考慮劣化效應(yīng)的順層灰?guī)r岸坡滑移-拉裂研究

鄭洪春 閆國(guó)強(qiáng) 孫位 馮冰洋 唐瑤

收稿日期：2023-05-15；接受日期：2023-08-29

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42077234）

作者簡(jiǎn)介：鄭洪春，男，高級(jí)工程師，博士，主要從事庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害及移民管理研究。E-mail：zheng_hongchun@ctg.com.cn

通信作者：閆國(guó)強(qiáng)，男，工程師，博士，主要從事庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治與岸坡劣化機(jī)理研究。E-mail：yan_guoqiang@ctg.com.cn

Editorial Office of Yangtze River. This is an open access article under the CC BY-NC-ND 4.0 license.

文章編號(hào)：1001-4179（2024） 06-0159-08

引用本文：鄭洪春，閆國(guó)強(qiáng)，孫位，等.

考慮劣化效應(yīng)的順層灰?guī)r岸坡滑移-拉裂研究

［J］.人民長(zhǎng)江，2024，55（6）：159-166.

摘要：三峽庫(kù)區(qū)在高程145～175 m之間的周期性水位調(diào)控，促使庫(kù)區(qū)巫峽段灰?guī)r岸坡劣化損傷加劇，穩(wěn)定性衰減。通過(guò)引入劣化深度L0以及巖層滑移厚度H建立了滑移-拉裂計(jì)算模型，研究巫峽段順層灰?guī)r岸坡受侵蝕劣化脫空時(shí)的滑移-拉裂破壞。研究結(jié)果表明：當(dāng)L0不變時(shí)，隨著H增加，岸坡易于失穩(wěn)且失穩(wěn)距離x明顯增大；隨著L0變大，同一H巖層面滑移失穩(wěn)距離x明顯變大，可增加約3倍有余，巖層面參數(shù)的劣化衰減使順層岸坡更易發(fā)生深厚層、大規(guī)模的失穩(wěn)破壞；當(dāng)L0較小時(shí)，易沿坡肩后部“滑移-拉裂”破壞，隨著L0逐漸變大，破壞模式變?yōu)槠录缜昂蟛客瑫r(shí)發(fā)生滑移-拉裂失穩(wěn)。針對(duì)巖層面易受庫(kù)水損傷的順層岸坡，治理方案建議為：坡肩及后緣滑移塊錨索（桿）加固+坡肩前緣巖層出露面“掛網(wǎng)+噴漿+隨機(jī)錨桿”組合方案，以達(dá)到“固頭”以及隔絕“劣化損傷”通道的目的。研究成果可為庫(kù)區(qū)內(nèi)順層灰?guī)r岸坡巖體劣化穩(wěn)定性分析以及工程治理提供一定技術(shù)參考。

關(guān)? 鍵? 詞：順層灰?guī)r岸坡； 穩(wěn)定性分析； 巖體劣化； 劣化深度； 三峽庫(kù)區(qū)

中圖法分類號(hào)： P642.22

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.06.022

0? 引 言

由于三峽水庫(kù)庫(kù)水調(diào)度，形成了高程145～175 m之間的水位消落帶［1］。在庫(kù)水位升降循環(huán)中，變幅帶巖體處于一種浸泡-風(fēng)干交替狀態(tài)，這種浸泡-風(fēng)干交替作用對(duì)巖體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是一種“劣化損傷”作用［2-4］，促使巖溶岸坡消落帶巖體節(jié)理裂隙發(fā)育。而節(jié)理裂隙與結(jié)構(gòu)面處往往是巖溶以及巖體劣化最活躍場(chǎng)所［5-7］，進(jìn)一步加速了碳酸鹽岸坡變形破壞演化與巖體劣化進(jìn)程［8］。在三峽庫(kù)區(qū)巫峽段廣泛分布有順層灰?guī)r岸坡，順層岸坡本身作為極易誘發(fā)大型致命滑坡的結(jié)構(gòu)類型［9］，同時(shí)疊加巖層面（結(jié)構(gòu)面）劣化效應(yīng)，極易發(fā)生沿層面的滑移失穩(wěn)破壞［10-11］。

