郴州地区缓开挖边坡降雨入渗作用下稳定性分析方法研究

摘要

近年以来,随着市政道路建设的大规模兴起,郴州地区路堑缓开挖边坡由于其红粘土特殊的结构性及水敏性,出现了大量失稳的状况。据调查,在对郴州地区缓开挖边坡进行稳定性计算时往往会得出当前边坡是处于稳定状态的计算结果(现场实际情况也是如此)。但边坡开挖后在坡面长期暴露以及降雨入渗等因素影响下,红粘土层的抗剪强度会大幅降低,导致边坡稳定性相应不断下降,最终出现了大量缓开挖边坡失稳的情况。为了解决这一生产实践中遇到的矛盾,需要对现有的边坡稳定性计算方法作出相应改进,以使之能够用于缓开挖边坡的稳定性计算。
　　 本文分析和总结了国内外对红粘土特性的相关研究成果;搜集、分析了研究区的地形地貌、岩性及气象水文条件等重要资料;总结、归纳了郴州地区缓开挖边坡的主要破坏类型、坡体结构形式及滑动模式,并将较为常见的岩土结构类型A类缓开挖边坡作为本文研究的重点;通过室内试验,研究了郴州地区典型红粘土的基本物理力学性质和强度水敏感性,建立了强度指标与含水率之间的函数模型;根据郴州地区缓开挖边坡主要特点及主要致滑因素,在考虑降雨入渗对边坡红粘土强度参数的影响前提下,对应用广泛的简化Bishop进行改进,并提出了警戒含水量概念,使改进后的简化Bishop能用于缓开挖边坡的稳定性分析;最后,以相山大道6号边坡作为案例,采用数值模拟软件Plaxis对其开挖直至失稳过程(其中包含了由降雨入渗引起的红粘土强度降低的过程)进行模拟,将得到的模拟结果(各阶段剪应变云图)与现场监测数据进行比对,从一定程度上验证了本文所提出的郴州缓开挖边坡红粘土虑降雨入渗作用下的含水率—强度指标公式对于6号边坡的适用性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 本文研究的目的和意义

1.2 论文的研究背景

1.2.1 红粘土特性的研究

1.2.2 郴州地区边坡研究现状

1.2.3 边坡演化过程研究

1.3 主要研究内容

1.4 技术路线

第二章 郴州地区缓开挖边坡破坏类型及滑动模式

2.1 研究区地质背景

2.1.1 地形地貌

2.1.2 主要地层岩性

2.1.3 气象水文条件

2.2 郴州相山大道缓开挖边坡主要破坏类型

2.2.1 坡面冲蚀

2.2.2 剥落变形

2.2.3 坍塌

2.2.4 滑坡

2.3 郴州地区缓开挖边坡主要滑动模式

2.3.1 郴州地区缓开挖边坡岩土结构类型

2.3.2 岩土结构类型A滑动模式

2.3.3 岩土结构类型A典型失稳案例

2.3.4 岩土结构类型B滑动模式

2.3.5 岩土结构类型B典型失稳案例

2.4 小结

第三章 典型边坡红粘土工程性质试验研究与分析

3.1 研究对象

3.2 基本物理力学性质试验研究

3.3 强度水敏感性试验研究

3.3.1 试验原理

3.3.2 试样制备及试验方法

3.3.3 试验结果分析

3.4 小结

第四章 红粘土降雨入渗作用下强度衰减规律及边坡稳定性分析研究

4.1 缓开挖红粘土边坡降雨渗透性能分析

4.1.1 降雨入渗影响土坡稳定的机理

4.1.2 降雨入渗过程

4.1.3 饱和—非饱和渗流理论

4.1.4 小结

4.2 郴州缓开挖边坡红粘土在降雨入渗条件下抗剪强度衰减分析

4.1.1 引言

4.1.2 红粘土在降雨入渗作用下强度指标的衰减

4.2 郴州缓开挖边坡考虑降雨入渗作用的稳定性分析方法

4.2.1 引言

4.2.2 缓开挖边坡稳定计算中需改进的问题

4.2.3 改进的简化Bishop法

4.3 小结

第五章 相山大道6号边坡开挖过程模拟分析

5.1 6号边坡基本状况简介

5.1.1 工程概况

5.1.2 地质概况

5.1.3 边坡深部位移监测孔布置

5.2 6号边坡失稳过程研究

5.2.1 引言

5.2.2 边坡失稳过程有限元模拟

5.2.3 模拟结果与现场监测数据对比分析

5.3 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果