高边坡稳定性有限元分析
边坡稳定性分析

目录摘要 (IV)Abstract (V)第一章概况 (1)1.1贵阳龙洞堡见龙路住宅小区工程概况 (1)1.2 边坡概况 (1)1.2.1 边坡地段地物环境 (1)1.2.2 边坡形态及岩土构成 (1)1.2.3 边坡安全等级及勘察等级 (2)第二章水文地质条件及工程地质条件 (3)2.1工程地质条件 (3)2.1.1 地形地貌 (3)2.1.2 地质构造 (3)2.1.3 地震 (3)2.1.4 地层岩性 (3)2.1.5 不良地质现象 (5)2.2 水文地质条件 (6)2.2.1 气象条件 (6)2.2.2 水文地质条件 (6)2.2.3 降水及空气情况 (6)第三章稳定性分析 (7)3.1分析依据 (7)3.2定性分析与评价 (7)3.3稳定性评价 (8)3.4有限单元法及ANSYS的实现 .................... 错误!未定义书签。
3.4.1 有限元法 .................................................................................................... 错误!未定义书签。
3.4.2 ANSYS边坡分析........................................................................................ 错误!未定义书签。
3.4.3 ANSYS分析情况........................................................................................ 错误!未定义书签。
3.5 极限平衡法 (10)3.5.1 计算方法介绍 (10)3.5.2 相应计算公式 (10)3.5.3 理正计算图示 (11)3.5.4 理正计算分析 (13)3.5.5 计算结果分析 (19)第四章边坡支护设计 (20)4.1 支护方式综述 (20)4.1.1 锚杆 (20)4.1.2 格构锚固 (21)4.2工程地质条件及评价 (22)4.3 设计基本要求 (22)4.4设计依据 (22)4.5 计算方法及过程 (23)4.6 锚杆支护验算 (27)4.6.1 计算结果 (27)4.6.2 结果分析 (29)4.7支护结构 (29)4.7.1 支护概况 (29)4.7.2 支护方案图 (29)4.8 防水工程 (31)4.8.1 一般规定 (31)4.8.2 排水设计 (32)4.8.3 排水施工要求 (33)4.9其他说明 (34)第五章施工组织方案 (35)5.1施工准备 (35)5.2施工方案 (35)5.2.1 施工程序 (35)5.2.2 施工起点流向 (35)5.3施工方法及施工工艺 (36)5.3.1 坡面喷浆 (36)5.3.2 锚杆施工方法 (37)5.3.3 锚杆施工步骤 (37)5.4安全生产和文明施工措施 (38)5.4.1 安全生产保证措施 (38)5.4.2 施工现场的安全措施 (39)5.4.3 应急措施 (41)第六章结论及建议 (42)6.1结论 (42)6.2存在问题 (43)6.3建议 (43)参考文献 (45)致谢 (54)贵阳市龙洞堡见龙路东侧边坡支护设计摘要贵阳市龙洞堡见龙路东侧边坡开挖坡均在16m以上,为典型的反倾向层状结构岩质与土质混合高边坡,为了确保开挖后边坡的稳定,必须保持边坡岩体(土体)有足够的稳定性,通过对边坡进行稳定性分析及安全系数的计算,设计合理的支护措施并计算支护的合理性,以达到边坡支护设计的最终目的。
极限平衡法与有限元法结合分析平阿高速公路高边坡稳定性

摘
要 :结合平安至 阿岱 高速公路 高边坡 工程 实例 ,先 用极 限平衡 法计算得 出边坡的稳定安全 系
数 ,再 用有限元 法分析边坡 的应力 、应 变和位移 ,这两种 方法相 结合既能反映边坡的稳定和 变形之 间
