西南山区典型路基（顺层边坡）灾变机理模拟与特征分析

摘要

公路路基灾害频发，特别是在地形地貌、水文和地质环境条件复杂的西南山区，公路建设的最大障碍就是可能发生的路基灾害，严重制约了公路的建设进度，耗费大量的资金对已建成但是发生路基灾害进行处理。针对公路路基中灾害发生频繁的顺层岩质边坡灾害，许多学者在公路路基顺层岩质路堑边坡的层状结构滑移、溃屈失稳机理、物理模型试验、稳定性分析、数值模拟、治理措施等方面进行了很多的研究，但是稳定性分析限于单一的边坡，变形机理的研究不够，数值模拟仅限于对边坡变形的模拟，或者用作对边坡监测预测，缺乏对这几方面的研究进行联系、对比与分析总结，与之相关的过程控制研究得更少。在总结了顺层边坡目前和研究成果和一些不足后，认为顺层滑坡的失稳破坏不是一个过程，而是由小变形逐渐发展成大变形的一整个过程，单一的数值模拟不能对其进行解释。
　　本文通过一个具体的工程实例-渝湘高速公路棕树凼滑坡，用传统的极限平衡理论分析其稳定性，对其发生的机理进行分析，再通过数值模拟，对该边坡从开挖到失稳，然后进行滑坡处置中的两次反压过程控制，最后进行抗滑桩施工的数值模拟，通过FLAC3D强大而高效的数值模拟计算，并设置关键监测面（点），分析其在水的作用下发生失稳变形的机理，发生破坏的过程，治理中的反压措施的作用，抗滑桩的作用效果。通过全过程数值模拟，可以对顺层滑坡的滑动机理进行研究，还可以验证定性分析的正确性。通过每个阶段的数值模拟，还可以获得路基在变形失稳破坏过程中的可视化的认识。最终分析如何有效控制和治理该类灾害，具有理论意义和工程价值。
　　本文也是课题——国家科技支撑计划项目“西南山区干线公路路基灾变过程控制理论与动态调控技术研究”中的专题二（灾变机理过程控制理论）的组成部分。
　　主要开展以下研究:
　　(1)顺层边坡目前的研究现状，包括破坏失稳机理（主要是滑移和溃屈破坏）、研究方法（模型试验，数值模拟方法等）、稳定性分析理论（极限平衡，不平衡推力，数值模拟等）。
　　(2)对工程实例进行介绍，并分析其变形破坏过程，利用传统极限平衡法进行稳定性评价。
　　(3)利用FLAC3D建立与实际符合的模型并计算，模拟滑坡变化的各个阶段，总结滑坡的阶段变形特征。分析变形机理，并利用模型进行过程控制的模拟。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题依据及研究意义

1．2 顺层边坡研究的现状

1．3 研究内容和技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 研究中存在的难点及解决办法

第二章 棕树凼顺层滑坡工程概况

2．1 项目概况

2．2 自然地理概况

2．2．1 地理位置及交通

2．2．2 气象、水文

2．3 地质环境

2．3．1 地形地貌

2．3．2 地层岩性

2．3．3 地质构造及地震

2．3．4 水文地质条件

2．3．5 人类工程活动

2．4 滑坡工程地质特征

2．4．1 滑坡、滑体等空间形态

2．4．2 滑坡滑动变形特征

2．4．3 滑坡体物质结构特征

2．4．4 滑动带基本特征

2．4．5 滑床物质组成及结构特征

2．5 滑坡岩土体物理力学参数分析

2．5．1 岩土物理力学性质

2．6 滑坡整体稳定性计算与评价

2．6．1 定性分析

2．6．2 稳定性计算及分析

2．6．3 滑坡稳定性综合评价

2．6．4 滑坡防治方案

第三章 FLAC 3D模拟变形破坏机理

3．1 FLAC 3D软件简介

3．2 FLAC 3D基本原理

3．2．1 有限差分法

3．2．2 强度折减法在边坡模拟中的应用

3．3 计算模型和计算参数

3．3．1 计算模型建立

3．3．2 计算参数的选取

3．4 棕树凼顺层滑坡的数值分析

3．4．1 未开挖边坡稳定性分析(工况一)

3．4．2 边坡开挖过程模拟(工况二)

3．4．3 开挖后边坡在暴雨下的模拟(工况三)

3．4．4 开挖后边坡在持续暴雨下的模拟(工况四)

第四章 过程控制和治理措施的模拟

4．1 过程控制的模拟

4．1．1 第一次反压(工况五)

4．1．2 第二次反压(工况六)

4．2 抗滑桩治理效果模拟(工况七)

第五章 结论及展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论文和取得的学术成果