基于离心试验的反倾层状岩质边坡内非贯通性裂缝变形特性分析

作者：杨豪; 魏玉峰^*; 张御阳; 唐珏凌; 何宁

来源：水文地质工程地质, 2022, 49(06): 152-161.

DOI：10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202108068

• 反倾层状斜坡
• 岩桥断裂
• 裂缝扩展
• 离心模型试验
• 断裂机理

坡体内不同部位结构面间岩桥断裂扩展导致了反倾层状岩坡的破坏。为研究坡体内非贯通性裂缝断裂扩展对坡体演化的控制作用，以苗尾水电站右坝肩倾倒变形体为地质原型，开展含多组非贯通性裂缝的反倾层状岩质边坡离心模型试验，分析反倾层状岩质边坡内非贯通性裂缝变形特性。结果表明：（1）坡体内含非贯通性裂缝的岩层断裂最终呈现为裂缝间岩桥贯通、缓倾裂缝与上岩层贯通、陡倾裂缝与下岩层贯通、陡倾裂缝与缓倾裂缝端口处贯通及非裂缝处岩层发生断裂等5类裂缝断裂模式，并以裂缝间岩桥贯通为主要断裂模式；（2）基于断裂力学并结合裂缝断裂叠加原理，主折断面处岩层的不稳定系数在坡高1/3处最小，并向坡脚和坡顶两侧逐渐变大，而应力强度因子由坡高1/3处向坡脚和坡顶处逐渐变小；（3）裂缝的断裂扩展控制着坡体演化，并受裂纹率及裂缝周围的尖端应力场影响较大。在坡体演化初期，以坡体后缘压缩沉降和局部岩层裂缝压剪破坏为主，岩层倾角发生较大变化，呈现由坡体上部往下逐级变大的趋势；演化中期，坡体后缘裂缝扩展形成主折断面，坡体中上部岩层角度变化较大，裂缝断裂数目的继续增加；演化末期，裂缝断裂数目保持平稳，主要以断裂岩层的位置重分布为主要变形特征，次级折断面形成，破碎岩层之间进一步被压缩，坡体进一步发生失稳破坏。

• 单位
  四川省地震局; 成都工业职业技术学院; 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室; 成都理工大学; 四川建筑职业技术学院