沿江强风化超高边坡施工稳定性演变机理及处治技术研究

发布时间：2017-04-24 22:13

  本文关键词：沿江强风化超高边坡施工稳定性演变机理及处治技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高等级公路的建设继续向山岭地区扩展,而山岭区选线受限,沿江线是常见的布线形式之一。山体呈立体气候,在复杂的气候和环境综合影响下,表层岩体风化严重。山岭区地形地貌、地质情况十分复杂,为了确保高等级公路的技术标准,局部路段不可避免地产生高切坡。研究地质条件复杂地区的高等级公路超高边坡施工稳定性演变机理,以寻求合理的高切坡开挖处治技术,对减少变更次数、缩短建设周期、节约工程建设成本、保证施工安全,同时为类似风化岩体高切坡工程提供借鉴意义。论文依托德钦至香格里拉二级公路边坡工程开展研究。首先,研究沿江岸坡的形成过程与工程特性,并提出超高边坡的力学行为与破坏模式。接着,分析了板岩的风化演变规律,得到不同风化程度下板岩的物理、力学、水理性质指标。然后,采用控制变量思想,借助有限差分软件FLAC 3D,选用Mohr-Coulomb材料模型,结合强度折减法,建立参数化数值计算模型对边坡稳定系数、失稳滑动面进行分析,并进行影响因素的敏感度分析。最后,选取典型的超高边坡路基横断面,模拟边坡处治前后的边坡开挖施工过程,分析边坡的应力应变、位移、整体稳定系数以及失稳滑动面的演变规律,并据此提出了沿江强风化超高边坡的处治措施建议。通过对参数化数值计算模型进行数值计算,研究得到:强风化板岩厚度会影响设计参数与边坡整体稳定性系数之间的变化规律,同时强风化板岩厚度是影响边坡稳定性的关键因素。超高边坡失稳滑动面的形状与位置主要和强风化板岩厚度、岩体分界面与边坡坡面的相对位置有关。通过对超高边坡未支护条件下施工过程进行数值模拟,研究得到:边坡坡脚处的应力分布随着边坡开挖施工更加复杂;第二级边坡至第五级边坡坡脚处主应力变化幅度较小;坡面内发生较大总位移量的点位于第三级边坡范围之中,这主要受岩体分界面以及中风化板岩抗变形能力较强的影响。未支护条件下超高边坡稳定系数呈现先增大后减小的变化规律,其主要是由开挖岩体的减载反压作用引起的;未支护条件下边坡失稳滑动面受岩体分界面控制,从分界面与边坡坡面交接处剪出,后缘因拉裂从距离坡口线约30 m的坡顶处破坏,形成塑性贯通区域,而锚固方案下失稳滑动面沿中风化板岩内部滑动,从坡脚处剪出。
【关键词】：道路工程 超高边坡 强风化 处治技术 板岩
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.14
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 论文选题依据及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-19
• 1.2.1 边坡稳定性研究现状11-14
• 1.2.2 岩体风化作用研究现状14-16
• 1.2.3 边坡处治技术研究现状16-19
• 1.3 论文主要研究内容及技术路线19-21
• 1.3.1 主要研究内容19-20
• 1.3.2 技术路线20-21
• 第二章 德香二级公路边坡工程概况及其工程特性21-31
• 2.1 项目地理位置21
• 2.2 项目区工程地质条件21-24
• 2.2.1 地形地貌21-22
• 2.2.2 气象水文22-23
• 2.2.3 地层岩性23
• 2.2.4 地质构造及地震23
• 2.2.5 水文地质特征23-24
• 2.2.6 不良地质情况24
• 2.3 边坡工程概况24-26
• 2.3.1 边坡设计基本概况24-25
• 2.3.2 边坡变更情况25-26
• 2.4 沿江岸坡的形成过程与工程特性26-28
• 2.4.1 沿江岸坡的形成过程26-27
• 2.4.2 沿江岸坡的工程特性27-28
• 2.5 边坡稳定的影响因素及其破坏模式28-30
• 2.5.1 岩质边坡稳定的影响因素28-29
• 2.5.2 岩质边坡的变形特征与破坏模式29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 板岩风化规律研究31-37
• 3.1 岩石风化作用机制31-33
• 3.1.1 风化作用的类型31-32
• 3.1.2 风化作用的表现32-33
• 3.2 岩石风化的主要影响因素33-34
• 3.2.1 岩体的性质33-34
• 3.2.2 地质构造34
• 3.2.3 气候因素34
• 3.2.4 地形34
• 3.3 风化作用下板岩性质指标34-36
• 3.3.1 岩石物理、力学、水理性质指标34-35
• 3.3.2 岩石风化程度分级35
• 3.3.3 板岩物理力学性质的变化规律35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 沿江风化超高边坡稳定性一般分析37-53
• 4.1 FLAC 3D软件简介37-38
• 4.1.1 软件实现过程37-38
• 4.1.2 软件主要特点38
• 4.2 数值分析方法38-43
• 4.2.1 FLAC法的数学原理简介38-41
• 4.2.2 屈服准则41-43
• 4.2.3 岩体的材料模型43
• 4.2.4 强度折减法基本原理43
• 4.2.5 边坡失稳破坏判据43
• 4.3 几何设计参数稳定性影响分析43-51
• 4.3.1 数值计算模型的建立44-45
• 4.3.2 几何设计参数影响分析45-51
• 4.4 沿江超高边坡失稳滑动面研究51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 强风化超高边坡施工过程数值模拟分析53-64
• 5.1 分级开挖未支护数值模拟分析53-60
• 5.1.1 分级开挖未支护数值计算模型建立53-54
• 5.1.2 分级开挖未支护数值模拟结果分析54-60
• 5.2 锚固方案下分级开挖施工动态稳定性分析60-63
• 5.2.1 锚索结构单元60-61
• 5.2.2 数值计算模型建立61-62
• 5.2.3 数值模拟结果分析62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 风化岩体超高边坡处治措施建议64-70
• 6.1 风化岩体超高边坡处治方案设计原则64-65
• 6.2 风化岩体超高边坡处治措施65-69
• 6.3 本章小结69-70
• 第七章 结论与展望70-72
• 7.1 主要结论70-71
• 7.2 展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 攻读学位期间取得的研究成果77

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