缓倾层状砂泥岩地下洞室块体失稳模式及稳定性分析

摘要

缓倾层状砂泥岩地层地下洞室开挖过程中，块体失稳将威胁施工安全并造成巨大经济损失。研究缓倾层状岩体地下洞室围岩稳定性具有重要意义。论文以某水电工程的砂泥岩地层地下洞室围岩为研究对象，通过对现场勘探平硐进行精细化地质调查确定了工程区内控制块体稳定的关键节理裂隙发育特征。基于力学分析提出了几种块体典型失稳模式，采用块体理论计算了失稳块体的潜在规模。在此基础上，进一步利用三维数值模拟对工程关键部位稳定性进行计算分析。研究表明：（1）砂泥岩岩层倾角在11°～15°之间，地下工程岩体主要的优势结构面共3组：N60°W/SW∠88°、N38°W/SW∠87°和N71°W/NE∠86°;（2）缓倾层状砂泥岩地下洞室块体失稳模式包括边墙单面剪切滑移-掉块、边墙双面剪切滑移挤出、顶拱层状剥离、顶拱掉块等4种模式；（3）块体失稳最大方量为23.667 m³,最小稳定性系数为0.695;（4）岩体的变形主要集中在洞室顶拱，距离砂泥岩地层交界位置越近，开挖影响越大，位移越大。本研究可为缓倾层状砂泥岩地下洞室施工安全提供技术支撑。

关键词

缓倾层状岩体 / 砂泥岩地层 / 围岩稳定性分析 / 块体理论 / 失稳模式

基金资助

地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室自主研究课题(SKLGP20212010)