的关 系,又能用安全 系数 来评价边坡 的稳定性 。采用预应力锚索等加 固,高边坡 处于稳定状 态。
从 事 道 路 设 计 与 边 坡 稳 定 性 分 析 工 作 。E-al mi
2 6 12 3 2 4 4@ q .c r 。 q o n
2 边 坡 开 挖
K 8+ 4 2的边坡内部的应 力和应 变情况 ,然后确定 一个破坏 标准 ,以此来衡量边坡 的安全程度 。通 常按 摩尔 一库
段 高 中 山地 貌 区 ,区 内地 势 南 高 北 低 ,海 拔 多 在 280m以上 ,地形 起 伏较 大 ,植 被 发 育 ,相 对 高差 0 2 0~ 0 0 50 m。线路坡 面总体 呈近南北 向展 布 ,坡面 上 陡下缓 ,自然坡度在 2 。 5 。 5 ~ 5 。该段线路地处拉脊 山 北缘 断裂 附近 ,受构造作 用 的影响 ,坡 体 岩体破 碎 ,
算 ,由于边界条 件 ( 围 ) 和破坏 面岩 土参 数难 以 范 准确判定 和选取 ,使计算结果 的可信度 降低。作者认
为以力 学计算 和有 限元分析两者相结合较 为合理 ,后
图 1 K 8 2 O横 断面 2 +4
收稿 日期 :2 1 0 1—1 0—1 2 作 者 简 介 :贾 燕 ( 9 1一) 18 ,女 ,甘 肃 会 宁 人 。 工 程 师 ,硕 士
者 为前者提供变形类型 、范围和边 界条件 ,前者则 可 得 出稳定 系数和作用力大小 ,为设计提供 依据。
土方工程中的边坡稳定性分析与加固处理方法

土方工程中的边坡稳定性分析与加固处理方法引言:边坡稳定性在土方工程中扮演着至关重要的角色。
随着城市化进程的加快和土地开发的不断扩大,对土方工程的要求也越来越高。
因此,对边坡的稳定性分析和加固处理方法的研究显得尤为重要。
一、边坡稳定性分析的基本原理边坡的稳定性是指在承受水压、荷载和地震等自然力作用下,坡体不发生破坏或发生破坏但不影响工程安全的能力。
边坡稳定性分析的基本原理包括地质条件分析、边坡形态参数计算、荷载计算和边坡稳定性分析方法选择等。
地质条件分析是边坡稳定性分析的基础。
通过对岩土层的工程地质调查,获取边坡的地质信息,如土层厚度、土层类型、坡度等,从而确定边坡的物理性质。
边坡形态参数计算包括边坡高度、坡度和坡面形状等参数的计算。
这些参数的合理选择对于边坡稳定性分析起着重要的作用。
荷载计算是指对边坡上的荷载进行合理的计算。
荷载分为静荷载和动荷载两种类型,静荷载包括土重荷载、地震力和水压力等,动荷载包括风荷载和车辆荷载等。
边坡稳定性分析方法的选择根据边坡的具体情况而定。
常用的边坡稳定性分析方法有平衡法、有限元法、反分析法等。
二、边坡稳定性问题及其原因边坡稳定性问题主要表现为边坡滑塌、边坡侧移、边坡临界水位降低等现象。
这些问题的发生原因一般可以归结为外力因素、地质因素和施工因素三个方面。
外力因素包括降雨、地震、水压力等自然力对边坡的影响。
降雨过程中,土壤的饱和度增加,会导致边坡重力和孔隙水压力的增加,从而导致边坡滑塌的发生。
地震则会导致边坡土层的动力性质发生改变,引起边坡的破坏。
水压力也会通过渗流等方式对边坡产生不利影响。
地质因素主要包括土层的物理性质、岩土层结构的稳定性等。
土体的力学性质和岩土层的结构对边坡的稳定性起着关键作用。
如土壤的黏性和强度等决定了边坡的抗剪强度。
施工因素主要包括边坡施工过程中的不当操作、施工方法的选择不合理等。
如边坡施工中土方的开挖和填筑操作不当会导致边坡的不稳定。
三、边坡稳定性分析方法的选择边坡稳定性分析方法的选择应根据边坡的具体情况和工程要求来确定。
slope stability analysis by finite elements -回复

slope stability analysis by finite elements -回复slope stability analysis by finite elements 是一种使用有限元方法进行边坡稳定性分析的技术。
