板岩路堑边坡的开挖扰动效应与防护技术研究

摘要

高速公路边坡一直是国内外关注的研究热点，现有比较成熟的方法，但板岩路堑高陡边坡，研究的人较少，其工程中高陡的特性，使其在开挖施工过程中可能产生的危害性较大，同时，考虑到降雨对这类边坡稳定性和施工过程有较大的影响，对其不同含水率的板岩高陡边坡的稳定性、不同开挖阶段的扰动效应的分析研究，是一个极有价值的课题，能够为工程的设计、施工提供一定的参考和依据。 本文以衡炎高速三合同段的高路堑板岩边坡为依托工程，对板岩边坡的开挖扰动效应、雨水对边坡开挖稳定性的影响及板岩路堑边坡的防护技术进行了研究，主要内容包括： (1)通过全风化板岩室内试验，得到全风化板岩的物理和力学参数，并通过制备不同含水率、焖料时间的试样进行土工试验，得到含水率、焖料时间因素对全风化板岩力学特性的影响规律。 (2)应用极限平衡法和有限差分法计算衡炎三合同段板岩路堑边坡的稳定系数，评价其稳定性，并将两种计算方法得到的安全系数、滑动面形状、滑面位置进行比较，相互验证两种计算方法的可信度。 (3)对天然含水率下的坡体的开挖扰动效应进行数值模拟分析，并将计算结果与现场监测结果进行比较分析，验证试验所得参数和数值模型的正确性。 (4)结合室内试验所得板岩不同含水率下的物理和力学参数，模拟计算不同含水率下坡体的丌挖扰动效应，得到在开挖状态下，含水率对坡体稳定性的影响规律。 (5)针对板岩路堑边坡开挖扰动效应以及含水率对板岩边坡开挖扰动影响，结合地质、地形，选择不同的防护方案，并通过数值模拟对支护加同后效果进行分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状及进展

1.2.1边坡研究发展

1.2.2坡体开挖变形的研究现状

1.2.3边坡防护技术研究现状综述

1.3课题背景及研究意义

1.4本文研究思路及主要内容

1.4.1本文研究思路

1.4.2本文研究内容

第二章全风化板岩试验研究

2.1全风化板岩试验方案设计

2.1.1全风化板岩物理性质试验

2.1.2全风化板岩颗粒分析试验

2.1.3全风化板岩界限含水率试验

2.1.4全风化板岩力学性质试验

2.1.5含水率、时间、温度对全风化板岩力学性质影响试验

2.2全风化板岩的物理性质及力学试验土样的制备

2.2.1全风化板岩的物理性质

2.2.2力学试验土样的制备

2.3不同含水率的全风化板岩的力学性质探究

2.3.1不同含水率的全风化板岩的压缩模量变化规律

2.3.2不同含水率的全风化板岩的抗剪强度参数变化规律

2.4时间因素对全风化板岩的力学性质影响规律探究

2.4.1时间因素对全风化板岩的压缩模量的影响

2.4.2时间因素对全风化板岩的抗剪强度参数的影响

2.5温度因素对全风化板岩的力学性质影响规律探究

2.6本章小结

第三章边坡稳定性分析方法

3.1边坡破坏机理分析

3.1.1变形地质模式与破坏模式

3.1.2边坡类型与破坏模式

3.1.3边坡变形破坏的主要影响因素

3.1.4边坡开挖扰动概念

3.2岩土材料的弹塑性分析

3.2.1岩土材料的基本力学特性

3.2.2屈服准则

3.2.3流动法则

3.3极限平衡法

3.3.1极限平衡法概述

3.3.2极限平衡稳定性分析程序SLOPE/W的简介

3.4有限差分法FALC3D

3.4.1 FLAC3D的计算原理

3.4.2 FLAC3D中的本构模型

3.4.2 FLAC3D中稳定系数计算原理

3.5本章小结

第四章板岩路堑边坡开挖扰动效应分析

4.1板岩边坡概况

4.1.1工点概况

4.1.2地层岩性

4.1.3区域地质构造与地震

4.1.4水文地质条件

4.1.5衡炎高速板岩路堑边坡破坏现象与变形破坏模式

4.2.基于SLOPE/W的板岩边坡稳定性分析

4.2.1天然状态下计算结果分析

4.2.2开挖状态下计算结果分析

4.3基于FLAC3D的板岩边坡稳定性分析

4.3.1计算模型与边界条件

4.3.2未开挖状态下计算结果分析

4.3.3开挖状态下计算结果分析

4.4计算结果与监测结果比较分析

4.4.1监测结果

4.4.2计算结果

4.5全风化板岩的含水率对边坡稳定性的影响

4.5.1不同含水率下边坡的水平位移开挖扰动效应

4.5.2不同含水率下边坡的竖向位移开挖扰动效应

4.5.3不同含水率下边坡的主应力开挖扰动效应

4.5.4不同含水率下边坡的稳定系数开挖扰动分析

4.6时间、温度因素对边坡稳定性的影响

4.7本章小结

第五章板岩路堑边坡的防护

5.1边坡防护设计目的与原则

5.2路堑边坡防护技术

5.2.1坡体防护技术

5.2.2坡面防护技术

5.2.3综合防护技术

5.3衡炎高速公路板岩路堑边坡防护

5.3.1衡炎高速公路板岩路堑边坡防护方案选择

5.3.2防护加固效果分析

5.4本章小结

第六章结论与建议

6.1全文结论

6.2建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果