滇西红层软岩地区挖方边坡抗震设计研究

摘要

我国是一个多地震国家，地震对边坡造成的滑坡、崩塌等损害比较常见。特别是在我国云南西部保腾高速公路所经过地区，处于云南省最大的地震带即腾冲一耿马地震带上，其基本震级为Ⅶ级，为云南省震害最大的地震带。该地区地震强度大，频度高，对高速公路挖方边坡的安全性带来极大的影响。
　　 滇西红层软岩，透水性弱、亲水性强，遇水易软化(或膨胀)，失水易崩解(或收缩)，强度低，是一种工程性质极差的岩石。云南保腾高速公路全线大部都经过“滇西红层”这一特殊地质区，挖方边坡的安全性极易受到岩层性质的影响，且该高速公路全线处于腾冲一耿马地震带上，因此，结合云南保腾高速公路挖方边坡的建设，开展滇西红层软岩抗震设计研究十分必要。
　　 本文通过对云南西部地区的地震历史、滇西红层软岩形成路堑的工程性质等调查，从理论上分析了地震参数(如地震加速度、持续时间、频率等)和红层软岩所组成的岩层对挖方边坡稳定性的影响，最后借助FLAC3D软件，模拟分析了云南西部地区红层软岩在Ⅶ级地震作用下，挖方边坡坡度、高度、地震入射角、地震波强度等级、边坡坡型、边坡岩层倾角变化对挖方边坡稳定性的影响，计算出了在Ⅶ级地震下坡率为1∶0.33、1∶0.5、1∶0.75、1∶1、1∶1.2的挖方边坡安全临界高度，为该地区公路挖方边坡抗震设计提供了一定的参考。
　　 目前，地震力对边坡的影响研究主要是集中在边坡对地震加速度、速度、地震力的放大倍数，进而对边坡安全性的影响上。本文主要通过运用FLAC3D软件，采用强度折减法，模拟分析了地震动下对边坡安全系数的影响，进而判定边坡在地震力下的稳定性，为地震力作用下边坡稳定性的分析提供了一种新的方法，对其他类似地区的工程抗震设计研究具有一定的借鉴作用。
　　 本论文得到了2009年云南省重大社会发展项目“云南保山至腾冲高速公路科技与文化示范工程”的资助。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2课题来源及意义

1.3该项目所处位置地震史调查总述

1.3.1云南地震分布特点

1.3.2云南地震活动性规律

1.3.3保腾高速所处地理位置的地震带

1.3.4腾冲—耿马地震带概述及地震史描述

1.3.5该区地震对边坡的损害

1.4挖方边坡抗震设计现状

1.5一般挖方边坡稳定性特点

1.6本文研究目的和主要研究内容

第二章滇西红层软岩路堑边坡特性及稳定性分析

2.1项目地质背景介绍

2.2红层软岩一般特性

2.3红层软岩工程地质特性

2.3.1红层软岩物质成分

2.3.2滇西红层的力学特性

2.3.3滇西红层的工程性质

2.4红层挖方边坡特点及工程地质特征

2.4.1云南红层边坡岩体结构特性

2.4.2坡体地质几何关系及稳定性初步判定

2.4.3红层软岩边坡变形破坏主控因素

2.5滇西红层路堑边坡稳定性理论分析

2.5.1地震作用下路堑边坡稳定性的影响因素分析

2.5.2红层软岩滑坡力学机制

2.5.3红层软岩滑坡的渐进破坏机理

2.5.4红层软岩滑坡运移的形态特征

2.6本章小结

第三章地震参数对挖方边坡稳定性的影响

3.1地震概述

3.2地震力对边坡失稳作用机理

3.2.1水平地震力对边坡的破坏理论分析

3.2.2竖向地震力对边坡的破坏理论分析

3.3震级

3.4烈度

3.5地震波图形

3.6加速度

3.7频率

3.8持续时间

3.9振幅

3.10本章小结

第四章基于FLAC3D红层路堑边坡动力稳定可靠性验算

4.1 FLAC3D简介

4.2 FLAC3D动力反应的参数设置

4.3 FLAC3D对红层路堑边坡稳定可靠性验算

4.4本章小结

第五章动力作用下各因素对路堑稳定性的影响研究

5.1边坡高度变化的影响

5.2边坡坡度变化的影响

5.3边坡坡度与高度同时变化对稳定性影响

5.4边坡坡型变化对稳定性的影响

5.5边坡岩层倾角变化对稳定性的影响

5.6本章小结

第六章基于FLAC3D地震波变化对挖方边坡稳定性的影响

6.1地震波入射角变化对稳定性的影响

6.2地震波强度及类型变化对稳定性的影响

6.3本章小结

第七章结论与建议

7.1研究成果

7.2主要结论

7.3存在的问题以及有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果