反倾岩质边坡在自然界中较为常见,对其破坏机理进行深入研究是十分必要的。中国地质大学(武汉)研究人员采用离散元法(DEM)建立了反倾岩质边坡的数值计算模型,从宏观和细观两个角度分析了反倾边坡的破坏机理,研究了反倾边坡的弯曲倾倒破坏特征和破坏区的发育规律。
通过模型试验,验证了数值模拟结果的准确性,并通过数值模拟分析了高宽比和层理粘结强度对反倾岩质边坡稳定性的影响。结果表明,边坡倾角和岩层倾角影响弯曲倾倒破坏的倾角和破坏带的形状,从而影响边坡的稳定性。随着坡角和岩层倾角的增大,弯曲倾倒的趋势更加明显,破坏区的形状也更加陡峭。过高的高宽比导致破坏区发育不完全、形态较陡、稳定性较差。节理粘结强度越大,边坡稳定性越好,反之则越差。高宽比对反倾岩质边坡的破坏区有影响,当高宽比不大于3:2时,反倾岩质边坡的DEM模拟和模型试验均能达到预期效果。节理的粘结强度与反倾岩质边坡的强度密切相关。节理的摩擦系数μ对θ2和θ1的影响最大,法向刚度与剪切刚度的比值对边坡位移的影响最大。当粘结强度较大时,反倾岩质边坡的弯曲倾倒角度较小,坡体更加稳定;反之,坡面则更加不稳定。
该研究可为反倾岩质边坡的破坏机理分析和稳定性评价提供一定的参考。相关研究成果发表于《Bulletin of Engineering Geology and the Environment》[1]。
[1] Discrete Element-Based Numerical Simulation and Failure Mechanism
Analysis of Anti-Dip Rock Slopes