湘西红砂岩的工程地质特征与工程边坡的稳定性分析

摘要

湘西沅麻盆地的北东方向上分布有大量的红砂岩地层，形成于白垩纪至早第三纪时期，属华夏系构造一级沉降带的次级沉降区。湘西红砂岩层以软硬岩交互沉积而成，其软岩具有强度低、抗风化能力差、遇水软化和失水崩解等特殊力学性质。当坡体开挖后，其自稳能力差，使得红砂岩地区路堑、路堤边坡经常出现失稳现象，故湘西红砂岩工程边坡的稳定性问题值得研究。 本文以常吉高速公路建设中所遇到的红砂岩工程边坡为研究对象，采用现场调研和室内分析、数值模拟相结合的方法，对湘西红砂岩的工程地质特征、红砂岩岩体分类及红砂岩工程边坡的稳定性进行了研究与分析，得到的主要结论如下： （1）湘西红砂岩软弱夹层具有抗剪强度随含水量的增大逐渐降低、粘聚力随含水量增大先增大后减小、内摩擦角随含水量增大而逐渐减小的变化规律； （2）湘西红砂岩边坡可按坡体结构分为近水平状、倾斜状和上覆堆积层状这三大类，论述了不同类别坡体稳定性的判别模式不同； （3）湘西红砂岩工程边坡的失稳模式以拉裂～滑移式为主，并通过极限平衡法和显示差分法验证了该模型的合理性。 本文的研究成果具有一定的理论意义及实用价值，对研究红砂岩地区工程边坡具有一定的借鉴作用，对今后的工程实践也具有一定的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1前言

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容及技术路线

1.3.1主要研究内容

1.3.2技术路线

第二章湘西红砂岩的工程地质特征

2.1研究区域地质环境

2.1.1地形地貌

2.1.2地层

2.1.3岩石类型

2.1.4构造

2.1.5水文、气象

2.2湘西红砂岩形成及分布

2.2.1红砂岩的形成环境

2.2.2红砂岩的分布

2.2.3小结

2.3红砂岩的岩性特征

2.3.1颜色

2.3.2物质成分

2.3.3红砂岩的结构与构造

2.4红砂岩的工程地质特征

2.4.1红砂岩的风化特征

2.4.2水对红砂岩力学性质的影响

2.4.3红砂岩的物理力学参数

第三章湘西红砂岩边坡体分类及破坏形式研究

3.1红砂岩边坡体的结构

3.2红砂岩边坡的分类依据

3.3红砂岩边坡的分类

3.4不同红砂岩边坡的破坏形式分析

3.4.1近水平地层坡体

3.4.2倾斜地层坡体

3.4.3上覆堆积层的红砂岩坡体

第四章红砂岩工程边坡的稳定性分析

4.1路堑边坡的稳定性分析

4.1.1近水平层状路堑坡体的稳定性

4.1.2倾斜层状路堑坡体的稳定性

4.1.3上覆堆积层路堑坡体的稳定性

4.2路堑边坡的稳定性特征及规律

4.2.1岩体结构面强度与路堑边坡稳定性的关系

4.2.2软弱夹层倾角与路堑边坡稳定性的关系

4.2.3影响路堑边坡稳定性的其他因素

4.3路堤边坡的稳定性分析

4.3.1半填半挖式路堤边坡的特性

4.3.2影响路堤边坡失稳的因数分析

4.3.3半填半挖式路堤边坡稳定性计算方法

第五章 红砂岩工程边坡稳定性的数值分析

5.1红砂岩路堑边坡稳定性的数值分析

5.2拉格朗日元法

5.2.1摩尔-库仑(Mohr-Coulomb)屈服函数及塑性势函数

5.2.2坡体失稳判据

5.3路堑边坡工程概况

5.3.1计算模型的建立

5.3.2计算结果分析

5.4计算结果分析

5.5加固措施

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果