中國(guó)首例順層巖質(zhì)水庫(kù)滑坡為1961年湖南省柘溪塘巖光滑坡，方量140萬(wàn)m3，滑速達(dá)25 m/s，涌浪21 m，死亡40余人［12］，經(jīng)濟(jì)損失巨大。1963年震驚世界的瓦伊昂滑坡即為典型的順層巖質(zhì)滑坡，方量高達(dá) 2.6億m3，滑速達(dá)20～30 m/s，雖然災(zāi)前顯示出明顯滑動(dòng)征兆，布置了專業(yè)監(jiān)測(cè)儀器，但仍未能避免悲劇的發(fā)生［13］。不少學(xué)者［14-17］對(duì)瓦伊昂滑坡的啟動(dòng)及快速滑移機(jī)制進(jìn)行了探索，認(rèn)為滑帶受庫(kù)水作用軟化、力學(xué)參數(shù)急劇衰減是導(dǎo)致岸坡失穩(wěn)并快速滑移的主要原因［18-20］。2003年7月13日三峽水庫(kù)初蓄水1月后發(fā)生千將坪順層巖質(zhì)滑坡，方量約1 500萬(wàn)m3，造成14人死亡，10人失蹤，經(jīng)濟(jì)損失慘重。不少學(xué)者［21-23］對(duì)千將坪滑坡進(jìn)行研究總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，千將坪滑坡的失穩(wěn)啟動(dòng)機(jī)制與瓦伊昂滑坡頗為相似。順層巖質(zhì)邊坡變形失穩(wěn)的主控界面是巖層層面［24-25］，其最典型的兩種破壞模式分別為：滑移-拉裂與滑移-彎曲［8，26］。傳統(tǒng)的順層岸坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)較少考慮巖層面（結(jié)構(gòu)面）的劣化損傷特性，在邊界約束條件不變的情況下，穩(wěn)定系數(shù)為一定值，這與巫峽段順層灰?guī)r岸坡實(shí)際不符。隨著庫(kù)水周期的干濕循環(huán)、冷熱交替、物理化學(xué)溶蝕等，即使是相同的邊界約束，由于岸坡巖層面自身強(qiáng)度參數(shù)、各力學(xué)指標(biāo)的衰減劣化，岸坡的穩(wěn)定性呈下降趨勢(shì)。因此，對(duì)于巖體劣化特征明顯的巫峽段順層灰?guī)r岸坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，亟待引入一種考慮巖體劣化效應(yīng)的順層岸坡概化模型及穩(wěn)定性計(jì)算方法。

本文結(jié)合三峽庫(kù)區(qū)巫峽段順層灰?guī)r岸坡劣化特征，建立考慮巖體劣化效應(yīng)的順層滑移-拉裂破壞模型，引入巖層面劣化深度L0，探討了不同劣化深度L0以及巖層厚度H對(duì)順層灰?guī)r岸坡的穩(wěn)定性影響，以及對(duì)應(yīng)的極限滑移失穩(wěn)距離x，最后針對(duì)該類型劣化岸坡提出了相應(yīng)的防治建議。

1? 巫峽段順層岸坡宏觀劣化特征

2008～2021年間對(duì)三峽庫(kù)區(qū)巫峽段巖溶岸坡進(jìn)行了長(zhǎng)期跟蹤調(diào)查，調(diào)查區(qū)兩岸總長(zhǎng)43.5 km，順層岸坡長(zhǎng)為20.68 km，占比48%，其中巫峽右岸順層岸坡占右岸長(zhǎng)度比高達(dá)62%，左岸順層岸坡占比相

對(duì)較小，為33%。特別是青石村至抱龍河口段兩岸

順層灰?guī)r岸坡劣化現(xiàn)象極為顯著，此處兩岸劣化帶順層岸坡長(zhǎng)達(dá)9.29 km，占巫峽順層岸坡總長(zhǎng)45%（表1、圖1）。