这种方法使用计算机建模和数值模拟来评估边坡的稳定性,并确定可能发生滑坡或坡面破坏的潜在风险。
在本文中,我们将逐步解释该分析技术的步骤和原理。
1. 介绍有限元方法有限元方法是一种数值分析方法,用于求解复杂结构的力学问题。
它将结构划分为许多小元素,并在每个元素内近似解决方程。
边坡稳定性分析通过有限元方法计算平衡状态和边坡力学参数,以评估边坡的稳定性。
2. 收集数据在进行边坡稳定性分析之前,需要收集以下数据:- 地质地理信息:包括地表属性、地质构造、土层分布等。
- 材料特性:包括土壤和岩石的力学特性,如刚度、摩擦角、内摩擦角等。
- 施工历史:包括先前的坡面加固措施和地下水控制措施。
- 边坡几何:包括边坡的高度、坡度、截面形状等。
3. 生成有限元模型在对边坡进行有限元数值模拟之前,需要生成一个几何模型。
这可以通过CAD软件或其他计算机辅助设计工具完成。
几何模型应该准确地反映实际的边坡几何特征。
4. 确定边界条件边界条件是有限元模型中的边界约束和加载。
对于边坡稳定性分析,边界条件可能包括:地表和坡面的外力加载、地下水位和边坡底部的约束等。
这些边界条件对于获取真实的边坡响应至关重要。
5. 确定材料特性根据收集的土壤和岩石力学特性数据,将这些参数输入到有限元模型中。
这些参数可以是土壤或岩石的体积模量、剪切模量、摩擦角等。
确保这些参数准确反映实际材料的特性。
6. 设定分析参数分析参数包括收敛准则、时间步长、加载速率等。
这些参数的选择应基于实际情况和具体要求。
通常,收敛准则可用于控制计算的精度和稳定性。
7. 执行数值模拟分析一旦准备好有限元模型,设定好边界条件、材料特性和分析参数,即可执行数值模拟分析。
边坡稳定性分析中摩根斯坦-普莱斯法与有限元强度折减法的差异比较

边坡稳定性分析中摩根斯坦-普莱斯法与有限元强度折减法的差异比较摘要:通过建立非均质大坝坝坡模型,计算坝坡关键点的位移变化,用摩根斯坦方法计算边坡安全稳定系数。
计算结果表明:在非均质坝坡中强度折减法所计算的安全系数与摩根斯坦-普莱斯法计算的安全系数很接近,但滑裂面差异大。
关键词:边坡稳定;摩根斯坦-普莱斯法;有限元强度折减法;1、引言在边坡稳定性计算方法中,刚体极限平衡法中的摩根斯坦-普莱斯法(M-P)由于可用于任意滑动面,收敛性较好,在水利边坡工程中应用比较普遍;而强度折减法由于考虑了土体的变形影响,而且没有假设滑动面的形状和土条间的相互作用力,因而从理论上讲逻辑更严密,结果更可靠。
本文分别利用水利岩土行业常用软件GEO-SLOPE/W软件中的摩根斯坦-普莱斯法和Midas岩土软件里面的强度折减法对我区某心墙土石坝工程进行计算分析。
2、摩根斯坦法摩根斯坦法(M-P)由Morgenstern和Price创建于1965年的一种土坡稳定分析方法,该方法满足力矩平衡和力的平衡,可用于任意滑动面,条块间的法向力与剪切力的比值通常用半正弦函数、、削峰正弦、梯形等多种函数与一个待定比例系数的乘积表示[1]。
但由于此法在计算当中存在假设,首先此法假设土体条块是不变形刚体,其次是每块图条的安全系数相同,所以计算结果必然存在误差。
3、有限元强度折减法强度折减法就是把土体抗剪强度参数和用进行折减,然后用折减后的抗剪强度参数和取代原来的抗剪强度参数和,不断进行折减,直到程序不收敛为止。
对于摩尔-库伦材料模型其迭代表达式如下[2]。
而强度折减法由于考虑了土体的变形影响,而且不假设滑动面的形状和土条间的相互作用力,因而从理论上讲逻辑更严密,结果更可靠。
对于摩尔--库伦材料,强度折减安全系数可表示为:即公式 ( 1-1 )C为材料粘聚力,C’为折减后的粘聚力;为材料内摩擦角,’为材料折减后内摩擦角,折减系数为大于1的安全储备系数,然后不断调整的值,直到在某一个折减抗剪参数下土体达到临界破坏状态,则认为为稳定安全系数。
边坡稳定有限元分析

