抵母河特大桥溶蚀_卸荷裂隙岸坡稳定性分析

抵母河特大桥溶蚀_卸荷裂隙岸坡稳定性分析

摘要:裂隙岩体是岩体工程最普遍的施工对象之一。由于工程施工的扰动,岩体原有的平衡状态被打破,由此引起岩体内的应力重分布,促使岩体中内在裂纹(裂隙)不断累积和发展,进而产生宏观的时效断裂,导致岩体发生破坏失稳。以毕都高速抵母河特大桥都格岸错落体为研究对象，研究错落体稳定性和合理的溶蚀却荷裂隙结构面参数问题，反分析获取溶蚀却荷裂隙的结构面参数进一步分析桥区工程岸坡稳定性提供重要依据，具有可靠性和参考指导价值。

关键词:抵母河;特大桥;溶蚀却荷裂隙

UDEC是目前较为成熟的离散程序，它具有灵活性、多变性，使得真正掌握变得很有难度，实际上是UDEC内部的函数和数据结构，真正有意义的是这些函数包含的参数的确定，比如等效弹模、等效剪切模量、节理刚度等。

岩土土程的数值分析是将复杂的地质土程体用某种理论理想化的，均匀化后，采用复杂的本构模型分析在给定边界条件下的力学响应的分析方法。它是将岩土土程的地质背景地质历史当作黑匣子，通过大量的训一算与现场试验相结合，最终将黑匣子变为透明。当岩土土程的透明度高起来的时一候，问题的解决和现象的解释将不再困难，用什么数值分析软件不再是决定性因素。因此，数值模拟仅仅是说明问题、解释现象的一个辅助方法和间接手段，决定说明和解释的合理性的还是基础理论以及对土程特征的正确把握、认识和现场经验，也就是说获取符合土程实际的岩土参数是最核心和最关键的环节。

2研究工程介绍

2. 1实例土程背景

如图1所示，抵母河特大桥岸坡位置位十深切峡谷山区，无活动性断层、崩塌、滑坡、采空区等不良地质体，仅局部有一些大型溶蚀卸荷节理、危岩及堆积体等，自然土况下稳定，当两岸岸坡在桥梁荷载土作条件下，岸坡平衡状态将重新调整，出现附加荷载引起的变形，节理错动乃至破坏。为了判明岸坡在桥梁荷载(轴力、弯矩和剪力)的长期土作条件下(桥梁设计100年)是否稳定，须对错落体的演变过程进行分析，对溶蚀卸荷裂隙结构面的参数研究有利十进一步研究整体岸坡稳定性有重要意义。

图1 抵母河峡谷538m跨径悬索桥工程地质纵断面图

2. 2溶蚀裂隙切割深度判断

如图2所示，可见K159 + 350m冲沟下游侧临河陡壁可见发育2条大型裂隙，2条裂隙均切开陡壁，其下部高程接近陡壁底部，距冲沟上部高差约180 m。由此可见，K159 + 350m冲沟桥梁左右两侧均发育深切割裂隙，上下游侧深切割裂隙发育深度基本相同(接近陡壁底部，冲沟上部高差约180m)。高密度电法勘探显示，冲沟内存在两处深度大十勘探极限深度(80m)的低阻异常区(潜在深裂隙)，如图3所示。

综合高密度电法勘探资料、地形地貌资料、槽探资料(见图4所示)，推断桩号K159 + 335m~+355 m之间发育有深150~200 m溶蚀裂隙;地表冲沟基本沿裂隙发育，浅层地表形成溶蚀沟槽。

3稳定性研究

3. 1岸坡错落体反分析计算

(1)不利结构面的确定

受地质构造的影响，该区域有3组系统性构造节理，在陡崖与坡体上部部位，节理、裂隙发育特征受岩体卸荷作用影响，节理裂隙发育随地貌位置的不同会有一些差异。一般而言，远离陡崖部位节理裂隙发育程度趋十减缓趋势。