岸坡巖體在長(zhǎng)時(shí)間物理化學(xué)作用下，巖體強(qiáng)度逐漸劣化，會(huì)促使已有節(jié)理裂隙進(jìn)一步加寬變深。庫(kù)水沿著新生擴(kuò)展裂隙進(jìn)行物理化學(xué)侵蝕，又進(jìn)一步加劇了巖體劣化。巫峽區(qū)順層岸坡底部受侵蝕劣化脫空，形成良好臨空面，上部巖層出露，存在潛在的沿層面滑移-拉裂破壞風(fēng)險(xiǎn)（圖2（a））。部分岸坡由于30 m消落帶長(zhǎng)期的水巖劣化作用，導(dǎo)致岸坡趾部軟化，在后部上覆山體壓力作用下，形成了滑移-彎曲隆起［26］（圖2（b））。根據(jù)前期調(diào)查研究［6-7］，巖體劣化主要沿著結(jié)構(gòu)面進(jìn)行，且由表層向岸坡深部劣化作用趨弱，存在著一個(gè)臨界劣化深度L0。順層巖質(zhì)岸坡之間的巖層面以及分布的泥化夾層本身就是易滑結(jié)構(gòu)，疊加周期循環(huán)的“水-巖-結(jié)構(gòu)面”劣化作用，岸坡穩(wěn)定狀態(tài)大大削弱，極易形成大規(guī)?；破茐?。限于篇幅，本文主要針對(duì)考慮巖體劣化效應(yīng)的滑移-拉裂模型進(jìn)行研究。

2? 考慮巖體劣化效應(yīng)的順層滑移-拉裂破壞模型

根據(jù)巫峽段順層灰?guī)r岸坡宏觀劣化現(xiàn)象（圖2（a））概化順層滑移-拉裂破壞模型如圖3所示。其中β為坡角，α為巖層傾角，各巖層近似平行，后部拉裂面BiC近似與巖層面垂直。任意選取第i層巖面與坡面交界處為原點(diǎn)Ai（0，0），順巖層方向作x軸，以垂直x軸向上作y軸，建立直角坐標(biāo)系。頂部坡肩位置D0已知為（xD0，yD0）。據(jù)已有研究成果［2，6-7，25］，巖體劣化的強(qiáng)弱不僅與巖性以及所處的工況環(huán)境有關(guān)，同時(shí)與巖體埋深以及與天然界面的距離有關(guān)，巖體埋深越深，距外部劣化作用面越遠(yuǎn)，其劣化效應(yīng)越弱［27］。這里為了便于研究，采用近似線性相關(guān)的空間劣化函數(shù)式，即任意第i層巖面中黏聚力Ci、摩擦系數(shù)tanΦi、后緣拉裂面抗拉強(qiáng)度σti距外界劣化作用原點(diǎn)Ai（0，0）距離x越遠(yuǎn)，受到劣化作用越弱，強(qiáng)度越高，直至一個(gè)臨界劣化深度L0時(shí)，劣化作用可忽略不計(jì)，此時(shí)的巖體物理參數(shù)可采用原位新鮮巖體的強(qiáng)度參數(shù)值。由圖3建立巖體參數(shù)空間劣化函數(shù)式如下：tanΦi=kΦix+tanΦi，0≤x≤L0tanΦi0，x＞L0（1）

Ci=kCix+Ci，0≤x≤L0Ci0，x＞L0（2）

σti=kσtx+σti，0≤x≤L0σti0，x＞L0（3）

式中：kΦi，kCi，kσt為第i層巖面各物理參數(shù)對(duì)應(yīng)空間線性劣化系數(shù)；Ci，tanΦi，σti為第i層巖面經(jīng)過(guò)庫(kù)水多次循環(huán)劣化作用后的強(qiáng)度數(shù)值；tanΦi0，Ci0，σti0為原巖層面強(qiáng)度參數(shù)；x值為沿所在x軸距原點(diǎn)Ai（0，0）點(diǎn)的距離。

對(duì)比巫峽劣化岸坡與順層滑移-拉裂概化模型（圖3）不難發(fā)現(xiàn)，依據(jù)極限滑移距離x所在位置可劃分為兩種破壞類型：當(dāng)0≤x≤xD0沿著坡肩D0前緣AiD0界面滑移破壞（圖3（a））；當(dāng)x≥xD0沿著坡肩D0后緣D0C界面滑移破壞（圖3（b））。下文對(duì)此兩種破壞模式分別求解其滑移面深度x。

2.1? 沿坡肩D0前緣滑移拉裂破壞

沿坡面走向取單位長(zhǎng)度，對(duì)三角塊體AiBiC進(jìn)行分析，對(duì)其下滑力FSi與阻滑力FRi分別進(jìn)行求解。當(dāng)FSi與FRi相等時(shí)即為臨界破壞點(diǎn)，令FRi≤FSi即可解得失穩(wěn)滑移距離x的范圍。