边坡稳定有限元分析本例将演示如何使用有限元方法分析边坡稳定性并计算其安全系数。
任务首先,分析无超载作用下的边坡稳定性,然后分析在大小为q=35.0kN/m2的条形超载作用下的边坡稳定性,最后为边坡施加预应力锚杆,并分析其稳定性。
边坡的几何尺寸(包括各点的坐标)如下图所示。
图25.1 边坡几何尺寸(多段线上各点的坐标)土层剖面包含两种类型的土,其参数如下:表25.1 岩土材料参数列表计算我们使用“GEO5岩土工程有限元分析计算模块”(以下简称“有限元模块”)(v18版)来分析该问题。
下面为建模和分析步骤:-建模阶段:分析设置和几何建模-工况阶段[1]:分析边坡无超载作用时的稳定性-工况阶段[2]:分析加入超载后边坡的稳定性-工况阶段[3]:分析加入锚杆后边坡的稳定性-结论建模阶段:分析设置和几何建模在分析设置界面中设置“分析类型”为“边坡稳定分析”,保持其他选项不变。
图25.2 【分析设置】界面注:选择“边坡稳定分析”时和选择“应力应变分析”时的设置以及建模过程几乎完全一样。
在【分析】界面点击“开始分析”按钮即可以分析并计算边坡的安全系数。
在“有限元-边坡稳定分析”模块中,各个工况阶段之间是相互独立的,即当前工况阶段的分析结果不受上一工况阶段分析结果的影响。
下一步,设置全局坐标范围。
设置的坐标范围要足够大,这样才能使得所要分析的区域不受边界条件的影响。
对于该算例,设置全局坐标范围<0m, 40m>,设置底边界距离多段线最低点距离为10m。
设置各个多段线和土层剖面,其参数如下表所示。
图25.3 全局坐标对话框表25.2各多段线及其节点的坐标列表设置各个岩土材料的参数并将其指定到相应的分区。
在本算例中,我们选择Drucker-Prager(DP)模型(见注)。
设置两种岩土材料的剪胀角ψ均为0°,即当材料受到剪力作用时,其体积不发生改变。
注:分析边坡稳定性时,必须选择非线性弹塑性模型作为岩土材料的本构模型,因为在边坡稳定分析过程中岩土材料会产生塑性应变,且塑性应变的产生是和岩土材料的强度参数c和φ相关的。
边坡稳定性分析方法和适用条件

边坡稳定性分析方法和适用条件一、经验法:经验法是指根据实际工程经验和历史数据,运用公式或经验关系对边坡稳定性进行初步评估和判断。
经验法主要适用于初步设计阶段,可以快速判断边坡的稳定性,但精度较低。
常见的经验法有切坡稳定系数法和地质力学分类法。
切坡稳定系数法是根据剪切强度理论,将边坡剪切强度与外力因素之比来进行稳定性评估的方法。
常用的切坡稳定系数有库仑切坡系数、比谢尔切坡系数和斜坡承载系数等。
地质力学分类法是将边坡划分为不同类别,根据边坡的形状、岩性、构造、地质断层等因素,选择相应的边坡稳定性参数,进行评估。
常用的分类法有英国地质力学分类法和日本地质力学分类法等。
二、解析法:解析法是指通过建立边坡稳定性的解析模型,运用解析解或解析关系对边坡进行稳定性分析。
解析法适用于边坡形状简单、边坡参数确定明确的情况。
常见的解析方法有切坡法、极限平衡法和承载力平衡法等。
切坡法是通过建立边坡剪切面的切平衡方程,求解边坡的稳定性系数。
切坡法适用于边坡形状不规则、变化较大的情况。
极限平衡法是根据极限平衡状态,建立边坡的稳定性方程,求解稳定性系数。
极限平衡法适用于边坡开挖、填筑以及高边坡等情况。
承载力平衡法是根据边坡土体的强度参数和边坡几何形状,建立力学平衡方程,求解边坡的稳定性系数。
承载力平衡法适用于复杂边坡、非均质边坡的稳定性分析。
三、数值模拟法:数值模拟法是指通过建立边坡的数值模型,利用计算机进行边坡的力学行为分析,求解边坡的稳定性。
数值模拟法适用于边坡形状复杂、地质条件复杂、边坡参数变化大的情况。
常用的数值模拟方法有有限元法、边坡稳定分析软件等。
有限元法是将边坡划分为有限个单元,建立边坡的离散模型,通过求解有限元方程,得到边坡的位移和应力分布,从而进行稳定性评估。
边坡稳定分析软件是基于数值模拟原理,将边坡稳定性分析过程进行自动化处理的软件工具。