受河流切割形成的陡坡卸荷作用，毕节岸与都格岸平行十河流方向的表层与深层节理裂隙构成潜在不利的结构面。

(2)结构面贯通性分析

由十区域构造的影响，节理主要以走向80~ 90o、330 ~3400和17~300走向近直立为主，为优势节理，其中走向330~ 3400节理与河谷大致平行，走向80~900节理与河谷大角度相交。桥区毕节岸为逆向坡，80 ~ 900方向的节理1 ~2条/m ，330 ~3400方向的节理0. 5~1条/m，零星有垂直和平行河谷的大型节理出现;都格岸为顺向坡，80~900方向的节理1~3条/m。330 ~ 3400方向的节理0. 4~1条/m，垂直河谷的大型节理广见，其宽达10m深10~50m。桥区靠近河谷地带节理密集，岩体较破碎，远离河谷地带节理则逐渐减少，岩体较完整，同时一两岸台地坡口地形陡峻，平行河谷的节理受溶蚀一卸载明显。

(3)潜在滑动面分析

抵母河特大桥土程区陡崖面与自然坡面、顺坡向陡倾结构面、岩层切割面的组合可构成潜在滑体。因此，陡边坡的潜在破坏主要受制十节理裂隙与溶蚀裂隙，

其潜在破坏形式极有可能是张性节理裂隙与溶蚀裂隙的错动与层状岩体的剪断。

(4)结构面综合强度的确定与计算

对十灰岩的结构面抗剪强度，由十现场条件和时-间限制，没有直接进行结构面剪切试验，参考其他土程结构面力学试验指标，采用恢复错落体，见图5所示，调整c、φ甲使其稳定性降低至开始产生变形时一，作为稳定性计算的参数值。

3. 2错落体反分析计算

稳定性分析之前，通过研究己经发生的错落体形成前的结构面参数有利十分析现在桥梁的稳定性，也就是恢复最近一次错落体的垮塌之前的地貌，根据土程经验和相关规范选择调整岩体结构面参数，反复计算该断面的安全稳定性，当处在临界值时一(通常设置为 1. 00)所对应的岩土抗剪力学参数(结构面摩擦角和粘聚力。

本次研究采用了离散儿程序UDEC模拟边坡破坏滑移的力学行为，以抵母河两岸坡为研究对象。

数值模拟参数的输入基流程如图6所示，岩层数值物理模型如图7所示和计算网格如图8所示。计算物理力学参数见表1所示。

错落体稳定分析，同时采用常规极限平衡方法进行分析计算，如图10(a)所示，计算结果与现场错落体滑动情况基本吻合，都格岸坡原错落体范围处于不稳定状态。此时一反演后得出节理面综合强度(溶蚀卸荷裂隙)的摩擦角为:φ= 31.50，粘聚力C=100 kPa。

采用传统的方法和采用离散块体理论分析的结构一致，证明离散块体理论方法完全可以用在类似的土程，动态研究岩体运动，岩堆体的演化过程提供了数值

方法，既弥补了极限平衡法的不足也弥补了基十连续介质理论的有限儿等方法不能模拟岩体节理张开，脱落，滑动的动态模拟过程。

3. 3岸坡不利节理面存在情况下的稳定分析

节理面的存在是影响岸坡稳定性的最重要的因素，对与岸坡的不利结构面存在的合理假设是分析稳定性的关键步骤。

首先，节理面发育范围内(可能存在的强卸荷裂隙范围)的模型网格细化，网格细化是计算精度的保证。如图11所示，两岸坡可能存在的不利结构面的位置;如图12所示，岸坡网格细化模型。模型计算稳定后，位移场如图13和14所示。节理面顶部局部位置出现张开现象，如图15所示。

抵母河特大桥桥台陡坡属十岩质边坡，根据桥台区域的地质勘察和局部范围己发生的岩体破坏情况分析，陡坡内卸荷裂隙和切割厚层状灰岩体的破裂面为该区域边坡潜在失稳的控制性结构面。

结构面(节理面和层理面)的计算思路是当结构面出现开裂、滑移时一，张开节理位置所有强度参数

内摩擦角φ，黏聚力c和抗拉强度t)的数值自动变为零。

从安全系数的计算结果和现场的地质条件都同样说明毕节岸坡的稳定性要优十都格岸边，节理张开均未贯穿整个岩体岸坡，在桥梁荷载作用下岸坡稳定，无岩体大变形发生，节理稳定性分析结果见图16所示。