由圖3（a）可知：AiBi=x，BiC=xtan（β-α），WAiBiC=12γAiBiBiC；拉裂面BiC上抗力有Fσt =BiCσti；滑移面AiBi上抗力有Fpt =WAiBiCcosαtanΦi+xCi；滑移面AiBi上下滑力有FSi=WAiBiCsinα；則對(duì)于三角塊體AiBiC而言，總阻滑力FRi = Fσt + Fpt；將相關(guān)參數(shù)代入下滑力FSi與阻滑力FRi有：FSi =WAiBiCsinα

=12γAiBiBiCsinα=12γx2tan（β-α）sinα（4）

FRi=Fσt + Fpt

=BiCσti+WAiBiCcosαtanΦi+xCi（5）

式中：γ為第i層巖層面上的加權(quán)平均重度，γ=i1γihi/i1hi；tanΦi與Ci為滑移面AiBi上加權(quán)平均強(qiáng)度參數(shù)，且由式（1）～（3）知，當(dāng)0≤x≤L0與x＞L0時(shí)，兩參數(shù)的加權(quán)平均值不一致。

當(dāng)0≤x≤L0時(shí)，為

tanΦi=tanΦi+kΦix+tanΦi2=tanΦi+kΦi2xCi=Ci+kCix+Ci2=Ci+kΦi2x（6）

當(dāng)x＞L0時(shí)，為

tanΦi=tanΦi0+tanΦiL02x+tanΦi0x-L0xCi=Ci0+CiL02x+Ci0x-L0x（7）

將上述約束條件分別代入到式（5），且令FRi ≤FSi，則化簡(jiǎn)可得：當(dāng)0≤x≤L0時(shí)，為

14γtanβ-αcosαkΦix2+

12tanβ-α2kσt+γcosαtanΦi-γsinα+12kCix+

12tanβ-ασti+Ci≤0（8）

當(dāng)x＞L0時(shí)，為

12γtanβ-αcosαtanΦi0-sinαx2+14tanβ-α4σti0+γcosαtanΦi-tanΦi0L0+Ci0x+Ci-Ci02L0≤0（9）

由方程式（8）、（9）可以看出，滑移距離x值與坡角β、巖層傾角α、臨界劣化深度L0以及物理力學(xué)參數(shù)密切相關(guān)。

2.2? 沿坡肩D0后緣滑移拉裂破壞

沿坡面走向取單位長(zhǎng)度，對(duì)梯形塊體AiBiCD0進(jìn)行分析，對(duì)其下滑力FSi與阻滑力FRi分別進(jìn)行求解。當(dāng)FSi與FRi相等時(shí)即為臨界破壞點(diǎn)，令FRi ≤FSi即可解得失穩(wěn)滑移距離x的范圍。

由圖3（b）可知：AiBi=x，BiC=i1hi=H，WAiBiCD0=12γHxD0+γHx-xD0；拉裂面BiC上抗力有Fσt =BiCσti；滑移面AiBi上抗力有Fpt=WAiBiCD0×cosαtanΦi+xCi；滑移面AiBi上下滑力有FSi=WAiBiCD0×sinα；則對(duì)于梯形塊體AiBiCD0而言，總阻滑力FRi = Fσt + Fpt；將相關(guān)參數(shù)代入下滑力FSi與阻滑力FRi有：FSi=WAiBiCD0sinα

=12γHxD0+γHx-xD0sinα（10）

FRi=Fσt+ Fpt

=BiCσti+WAiBiCD0cosαtanΦi+xCi（11）

與2.1節(jié)類似，由式（1）知當(dāng)0≤x≤L0與x＞L0時(shí)兩參數(shù)的加權(quán)平均值不一致：當(dāng)0≤x≤L0時(shí)，為

tanΦi=tanΦi+kΦix+tanΦi2=tanΦi+kΦi2xCi=Ci+kCix+Ci2=Ci+kΦi2x（12）

當(dāng)x＞L0時(shí)，為

tanΦi=tanΦi0+tanΦiL02x+tanΦi0x-L0xCi=Ci0+CiL02x+Ci0x-L0x（13）

將上述約束條件分別代入到式（7），且令FRi ≤ FSi，則化簡(jiǎn)可得：當(dāng)0≤x≤L0時(shí)，為

12γHcosαkΦi+12kCix2+Hkσt+Ci+γHtanΦicosα-14kΦixD0cosα-sinαx+12γHxD0sinα-cosαtanΦi+Hσti≤0（14）