常见的边坡稳定分析软件有GeoStudio和Plaxis等。
以上是边坡稳定性分析的几种常见方法,不同的方法适用于不同的情况,工程设计人员可以根据实际情况选择合适的方法进行分析和评估。
高陡路堑边坡稳定性的有限元数值模拟分析

[ 摘
要 】西 部 高 速 公 路 建 设 中 , 生 许 多 高 陡 路 堑 边 坡 对 公 路 安 全 运 营 造 成 很 大 的 安 全 隐 患 。 通 过 分 析 高 产
陡 边坡 的失 稳 形 式 , 对 某 高 陡边 坡进 行 有 限元 的二 维 和 三 维 数 值 模 拟 , 析 其 变 形 发 展 的 规 律 , 提 出合 理 的 处 并 分 并
坡 的稳定 性安 全评价 提供 一个有 利 的参考 。
1 工 程 概 况
牟 珠洞右 侧 滑 坡 位 于 贵 新 高 速公 路 k 8+ 8 4 05
~
层 泥岩按 厚度 约 1m进 行简 化 。
k 8+ 1 4 2 0m段 右侧 , 路 走 向为 N 7 . 7 , 层 线 E 1 10 地
治措施。
[ 关键词】高陡边坡 ; 稳定性 ;有限元 ; 数值模拟
[ 图 分 类 号 】U4 6 1 中 1 . 4 [ 献 标 识 码 ]B 文 [ 章编 号 】17 — 6 0 2 1 )4 0 6 — 3 文 6 4 0 1 ( 00 0 — 10 0
H i h Ro k S o e St b l y An l ss o m e i a i u a i n g c l p a i t a y i fNu i rc lS m l t o
[ yw r s te l e s bly ii l n ; u ei l i uai Ke o d ]Seps p ; t it;f t ee t n m r a s lt n o a i n e me c m o
高陡边坡 的失 稳一划 分 为 3类 :① 高 陡边坡 和岩层 的倾 角 都 比较 大 , 边 坡 易 产 生倾 倒 则
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力基 本 容 许 值 400kPa,摩 阻 力 标 准值 90kPa。进 行
(4)地 震
标准 贯 人试 验 14次 ,实测 击 数 N=55~66击 ,平 均
本 区位 于 我 国东 南 沿海 地 震 带 的 内边 缘 ,地震
59击 。
强度较 弱 ,且多 以构 造 地震 为 主 。其 周 围地 区强震
③ 一1半岩半土状 强风化石英砂岩 :褐红色 、 褐色等色 ,岩石风化强烈 ,岩石大部分已风化成半岩 半土状 ,局部夹碎块状 ,土状者浸水软化、崩解 ,岩块 手可 折 断 ,岩质 软 。顶 面 埋 深 3.00~11.20m,层 顶
一 66一
北 方 交 通
2016年 第 3期
高程 325.79—389.72m,层 厚 6.80~16.00m;承 载 性 。
③ 一2碎块状强风化石英砂岩 :褐黄 、褐色 ,岩 震中主要位于线路东北部 的江西省龙南 、定南地区,
石 风化 强烈 ,节 理裂 隙很 发 育 ,岩体 极 破 碎 ,岩 芯 呈 自 1067年 ~1999年 期 间 ,发 生 Ms I>43/4级 地 震 3
碎块 状 为 主 ,局 部 夹 少 量 半 岩 半 土 状 ,块 径 一 般 为 次 ,最大震级为 1982年龙南 4.9级地震 。据《中国
2016年 第 3期
北 方 交 通
文章编号 :1673—6052(2016)03—0065—04
DOI:10.15996/j.enki.b t.2016.03.020
一 65一
高 边 坡 稳 定 性 有 限元 分 析
吴 维杰
(广东粤路勘察设计有限公司 广州市 510635)
摘 要 :结合 G105线连平内莞边坡修复工程实例 ,对 高边 坡稳 定性有限元分 析方法进行 了系统分 析 ,以期能
