順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性及工程設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快，在山區(qū)鐵路和公路建設(shè)中都遇到了大量的順層巖質(zhì)路塹邊坡穩(wěn)定問題。過去的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，順層巖石路塹邊坡是失穩(wěn)最多、危害最大的一類邊坡，給工程建設(shè)和生命財(cái)產(chǎn)造成了重大的損失。目前，由于對順層巖質(zhì)路塹邊坡的穩(wěn)定性特征及工程治理設(shè)計(jì)方法尚缺乏深入系統(tǒng)的研究，因此，如何分析評價(jià)順層巖質(zhì)路塹邊坡的穩(wěn)定性，提出合理的設(shè)計(jì)方案以預(yù)防順層滑坡的發(fā)生是擺在路基設(shè)計(jì)工程師面前的一道棘手的難題。 論文以渝懷鐵路順層巖質(zhì)路

2、塹邊坡的工程治理設(shè)計(jì)為背景，采用多種手段和方法，對順層巖質(zhì)路塹邊坡的變形破壞機(jī)理、穩(wěn)定性分析計(jì)算方法、工程治理設(shè)計(jì)及施工方法等進(jìn)行了較為全面系統(tǒng)的分析和研究，主要研究內(nèi)容如下： (1)以渝懷線大量順層巖質(zhì)邊坡現(xiàn)場調(diào)查資料為基礎(chǔ)，在全面總結(jié)了我國鐵路和高速公路順層路塹邊坡的勘察成果、工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)、工程處理措施和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)后，建立了順層巖質(zhì)路塹邊坡的工程地質(zhì)分類體系。按巖層傾角大小和地層巖性組合特征，將順層巖質(zhì)邊坡分為3大類和6個(gè)子類

3、。分別闡述了各類邊坡的工程地質(zhì)特征和穩(wěn)定性特征。 (2)對影響順層路塹邊坡穩(wěn)定的工程因素和地質(zhì)因素進(jìn)行了全面的分析，總結(jié)歸納了順層邊坡變形破壞的9種地質(zhì)模式，即：滑移—拉裂、滑移—壓致拉裂、塑流—拉裂、滑移—彎曲、彎曲—拉裂、滑移—剪出、滑移—彎轉(zhuǎn)、順層滑移和滑劈破壞模式。 (3)對于常見的含有多層軟弱夾層的順層滑移型破壞模式的順層邊坡，推導(dǎo)出了利用能量系數(shù)來評價(jià)邊坡穩(wěn)定性的機(jī)動(dòng)位移法計(jì)算公式；分析總結(jié)了工程中常見的滑移

4、—拉裂破壞的3種失穩(wěn)破壞模式，即逐層失穩(wěn)、混合失穩(wěn)和深層失穩(wěn)破壞模式，在考慮了層面抗剪強(qiáng)度參數(shù)隨卸荷及風(fēng)化程度降低的情況后，推導(dǎo)出了滑移—拉裂型3種失穩(wěn)破壞模式的滑動(dòng)范圍的計(jì)算公式。 (4)討論了順斜向坡賦存的4種地質(zhì)狀況及其穩(wěn)定性特征，分析了巖層走向與邊坡走向間存在一定夾角時(shí)的穩(wěn)定性，并推導(dǎo)出了不同夾角時(shí)滑體受側(cè)向約束情況下邊坡安全系數(shù)的計(jì)算公式。從理論上分析驗(yàn)證了順層邊坡的穩(wěn)定性隨巖層走向與邊坡走向間夾角的增加而加大。

5、 (5)通過系列的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)，探討了順層路塹邊坡開挖后的變形機(jī)理，認(rèn)為順層路塹邊坡多為牽引式失穩(wěn)破壞。順層滑移破壞和滑移—拉裂破壞為其主要的變形破壞模式；路塹開挖期間的變形主要受開挖施工的影響，減小開挖對邊坡巖體的擾動(dòng)對保持邊坡穩(wěn)定性有著重要的意義。因此，順層路塹邊坡的開挖應(yīng)采用錨桿、錨索(樁)、抗滑樁等預(yù)加固支擋結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)結(jié)果表明先加固后開挖的施工方式是治理順層路塹邊坡失穩(wěn)的最為有效的方法；邊坡開挖影響范圍隨巖層走向與邊坡走向

6、之間夾角的增加而減小，而其穩(wěn)定性則隨夾角的增加而提高，當(dāng)巖層走向與邊坡走向之間夾角大于35°時(shí)，可將其視為普通邊坡進(jìn)行設(shè)計(jì)而不需要考慮順層的影響。 (6)對影響邊坡穩(wěn)定性的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析，按敏感性分析結(jié)果的重要性排序?yàn)椋红o水壓力、內(nèi)摩擦角、層間粘聚力、巖體容重和開挖坡角。提出了綜合采用工程地質(zhì)類比、區(qū)域調(diào)查、現(xiàn)場和室內(nèi)試驗(yàn)等多種手段，并按工程設(shè)計(jì)和施工階段的不同，對工程設(shè)計(jì)中層面抗剪強(qiáng)度參數(shù)c、φ值動(dòng)態(tài)確定的原則。