當(dāng)x＞L0時(shí)，為

γHtanΦi0cosα+Ci0-γHsinαx2+? 12γHcosαtanΦi-tanΦi0L0-cosαxD0tanΦi0+? xD0sinα+Hσti0+12Ci-Ci0L0x+? 14γHxD0tanΦi0-tanΦiL0cosα≤0（15）

由方程式（14）、（15）可以看出滑移距離x值與坡角β、巖層傾角α、臨界劣化深度L0、滑移層面與坡肩D0的垂直距離H以及物理力學(xué)參數(shù)密切相關(guān)。

3? 考慮巖體劣化效應(yīng)的順層滑移-拉裂實(shí)例

巫峽段某順層灰?guī)r岸坡計(jì)算模型如圖4所示。其中有β=75°、α=45°、γ=28 kN/m3，根據(jù)鉆孔資料可知劣化深度L0大約在6～16 m不等［6-7］，且岸坡坡肩上部巖層偏薄、向下偏厚（圖4）。根據(jù)前期室內(nèi)以及相關(guān)原位試驗(yàn)，測(cè)得巖層層間軟弱結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)劣化前有：tanΦi0=tan37°，Ci0=28.6 kPa，σti0=28 kPa。劣化后力學(xué)參數(shù)為：tanΦi=tan15°，Ci=10 kPa，σti=0 kPa。為了探討劣化深度L0以及距離坡肩不同位置H巖層面極限失穩(wěn)距離x以及破壞形式，獲得規(guī)律性的認(rèn)知，這里采取了相應(yīng)簡(jiǎn)化約定：巖層假設(shè)為無(wú)限遠(yuǎn)、各個(gè)巖層面的力學(xué)參數(shù)取值相同。通過(guò)Matlab編程進(jìn)行了多個(gè)劣化深度L0以及滑移層厚H的探討，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

由計(jì)算結(jié)果（表2）不難看出，考慮劣化后的順層岸坡穩(wěn)定性與失穩(wěn)距離x受劣化深度L0、滑移厚度H關(guān)系密切。當(dāng)劣化深度L0不變時(shí)，隨著巖層滑移厚度H的增加極限失穩(wěn)距離x也逐漸增大。特別當(dāng)H=6 m時(shí)，3種不同劣化深度L0的岸坡呈現(xiàn)出失穩(wěn)距離x無(wú)窮大的效果（由于巖層不可能無(wú)限長(zhǎng)，此處僅是概念模型上的無(wú)限遠(yuǎn)）。取劣化深度L0=16 m進(jìn)行分析，當(dāng)H=1 m時(shí)，巖層不會(huì)滑移；當(dāng)H=2 m時(shí)，巖層沿坡肩后部滑移，且滑移范圍3.46≤x≤13.883 2；當(dāng)H=4 m時(shí)，巖層坡肩前后都可以發(fā)生失穩(wěn)滑移，坡肩前部滑移范圍4.550 1≤x≤6.93，坡肩后部滑移范圍6.93≤x≤25.962 3；當(dāng)H=6 m時(shí)，巖層坡肩前后都可以發(fā)生失穩(wěn)滑移，坡肩前部滑移范圍4.550 1≤x≤10.39，坡肩后部滑移范圍為x≥16至無(wú)限遠(yuǎn)（圖5）。綜上可見(jiàn)，當(dāng)考慮巖體劣化后，隨著滑移層厚H變大，滑移失穩(wěn)極限距離和范圍也隨之增大，且變形破壞模式發(fā)生了改變：由開(kāi)始的僅在坡肩后緣滑移-拉裂破壞，轉(zhuǎn)換成坡肩前后可以同時(shí)發(fā)生滑移-拉裂破壞（圖6）。當(dāng)巖層滑移厚度H一定時(shí)，隨著劣化深度L0的增加，極限滑移失穩(wěn)范圍x也越大。取巖層滑移厚度H=4 m進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋▓D7），發(fā)現(xiàn)隨著劣化深度L0的增加，巖層極限滑移失穩(wěn)范圍x明顯變大，由最初的6.93～8.00 m滑移范圍（L0=8 m）擴(kuò)展為6.93～25.96 m（L0=16 m），滑移失穩(wěn)距離增加了3.25倍。綜上所述，巖層面參數(shù)的劣化衰減，使得順層岸坡更容易發(fā)生深厚層、大規(guī)模的失穩(wěn)破壞。