2—6cm,岩质 软 ,岩 石 风化 极 不 均匀 ,与 中风化 岩 呈 地震 动参 数 区划 图》(2001年 )高速 公路 沿线 地震 动 互层 状 出 现 ,为 强 风 化 夹 中 风 化 岩 。顶 面 埋特 征 周 期 为 0.35s,
② 一2碎石土 :灰色 、褐 黄色等色,潮湿 ,松散 , 成分以碎石为主 ,母岩成分 以石英为主 ,粒径一般为 2~8em,最 大 约 为 12cm,碎 石 含 量 约 为 90% ,夹 极 少 量 粉 质 黏 土 充 填 ,坡 残 积 成 因。 层 顶 高 程 294.69~362.03m,层 厚 2.20—4.90m;承 载 力 基本 容 许值 180kPa,摩 阻 力标 准值 60kPa。
为相关技术人员 提供有益参 考。 关键词 :高边坡 ;滑坡 ;稳定性 ;有 限元
中 图分 类 号 :U416.1 4
文 献 标 识 码 :B
1工 程概 况 1.1 边 坡工 程概 况
G105国 道 的 K2330+080一K2330 +200 段 120m范 围为 主 滑坡 体 段 ,经 过 前 期 的抢 修 减 载 施 工 ,滑坡松散体及坍塌在路面的岩石土体 已清理完 成 ,且滑 坡 中上 部 已按 方 案 设 计 进 行 刷方 。施 工 图 拟 在 K2330+072.86一K2330+204.96段 132.1m 范 围采 用棚 式 明洞 通 过 ,并 对 滑坡 未 进 行 刷 方 的 中 下部进行刷方 ;棚洞 回填 以上前三级边坡采用锚索 框 架 防护 ,以上各 级边 坡采 用 喷播植 草 防护 ;各级 平 台设置平台沟 ,各级平 台之 间设置急流槽 ,滑坡范围 外 设置 截水 沟 ;在 棚 洞进 出 口段 ,对 风化 岩石 采用 主 动防护 网防护。为修建棚洞 ,必须对高边坡进行稳 定分析 ,在保证边坡稳定符合修建棚洞的条件下 ,方 可进行 棚洞 施工 。 1.2 边 坡地 质概 况
第 四 系全新 统 残 坡 积 层 (Q4dl+e1)(主 层序 号 ② ):
② 一1粉质黏土 :褐红色,硬塑 ,成分 由粉、黏粒 组成 ,黏 性较 差 ,含碎石 组 成 ,碎 石 含量 约 为 15% 一 25% ,一 般为 2~6em,母 岩成 分 以砂 岩 为主 ,坡 残积 成 因 。层 顶 高 程 307.48~410.17m,层 厚 0.60~ 6.20m;承载 力 基 本 容 许 值 150kPa,摩 阻 力 标 准 值 50kPa。本层 采取 原状 土样 3件 。
泥 盆 系 中下 统 桂 头 群 上 亚 群 石 英 砂 (层 序 号 ③ ),钻探揭露边坡区下伏基岩为石英砂岩 ,本次钻 探揭露有全 、强 、中、微风化岩带 :
③ 一1全风化砂岩 :褐 黄、灰黄色 ,岩石 风化完 全 ,岩 芯 以土状 为 主 ,用 手可 捏 散 ,含 少 量 强 风 化 岩 块 ,手 可 折 断 。层 顶 高 程 364.76~383.42m,层 厚 5.0~5.90m;承 载 力 基 本 容 许 值 260kPa,摩 阻 力标 准 值 60kPa;本 层采取 原 状土 样 1个 ,进行 标 准 贯 人 试验 3次 ,实测击数 N=40—42击 ,平均 41击 。
(1)地形 地貌 工 程位 于广 东省 连平 县 内莞 镇 境 内 ,G105国道 K2330+000一K2330+250段 。勘 察 区 属 低 山 山地 地 貌 ,为一 “V”字形 峡 谷 地 貌 ,地 形 陡 峭 ,切 割 深 度 深 ,勘察 区山顶最 大 高程为 465.56m,河 谷 处 高程 约 为 260m,高差 达 205m,地形 坡度 约 30~40。,近公 路 处 部分 边坡 呈 陡崖状 。 (2)地层 岩性 根 据地 质调 绘 、钻 探 、物 探 资 料 ,场 区 内 出 露 的 地层 为 第 四系全新 统残 坡 积层 (Q4dl+e1)和泥 盆 系 中下统 桂头群 上亚 群石 英砂 岩地 层 。