边坡开挖条件下煤系地层岩土体工程性质变化规律研究及加固措施

摘要

本文以郴州地区边坡开挖条件下的煤系地层岩土体为研究对象，在实地调查的基础上，分析了煤系地层人工开挖边坡的变形破坏机理及影响因素，总结出煤系地层开挖边坡的主要破坏模式、破坏机理及影响因素。分析认为:煤系地层岩土体特殊的工程特性、人为扰动及降雨是煤系地层开挖边坡破坏的主要影响因素。
　　通过室内不固结不排水三轴试验（UU）研究了煤系土的含水率对其抗剪强度的影响，得出了煤系土抗剪强度同含水率之间的关系。结果表明:当煤系土含水率低于20％时，随着含水率的增加，抗剪强度降低幅度较小。当含水率高于20％时，煤系土的抗剪强度随着含水率的增加大幅降低
　　通过对各向等压预固结的煤系土试样进行固结排水三轴试验(CD)研究了应力释放对煤系土抗剪强度的影响，结果表明:单纯的应力释放对煤系土抗剪强度影响较小，远不及含水率对其抗剪强度的影响。
　　通过室内干湿循环与环境扫描电镜试验(ESEM)研究了煤系地层的岩石风化特性及岩土体的微观结构。结果表明:炭质泥岩的风化主要集中在第一次干湿循环。其风化速度随干湿循环次数的增加呈减小趋势。根据煤系地层岩土体风化程度的不同，其微观结构存在明显差异。随着风化作用的不断发展，其密实程度显著降低，颗粒胶结变差、孔隙率变大、孔隙连通度增加。
　　以郴州同心桥边坡加固工程为例，利用数值分析软件建立边坡不同施工阶段的有限元分析模型，得出了各阶段边坡的位移、剪应力分布及安全系数。分析认为:煤系地层开挖边坡加固应在开挖完成后最短的时间内完成，加固措施以边坡浅层加固为主。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 煤系地层工程性质的研究

1．2．2 开挖卸荷对土体工程性质影响研究

1．2．3 风化对煤系地层岩土体工程性质的影响

1．3 研究主要内容

2 煤系地层开挖边坡破坏特点及原因分析

2．1 引言

2．2 研究区地质背景

2．2．1 主要地层岩性

2．2．2 区域地质构造

2．2．3 气象水文条件

2．3 开挖条件下煤系土边坡破坏基本特征

2．3．2 边坡破坏模式

2．3．3 煤系土滑坡破坏特征

2．3．3 煤系地层边坡破坏机理

2．4 边坡破坏原因分析

2．4．1 地层岩性

2．4．2 降雨与地下水

2．4．3 人为因素

2．5 小结

3 煤系地层工程性质的室内试验研究

3．1 试验目的

3．2 试验准备

3．2．1 试验仪器

3．2．2 试验土样

3．2．3 试验方法

3．3 煤系土含水率与抗剪强度的关系

3．3．1 试验方案

3．3．2 试验结果

3．3．3 试验结果分析

3．4 应力释放对煤系土强度影响分析

3．4．1 试验方案

3．4．2 试验结果

3．5 煤系地层岩石的风化特性研究

3．5．1 室内干湿循环试验研究

3．5．2 煤系地层岩土体微观结构研究

3．6 小结

4 煤系地层开挖边坡加固措施

4．1 引言

4．2 边坡加固措施

4．2．1 边坡加固主要措施简介

4．2．1 抗滑桩

4．2．2 锚杆(索)框格梁

4．2．3 挡土墙

4．2．4 排水

4．2．5 注浆

4．3 郴州市典型煤系地层边坡治理分析

4．3．1 同心桥村安置小区滑坡治理工程

4．3．2 滑坡原因分析

4．3．3 滑坡治理措施简介

4．3．2 煤系土开挖边坡加固措施总结

4．4 边坡加固过程有限元分析

4．4．1 第一阶段

4．4．2 第二阶段

4．4．3 第三阶段

4．4．4 第四阶段

4．4．5 各阶段安全系数的变化

4．5 小结

5 结论及展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

攻读学位期间参与的工程项目

致谢