4? 討 論

傳統(tǒng)的順層岸坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)沒(méi)有考慮巖體特別是巖層面的劣化特性，在邊界條件不變的情況下，其穩(wěn)定系數(shù)為一定值。但是在引入劣化深度L0以及巖層滑移厚度H后，即使是相同的邊界約束條件下，順層灰?guī)r岸坡的穩(wěn)定狀態(tài)也是呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查相吻合。為定量化研究這一規(guī)律，采用Matlab編程對(duì)H=6 m，x≥xD0，且x≥L0時(shí)的滑移失穩(wěn)界限進(jìn)行求解（圖8）。由圖8可以看出，隨著劣化深度L0的延展，失穩(wěn)界限x呈指數(shù)快速下降，進(jìn)一步說(shuō)明失穩(wěn)滑移界限對(duì)于劣化深度L0有極高的敏感性。特別是當(dāng)L0=12.12 m時(shí)，滑移失穩(wěn)界限x=12.12 m逐步向坡肩前緣演化，可以看成對(duì)于該工況（H=6 m）時(shí)，劣化深度L0=12.12 m岸坡會(huì)發(fā)生滑坡坡肩前后緣的貫通性破壞，不妨定義該劣化深度L0為“貫通破壞臨界深度”。

值得注意的是，本文對(duì)巖層面的力學(xué)參數(shù)劣化采用了近似線性的空間劣化函數(shù)式（1）進(jìn)行概化，與實(shí)際情況略有出入，但可大體反映出巖體劣化的主要特征。文獻(xiàn)［7］指出巖體劣化主要沿岸坡結(jié)構(gòu)面進(jìn)行不均勻劣化，但整體呈現(xiàn)出由表及里劣化趨弱的狀態(tài)（圖9）。文獻(xiàn)［6］進(jìn)一步總結(jié)出兩種典型的岸坡空間劣化類型，特別指出當(dāng)巖溶岸坡巖體由大型結(jié)構(gòu)面控制時(shí)，相對(duì)結(jié)構(gòu)面劣化而言，巖石的劣化可忽略不計(jì)［28-29］，僅需對(duì)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)函數(shù)動(dòng)態(tài)變化（圖10）。本文研究的灰?guī)r岸坡即屬于典型受控于軟弱巖層面（結(jié)構(gòu)面）、泥化夾層的順層岸坡，其破壞失穩(wěn)模式可認(rèn)為主要沿巖層面滑移破壞。特別是當(dāng)巖層面受水巖劣化作用后，強(qiáng)度參數(shù)大幅度下降，沿層面破壞趨勢(shì)加劇。本文計(jì)算結(jié)果也同時(shí)表明，當(dāng)巖層面力學(xué)參數(shù)劣化后，極易發(fā)生沿坡肩后部的“厚層—巨厚層”滑移拉裂破壞，規(guī)模大，危險(xiǎn)性較高。對(duì)于巖層面劣化損傷的順層岸坡治理主要從兩方面統(tǒng)籌考慮：坡肩及后部進(jìn)行錨索（桿）加固，將潛在“滑移塊”錨固于下伏穩(wěn)定巖石之上；對(duì)坡肩前部的巖層出露面進(jìn)行“掛網(wǎng)+噴漿+隨機(jī)錨桿”支護(hù)；一方面對(duì)破碎巖體進(jìn)行支護(hù)加固，更重要的是阻隔巖層面與庫(kù)水作用的“劣化損傷通道”，阻止或減緩劣化深度L0的進(jìn)一步發(fā)展（圖11）。

本文通過(guò)求解順層灰?guī)r岸坡極限滑移距離x對(duì)劣化順層岸坡滑移-拉裂破壞模式進(jìn)行了詮釋。當(dāng)滑移面距離x、后緣拉裂邊界BiC條件較為明晰時(shí)，也可通過(guò)總阻滑力FRi與下滑力FSi式子之比求解對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)，即：Fos=FRi/FSi。需要注意的是，當(dāng)后緣拉裂邊界BiC受節(jié)理切割貫通張開(kāi)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際考慮后緣拉裂縫BiC是否充水以及充水高度的不利影響?？梢悦黠@看到，巖層面物理力學(xué)參數(shù)隨著水巖劣化損傷作用下降、劣化深度L0逐步變大，在坡體幾何參數(shù)、邊界約束條件不變的情況下，阻滑力FRi（即式（3）、（7））明顯呈快速下降趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)穩(wěn)定系數(shù)Fos也隨之下降。這與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的順層灰?guī)r岸坡由于劣化損傷，穩(wěn)定性呈衰減趨勢(shì)相吻合，表明考慮巖體劣化效應(yīng)的順層滑移-拉裂破壞模型的合理性。

