岩质路堑边坡柔性支护系统稳定性分析

摘要

针对风化岩质路堑边坡的落石、崩塌和失稳等工程问题,依托大广公路蒙冀界至承德段高速公路建设工程,利用FLAC3D对岩质路堑边坡主动柔性支护系统的稳定性进行数值模拟分析,深入研究该系统加固边坡的稳定机理,并确定最佳支护方案,以指导实践。
　　 1)通过查阅相关文献和资料,详细介绍了主动柔性支护系统的分类及其力学机理。主动柔性支护系统按防护功能和构件型号分为不同类型,可基本适应不同实地情况和工程防护目的,其作用原理核心是“局部承载,整体作用”。
　　 2)通过对试验路段实地调查,确定了四种边坡支护方案(未作防护、简单围护、加筋围护、主动加固防护)和三种分析工况(边坡整体稳定、边坡表层失稳而支护后稳定、边坡局部强度折减)。根据室内试验和实地调查结果及查阅相关资料,确定了边坡FLAC3D分析模型及其参数。根据研究目的确定了FLAC3D数值模拟分析的力学响应:边坡安全系数及不平衡力、位移和应力,并提出了柔性支护系统FLAC3D数值模拟设计流程。
　　 3)通过对柔性支护系统本身的模拟,研究该系统的受力规律,结果表明:锚杆、横向支撑绳、纵向支撑绳应力以一个数量级依次减小,钢丝网应力最小;钢丝网具有分散和减小锚杆应力的作用,支撑绳具有分散钢丝网应力的作用。
　　 4)通过对所选路段边坡在三种工况下采用四种柔性支护方案后进行FLAC3D数值模拟,研究了边坡的稳定性、位移和支护系统应力变化及分布规律,结果表明:与方案一相比,方案二、方案三、方案四边坡的安全系数依次增大,方案四增大最明显,边坡最大位移分别减小了29.3%、30.1%和48.6%;局部危岩最大位移减小了18.5%、21.O%和81.8%;方案二和方案三边坡监测点受力减小幅度均在1%以内,方案四边坡所有监测点均有大幅减小(33.3%～30.9%):方案三、方案四与方案二相比,三种工况锚杆轴向最大拉力平均减小了5.0%和17.0%,钢丝网拉应力平均减小了9.9%和23.4%,综合以上规律可得,防护效果方案四最好,方案二、方案三次之,由此确定方案四为试验路段最佳支护方案。
　　 总之,上述研究成果为依托工程试验段岩质路堑边坡的柔性支护设计方案提供了指导,并可供同类工程参考。