重庆地区山地路基边坡危险性分析和防治研究——基于Midas gts对边坡的稳定性分析

摘要

30年来我国经济快速发展，“一带一路”和西部大开发战略决策的实施，道路与铁道工程的建设在全国掀起了一股热潮，同时路基边坡数量的越来越多，边坡病害对行人安全和交通运行的威胁越来越大。我国西南地区地形错综复杂，特别是号称“山城之都”的重庆，高路堑，高边坡随处可见，山区路基边坡灾害频繁不断，制约着重庆市交通运输工程的发展。本文是以应用为主，目的是将实践与理论相结合，把有限元强度折减法理论运用到实践中去，利用midas软件对路基边坡进行分析计算。目前我国对边坡稳定性的分析主要是使用极限平衡法，不适用于重庆高切坡地区，而使用弹塑性有限元强度折减法相对很少。本论文将弹塑性有限元分析法运用到重庆地区的山地路基边坡实践中，利用midas软件作为分析计算工具，制定一套有效的路基边坡治理方法，确保道路运输的畅通。
　　路基边坡治理涉及土力学、结构力学、地质勘察、水文条件、工程锚固措施、施工技术以及工程监测等学科，技术性强，施工难度大。定性定量地对道路边坡分析，避免不安全因素，使山区路基边坡治理安全合理并达到最佳经济效益。这是土木工程师的毕生追求，同时也是本文研究的意义和初衷。
　　本文研究的主要内容有:国内外路基边坡的研究现状，重庆地区的地理特征和常见路基边坡灾害状况以及分布规律，路基边坡稳定性的理论研究及其分析方法，重庆地区的路基边坡的治理方法及相关措施，重庆地区路基边坡的具体案例剖析，结论和建议以及展望。
　　本论文在理论研究的基础上，按照土木工程师的工作思路对路基边坡在设计中的应用进行研究与讨论，研究路基边坡和边坡支护的理论，分析重庆地区的山地路基边坡的不安全因素，辅助以midas软件，并通过若干实例进行剖析说明，从而总结归纳出重庆地区路基边坡的危险性因素和防治方法。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 论文研究背景、依据和意义

1．3 重庆地区道路边坡的地质特征和主要病害

1．3．1 重庆地理位置和地形地貌

1．3．2 重庆的路基边坡灾害分布特征

1．3．3 重庆道路的边坡特点和孕灾环境特点

1．3．4 重庆道路边坡的主要病害

1．4 国内外研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 论文研究内容和研究技术路线

1．5．1 论文的研究内容

1．5．2 论文的研究技术路线

1．6 本章小结

第二章 重庆地区路基边坡灾害的理论基础

2．1 边坡与路基的概念、分类

2．1．1 边坡的概念

2．1．2 边坡的分类

2．1．3 路基的概念和边坡常用的断面形式

2．2 路基边坡力学理论基础

2．2．1 路基边坡侧向压力的概念和传统计算方法

2．2．2 岩土材料的破坏理论基础

2．3 影响重庆路基边坡稳定的因素

2．3．1 岩土性质

2．3．2 岩土结构

2．3．3 地形地貌和植被作用

2．3．4 人类活动

2．3．5 水的作用

2．4 路基边坡的破坏形式和特点

2．4．1 路基边坡的破坏过程极其模式

2．4．2 路基边坡的稳定分析特点

2．5 路基边坡稳定性的计算方法和计算理论

2．5．1 定量分析方法

2．5．2 定性分析方法

2．6 本章小结

第三章 基于MIDAS GTS的路基边坡弹塑性有限元模拟分析

3．1 有限元理论基础

3．1．1 有限元概述

3．1．2 有限元数值分析的表达和分析步骤

3．1．3 八节点等参单元的矩阵表达式

3．2 路基边坡的岩土弹塑性破坏理论和本构模型

3．2．1 弹塑性力学概述

3．2．2 路基边坡岩体结构的应力应变关系

3．2．3 路基边坡的岩体结构破坏准则和屈服准则

3．2．4 Midas Gts路基边坡的本构模型

3．3 基于MlDAS GTS弹塑性有限元分析步骤和非线性分析法

3．3．1 MIDAS GTS的分析步骤

3．3．2 基于MIDAS GTS有限元的非线性数值解法

3．4 有限元强度折减法的实现

3．4．1 有限元强度折减法原理

3．4．2 基于MIDAS GTS在路基边坡稳定性分析中的计算程序

3．4．3 最小安全系数的计算方法

3．5 本章小结

第四章 重庆路基边坡灾害治理措施

4．1 路基边坡的防灾治理概述

4．1．1 边坡防灾治理准则

4．2 重庆路基边坡的浅层防灾治理措施

4．2．1 卸载和压坡

4．2．2 地表截水沟设计

4．2．3 坡面防护

4．3 重庆路基边坡的深层治理

4．3．1 排除深层地下水

4．3．2 预应力锚索加固

4．3．3 喷锚护面

4．4 深浅层综合治理路基边坡

4．4．1 挡土墙

4．4．2 抗滑桩

4．5 路基边坡防护措施中应该注意的问题

4．5．1 排水系统

4．5．2 伸缩缝

4．5．3 支挡结构的防腐措施

4．5．4 路基边坡变形监测和应对措施

4．6 本章小结

第五章 工程实际案例应用

5．1 案例一，重庆南岸区观塘边坡治理分析

5．1．1 边坡工程概况

5．1．2 工程地质状况

5．1．3 路基边坡治理方案

5．1．4 基于MIDAS GTS对重力式挡土墙的分析

5．1．5 传统分析方法计算分析结果

5．1．6 两种分析方法的对比

5．2 案例二，重庆江北区鸿恩寺道路边坡治理分析

5．2．1 边坡工程概况

5．2．2 工程地质条件

5．2．3 边坡设计治理方案

5．2．4 基于MIDAS GTS对锚杆式挡墙的分析

5．3 案例三，重庆大渡口区万象汇路基边坡稳定性分析

5．3．1 工程模型概述

5．3．2 基于MIDAS GTS对土方栅格式锚杆边坡稳定性分析

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果