顺层岩质边坡降雨致灾及支护优化研究

摘要

我国的地质条件极其复杂，地质灾害频频发生。边坡失稳破坏现象也随处可见。影响边坡稳定性的因素很多，而在西部地区特别是西南地区降雨则是边坡失稳的常见因素，也是非常重要的因素。根据统计，高达90％以上的滑坡都与降雨极其相关。且工程中遭遇的岩质边坡问题愈来愈多，对岩质边坡滑动机理研究不够及支护研究不当就会产生严重的后果。近年来“岩土锚固技术”在岩质边坡的防治中占据着主导地位。岩土锚固技术因其独特的优势已然成为解决岩土工程问题常用方法。
　　本文以贵广高速铁路K307边坡为工点原型运用数值模拟手段，利用Midas/gts建立有限元模型，较为深入地研究了降雨下顺层岩质边坡的渗流场变化及边坡力学行为的变化情况。探求边坡的失稳机理。并且系统详细分析锚杆支护在降雨下岩质边坡支护中的作用效果和比对分析。本文取得的主要成果如下:
　　1.对风化岩质边坡的渗流特性及软弱夹层力学性质做出了分析，探讨了岩质边坡在降雨下稳定性分析理论以及稳定系数算法，应用该算法解决某个工程实例，并分析了岩质边坡锚杆支护所能提供的锚固力计算。
　　2.根据边坡实际工点，基于有限元基本理论，运用Midas/gts模拟了两组岩质边坡在降雨下孔压变化规律，边坡各时段渗流速度变化分析，以及在降雨后边坡位移分析与安全系数的讨论。
　　3.对25°、30°、35°三类岩质变坡采用锚杆支护，通过改变锚杆支护的倾角(15°、22.5°、30°、45°)及间距(2m、3m)来讨论各类边坡的锚杆的最优倾角，以及锚杆支护倾角和间距的改变对各类边坡的支护效果影响程度，敏感程度的不同。并讨论了各组边坡锚杆内力变化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本文的背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 降雨下岩质边坡致灾及防治研究现状

1．2．2 降雨入渗作用下边坡稳定性及支护数值模拟研究

1．3 研究内容及计算路线

1．3．1 论文主要研究内容

1．3．2 论文研究的技术路线

第2章 岩质边坡渗流规律及稳定性分析

2．1 降雨入渗对岩体的作用

2．1．1 降雨对岩体物理化学作用

2．1．2 降雨入渗对岩体的力学效应

2．2 风化岩边坡渗流场

2．2．1 风化岩特性

2．2．2 水在风化岩体中渗流

2．2．3 降雨下岩体边坡渗流场

2．2．4 达西定律和流网法解决岩体边坡渗流场

2．3 饱和—非饱和渗流有限元解法理论

2．3．1 有限元法基本原理

2．3．2 有限单元法求解渗流问题基本过程

2．3．3 Galerkin有限元法求解饱和—非饱和渗流问题

2．4 地表水入渗影晌下的岩坡稳定性研究

2．5 采用锚杆加固顺层岩质边坡的受力分析

2．6 本章小结

第3章 工程参数选取及有限元模型的建立

3．1 沿线工程概况

3．1．1 地形地貌

3．1．2 工程地质

3．1．3 水文地质

3．1．4 地震动参数区划

3．1．5 气象特征

3．2 研究工点工程地质资料

3．2．1 工点地质资料

3．2．2 工点支护设计情况

3．2．3 边坡工点力学物理参数

3．3 有限元模型建立

3．3．1 概述

3．3．2 MIDAS／GTS软件简介

3．3．3 模型分析计算方法

3．3．4 有限元模型的建立

3．4 本章小结

第4章 顺层岩质边坡渗流规律及稳定性分析

4．1 降雨入渗过程

4．2 降雨入渗过程中边坡渗流规律

4．2．1 降雨入渗过程中孔隙水压力的变化规律

4．2．2 降雨入渗过程中渗流速度的变化规律

4．3 降雨入渗对边坡稳定性影响

4．4 本章小结

第5章 降雨条件下顺层边坡锚杆支护优化设计

5．1 锚杆支护配置

5．1．1 锚杆倾角

5．1．2 锚杆的间距

5．2 锚杆最优倾角

5．3 锚杆角度与间距变化对边坡稳定性影响

5．4 降雨条件下锚杆内力分析

5．5 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研项目