5? 結(jié)論與建議

本文結(jié)合巫峽段順層灰?guī)r岸坡宏觀劣化特征，建立了考慮巖體劣化效應(yīng)的順層滑移-拉裂破壞模型，主要結(jié)論如下：（1） 巫峽青石至抱龍段順層灰?guī)r岸坡受庫(kù)水長(zhǎng)期的物理化學(xué)作用，宏觀劣化現(xiàn)象明顯，岸坡底部受侵蝕劣化脫空，巖層出露、臨空面良好，易發(fā)生滑移-拉裂破壞。

（2） 模型中引入劣化深度L0以及巖層滑移厚度H，當(dāng)劣化深度L0不變時(shí)，隨著滑移厚度H增加，岸坡滑移失穩(wěn)距離x明顯增大。隨著劣化深度L0逐漸發(fā)展，同一H巖層面滑移失穩(wěn)距離x明顯變大。表明巖層面參數(shù)的劣化衰減，使得順層岸坡更容易發(fā)生深厚層、大規(guī)模的失穩(wěn)破壞。

（3） 順層劣化岸坡極易發(fā)生沿坡肩后部的滑移-拉裂破壞，當(dāng)劣化深度L0逐漸發(fā)展至“貫通破壞臨界深度”時(shí)，破壞模式轉(zhuǎn)變?yōu)槠录缜昂蟛客瑫r(shí)發(fā)生滑移-拉裂失穩(wěn)。對(duì)于此類巖層面易受庫(kù)水損傷的順層岸坡，治理方案建議采用：坡肩及后緣進(jìn)行滑移塊錨索（桿）加固+坡肩前緣巖層出露面“掛網(wǎng)+噴漿+隨機(jī)錨桿”組合方案，達(dá)到“固頭”以及隔絕“劣化損傷”通道的目的。

（4） 在邊界約束不變的前提下，本模型可較為真實(shí)反映順層灰?guī)r岸坡隨劣化深度L0發(fā)展穩(wěn)定系數(shù)下降的趨勢(shì)，與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查一致。后續(xù)工作中建議加強(qiáng)順層灰?guī)r岸坡消落帶處巖層面原位損傷探測(cè)工作，建立巖體劣化時(shí)空演化解析解，為后續(xù)巖體劣化評(píng)估預(yù)測(cè)及穩(wěn)定性分析奠定基礎(chǔ)。

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（編輯：鄭 毅）

Study on slip-tensile failure of consequent bedding limestone bank slope considering deterioration effect

ZHENG Hongchun，YAN Guoqiang，SUN Wei，F(xiàn)ENG Bingyang，TANG Yao

（China Three Gorges Corporation，Chengdu 610041，China）

Abstract：

The periodic water level regulation in the Three Gorges reservoir area between 145～175 m promotes the deterioration damage and stability attenuation of the limestone bank slope in Wuxia section of Three Gorges Reservoir.In this paper，a slip-tensile calculation model was established by introducing deterioration depth L0 and slip-thickness H to study the slip-tensile risk caused by erosion and deterioration of bedding limestone bank slope in the Wuxia section.The results showed that when L0 was unchanged，the bank slope was more prone to instability and the instability distance x significantly increases with the increase of H.As L0 increased，the slip instability distance x of the same H rock layer obviously increased，which can be increased by more than three times.The deterioration attenuation of the parameters of the rock strata made the bedding bank slope more prone to deep layer and large-scale instability failure.When L0 was small，it was easy to slide and crack along the back of the slope shoulder.As L0 gradually increased，the failure mode was transformed to sliding tensile instability that occurred simultaneously at the front and rear of slope shoulder.It was suggested to adopt the combined scheme of sliding block anchor cable （rod） reinforcement for the slope shoulder and the back edge+"net hanging+shotcrete+random bolt" support for the rock formation at the front edge of the slope shoulder to achieve the purpose of "fixing head" and plugging "deterioration damage" channel.The research results provide a certain technical reference for the stability analysis of rock mass deterioration and engineering treatment of bedding limestone bank slopes in reservoir areas.

Key words：

consequent bedding limestone slope;

stability analysis;

rock mass deterioration;

deterioration depth; Three Gorges Reservoir area