循环作用试验设计本试验主要是为比较和研究在三峡库区边坡岩体在经过库水反复“浸泡–风干”作用下，岩体力学性质（黏聚力c、内摩擦角ϕ）的变化规律而设计根据文献在INSTRON电液伺服伪三轴压力机上对第一组原岩样（即天然状态下）的力学参数（σ为了模拟库岸边坡在库水涨落情况下水–岩作用环境条件，试验设计将第Ⅲ组～第Ⅶ组试件分别进行1次、3次、6次、10次、15次“饱水–风干”循环作用。“饱水–风干”循环作用具体流程设计为，考虑库岸边坡岩体的实际工程环境，饱水采用自由浸水饱和法。根据文献将经过设定“饱水–风干”循环作用次数的第Ⅲ组～第Ⅶ组试件再饱水48h后，用INSTRON电液伺服假三轴压力机对它们的力学参数（σ2“饱和–干法”水–岩循环作用的劣化规律为了形象地展现“饱和–风干”水–岩循环作用对岩性劣化的影响，分别以c，ϕ为纵座标，“饱和–风干”水–岩循环作用次数（N）为横座标作曲线图（如图2,3）。根据上图中试验数据点的分布特点，分别对c-N，ϕ-N的关系进行拟合，最后得到砂岩c，ϕ值与“饱和–风干”水–岩循环作用次数（N）的关系式为式中N为“饱和–风干”水–岩循环作用次数；从式（1）、（2）可以看出，经过“饱和–风干”水–岩循环作用后的砂岩力学指标c值是根据图2、图3以及式（1）、式（2）可看出，砂岩的抗剪强度受到“饱和–风干”水–岩循环作用产生劣化，力学性能随“饱和–风干”水–岩循环作用次数的增加而逐渐下降。(1）黏聚力c的劣化规律（见表2)表中总劣化度Da）“饱和–风干”水–岩循环作用1次后，黏聚力c发生了较大幅度的下降，单次循环作用后的劣化将近8%，随着“饱和–风干”水–岩循环作用次数的增加，黏聚力c的劣化逐渐加深，如循环15次后已达33.45%。但单次循环作用的劣化逐渐减少，有最初的7.19%/次，下降为0.96%/次。由此，说明砂岩在水–岩循环作用前期，水–岩作用造成岩石的物理、化学损伤效应较大，黏聚力受影响明显，其变化呈快速、大幅度降低趋势。随着作用次数的增加，作用时间的延长，水–岩作用给岩石造成的物理、化学损伤效应减小，黏聚力受影响减小，其变化趋于平缓。b）根据地质常识知道，岩石或岩体在大自然中受水反复浸泡–风干循环作用后，最终将风化分解为泥土或完全不具有黏聚力的淤泥。这点在拟合公式（1）也得到体现。根据拟合公式（1）可知，随着循环作用次数的增加，该曲线最终将与横座标轴相交，此时c=0，可求得砂岩完全丧失黏聚力的理论极限循环次数N(2）内摩擦角ϕ的劣化规律（见表3)表中总劣化度Da）“饱和–风干”水–岩循环作用1次后，内摩擦角ϕ发生了较大幅度的下降，ϕ单次循环作用后的劣化将近3%，随着“饱和–风干”水–岩循环作用次数的增加，内摩擦角的劣化逐渐加深，如循环15次后已达24.09%。但单次循环作用的劣化逐渐减少，有最初的2.59%/次，下降为1.14%/次。由此，说明砂岩在水–岩循环作用前期，水–岩作用造成岩石的物理、化学损伤效应较大，内摩擦角受影响明显。随着作用次数的增加，作用时间的延长，水–岩作用给岩石造成的物理、化学损伤效应减小，内摩擦角受影响减小，其变化趋于平缓。b）根据地质常识知道，岩石或岩体在大自然中受水反复浸泡–风干循环作用后，最终将风化分解为泥土或完全不具有黏聚力的淤泥，此时的内摩擦角即为泥土或淤泥的堆积休止角。这点在拟合公式（2）也得到体现。根据拟合公式（2）可知，随着循环作用次数的增加(N→∞)，该曲线将无限接近水平渐进线ϕ=0.508ϕ(3）抗剪强度τ的劣化规律岩（土）体的抗剪强度一般可以用库仑准则表达：将式（1）、（2）代入式（3）中，得出经历N次“饱和–风干”水–岩循环作用后砂岩的抗剪强度公式：为了形象地展现“饱和–风干”水–岩循环作用对砂岩抗剪强度的影响，以“饱和–风干”水–岩循环作用次数N为横座标，砂岩抗剪强度τ为纵座标作曲线图（如图4），图4中：τ从图4不难发现，砂岩的抗剪强度随着“饱和–风干”水–岩循环作用的增加而降低。在水–岩作用前期，受影响较显著，强度降幅很大；之后，水–岩作用的影响减小，强度降低趋于缓慢。3储层岩石-n的劣化规律的工程应用意义工程上，为了评价库岸滑坡的稳定性，常常需要对岸坡岩土体的物理力学参数进行取值，而其中最重要的一项参数就是岸坡岩土体的抗剪强度。在滑坡稳定性计算和加固设计中，岸坡岩土体的抗剪强度参数选取的正确与否，直接影响到滑坡推力的大小和稳定性分析。本次试验获取的主要成果就是砂岩在（库）水“饱水–风干”循环作用下抗剪强度劣化的规律（τ-N规律）。具体来说就是，砂岩的抗剪强度随着“饱和–风干”水–岩循环作用的增加而降低。在水–岩作用前期，受影响较显著，强度降幅很大；之后，水–岩作用的影响减小，强度降低趋于缓慢。砂岩τ-N劣化规律的工程意义：(1）水–岩作用对岩体强度的影响显著，特别是“饱水–风干”循环作用对库岸边坡稳定性的影响过程极大的危害。可根据τ-N的劣化规律，为存在安全隐患的砂岩类岸坡制定对应的防范或加固措施。(2）可以较好地解释了库岸边坡往往在暴雨过后不久或是水库涨水不久发生破坏的几率大于之后的发生破坏的几率。根据τ-N的劣化规律，针对类似的情况，可提前预报可能发生破坏的砂岩类岸坡的相关情况，或指定相应的处理措施。(3）为砂岩类岸坡边坡工程的设计、库岸地质灾害的治理提供了值得借鉴的强度公式（式（4））。需要指出的是，式（4）是在一定试验条件下得到的，实际边坡工程中，在静水循环单一作用下