Page 10 - 2022年第53卷第4期

d
态）；D (n - 1 )为第 n-1 次水位周期涨落后危岩体基座的有效损伤变量；ε ( ) n 为第 n 次水位周期涨落
E
1
d
后危岩体基座的有效应力所对应的有效应变（此时为干燥状态）；E 为第 n 次水位周期涨落后危岩体
n
基座的弹性模量（此时为干燥状态）。
根据第 2 节的分析，三峡库区高陡岸坡水平岩层具有上硬下弱的二元易滑地质结构特征，同时，
在三峡水库水位周期性涨落下，底部软层岩体逐渐损伤劣化，并导致加速失稳，因此，通过上述损
伤本构模型，可以建立高陡岸坡底部劣化溃曲失稳定量评价方法 ［16，24］ ，即：
σ ( ) n
c
F = σ ( ) n （7）
s
E
式中：F 为高陡岸坡危岩体溃屈失稳稳定系数；σ ( ) n 为第n次水位周期涨落后劣化带的峰值应力；
c
s
σ ( ) n 为第n次水位周期涨落后劣化带的有效应力，参见式（6）。
E
4 实例分析-箭穿洞高陡岸坡的稳定性与防治

箭穿洞危岩位于巫峡段长江左岸的神女峰西，分布高程为 155～305 m，体积约 35.75 万 m（图
3
1）。在构造上为神女峰背斜轴部～南东翼的转折段，轴部岩层产状为 255°～265°∠5°～7°，南东翼岩
层倾向为 150°～160°，倾角 10°～24°。危岩体上部由三叠系下统大冶组第四段（T d）中～厚层状的泥
4
1
质灰岩、灰岩构成，层厚约 115 m，危岩体基座为三叠系下统大冶组第三段（T d）灰白色的泥质条带
3
1
状灰岩，泥质条带厚度为 1～15 mm，呈薄层～中厚层状，岩体较破碎，层厚约 10 m。
根据箭穿洞危岩的长期监测数据可知（图 5），其基座压应力及边界裂缝随着库水位升降而持续增
加，且位于劣化带区域的基座岩体是推进箭穿洞危岩失稳破坏的关键。结合箭穿洞危岩典型剖面，
可以概化箭穿洞危岩基座岩体力学模型（图 9）。本文开展干湿循环试验所取试样为箭穿洞危岩基座区
域的泥质条带灰岩。

260°
喜陵江组第一段 320
大冶组第四段 裂缝 3
大治组第三段 280 上覆岩体
灰岩 概化 自重 抽象 轴向压力
白云岩 240 高程/m 库水位波动 库水位波动
泥质条带灰岩
200 基座损伤区域
175m 水位
库水位波动 库水位波动
145m 水位 平硐 160
基座损伤区域 基座损伤区域
压力传感器
120
200 160 120 80 40 0
水平距离/m
图 9 箭穿洞危岩典型剖面及基座损伤劣化概化模型
本文所采用的干湿循环试验方法如下：首先将试样（标准试样 100 mm´50 mm）垂直放置在容器
中，将水添加至试样 1/4 高度，之后每隔 2 h，将水位高度增加试样 1/4 高度，直至样品被完全淹
没，浸没 48 h 后，取出试样放入烘箱烘干 48 h，保证干燥后试样含水率小于 0.1%。对试样进行 5、

15、20 和 30 次干湿循环后，采用单轴压缩及三轴压缩试验得到基座岩体试样的力学参数，如表 1
所示。
4.1 箭穿洞危岩静力学稳定性判定 按照常规静力学判定方法，箭穿洞危岩具有倾倒或滑移破坏的
趋势。因此，本文依据相关规范对箭穿洞危岩进行了倾倒和滑移稳定性评价（图 10），并按照规范折
减岩体的力学参数（表 2 和表 3）。所采用的基本公式为：

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