高速公路岩溶化边坡施工灾变特征及危险性评价研究

发布时间：2020-07-25 12:04

【摘要】：本文以贵瓮高速公路沿线的典型岩溶化边坡——大茅边坡为例,在总结相关岩溶资料的基础上,分析了岩溶发育的一般规律及其对边坡的不利影响;通过采用多种地球物理检测手段,综合识别分析了岩溶化边坡潜在异常区类型与分布情况;借助数学方法对岩溶化边坡的变形特征进行了预测分析与预警研究;利用有限元模拟软件,分析了不同岩溶工况条件下边坡施工的稳定性特征;根据综合模糊评价理论,对岩溶化边坡各施工阶段的危险性等级进行了评估分析。主要研究成果如下:(1)探讨了岩溶发育的一般特征及其对边坡工程的不利影响,分析了岩溶地区边坡可能产生的几种灾变失稳模式,并认为大茅边坡的潜在灾变失稳类型主要以土-岩复合式滑动失稳为主。(2)建立了基于多种检测手段的综合识别体系,通过对大茅边坡的综合检测分析,识别出大茅边坡所检测区域共有5类28个岩溶异常区,其岩溶发育总体规律呈现出“上密下疏,外强内弱”的特征。同时,借助综合检测得到的坡体岩溶发育特征与波速信息,对大茅边坡岩体质量等级进行了修正。(3)提出了一种灰色上、下限预测模型,使预测数据有了一定的区间宽度,通过在大茅边坡施工变形分析中的应用,发现实测数据落于灰色上、下限区间内的概率在61.54%～100%之间,除监测点D4、D5、D11的概率略低外,其余各监测点的概率多集中于70%～90%之间,个别监测点甚至达到100%。此外,还利用边坡滑落极限变形速率的经验公式,取监测点D1与D2滑落破坏时下限的平均变形速率与平均累计变形量,作为其灾变变形的临界控制预警值,为后续施工危险性评价工作中变形指标的量化提供了依据。(4)构建了一种改进型的尖点突变模型——虚实-突变模型,并认为岩溶化边坡的施工变形突变效应可以在2种变形趋势或状态之间转化,由此可形成4种突变形式,即:S-F型突变、F-S型突变、S-S型突变和F-F型突变。经虚实-突变模型在大茅边坡施工变形中的应用,发现大茅边坡的变形突变主要表现为S-F型、F-S型与S-S型等3种突变形式,其中S-F型突变形式对大茅边坡变形破坏的影响较大,易于引起大茅边坡变形开裂灾害的产生。(5)研究了不同岩溶工况条件下边坡施工稳定性特征,着重分析了无岩溶发育边坡模型、岩溶洞穴型边坡模型、岩溶填充型边坡模型以及岩溶水压型边坡模型等4种边坡模型在施工过程中的等效塑性区和坡后剪应力分布变化情况,并详细探讨了岩溶发育、施工变更和地震效应对大茅边坡施工稳定性的影响。(6)建立了用于岩溶化边坡施工危险性研究的“5级”评价模型体系,选取现场环境情况、区域水文情况、边坡变形情况、施工开挖情况和边坡控制措施等5个一级评价指标和16个二级评价指标,利用本文提出的专家-AHP综合确权法,定出了大茅边坡各评价指标的权重值,并结合大茅边坡相应施工月份的指标隶属度,分析了大茅边坡4-11月份施工灾变危险性等级的变化情况。目前,关于岩溶化边坡的专项研究成果相对较少,本文通过对贵瓮高速公路沿线典型岩溶化边坡展开的相关研究,可为今后类似岩溶化边坡工程的开展提供一定的借鉴与参考。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U416.14
【图文】：

逦北京交通大学博士学位论文逦逡逑坡有限元模型，并进行相关研究；最后在总结各类己取得的研宄成果的基础上，逡逑展^u岩溶化边坡施工危险性评价研究（图１－２）。逡逑国内外研究资料总结与分析逡逑￣￣逡逑

逦岩溶发育规律及其对边坡的破坏影响逦逡逑２岩溶发育规律及其对边坡的破坏影响逡逑２．１概述逡逑贵州省贵阳至瓮安高速公路位于贵州中部，起点贵阳，终点黔南州瓮安县，逡逑线路走向为西南－东北向（图２－１）。路线起点接贵阳市乌当区；终点在黔南州瓮安逡逑县境内，顺接拟建的贵州省江口至瓮安公路。路线从起点到终点，沿线主要城镇逡逑有：新堡、羊昌、百宜、龙岗、毛云、建中、雍阳、玉华，最后至于瓮安县城西逡逑北的银盏乡钱家院。逡逑

逦北京交通大学博士学位论文逦逡逑（１）岩溶发育逡逑经现场初步调查，发现大茅边坡有比较明显的岩溶发育现象，岩溶特征主要逡逑表现为溶蚀型浅表覆盖、溶蚀裂隙、岩溶破碎带以及岩溶洞穴等（图２－３）。同时，逡逑这些岩溶特征也预示着大茅边坡坡体内部结构的复杂多变性，一定程度上加大了逡逑大茅边坡安全施工的难度。逡逑逦

本文编号：2769803