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随着我国基础设施建设步伐的加快,在公路和铁路建设中都遇到了大量的顺层岩质路堑边坡稳定问题。过去的工程实践经验表明,顺层岩石路堑边坡是失稳最多、危害最大的一类边坡,给工程建设和生命财产造成了重大的损失。目前,由于对顺层岩质路堑边坡的稳定性评价及研究尚缺乏深入系统的研究。如:选择合适的方法确定结构面抗剪强度、选择稳定性评价方法、治理方案的确定等。因此,如何分析评价顺层岩质路堑边坡的稳定性,并为边坡治理提供合理的设计方案是摆在地质工程师面前的一道棘手的难题。
论文以连云港港东疏港道路顺层岩质路堑边坡的工程治理设计为背景,通过现场地质调查、岩体参数试验分析、边坡稳定的极限平衡法分析和数值模拟研究,对岩体参数确定,坡形设计,边坡开挖过程中的应力、变形和稳定性情况进行了细致的研究。主要内容及结论如下:
文章首先介绍了顺层边坡的概念、研究现状,对影响顺层边坡稳定性的主要因素进行了详细的分析,结合顺层岩质边坡的特性总结了顺层边坡的主要破坏模式,给出了顺层岩质边坡稳定性定量评价的流程图,并结合工程实际,对顺层岩质边坡进行了分类。
其次,通过路段工程地质条件、水文地质条件等方面的现场调查,以及室内岩块物理力学试验,得到了边坡岩土体的密度、抗拉强度、抗压强度、抗剪强度(粘结力和内摩擦角),为下一步稳定性分析提供计算参数。然后在此基础上了,对影响边坡稳定性的地震影响力、粘聚力c值、摩擦角ψ值、岩土体重度γ进行了敏感性分析。在对3m、10m、15m、147m四种不同高度的边坡的稳定性系数影响进行了定性分析。研究表明:地震对边坡安全系数的影响是最大的,敏感性系数最高(负值表示负相关)。粘聚力c对Fs值的影响次之,敏感性系数次之,且随着坡高增加而增大。内摩擦角ψ和岩体重度的影响则较小,但也是不可忽视的因素。
最后,基于强度折减法的有限差分数值分析,建立数值模型,计算边坡在开挖过程中的应力、应变、位移以及塑性区的发展变化过程。并从宏观的角度揭示出边坡开挖后,潜在滑动性为局部破坏模式以及不同区域的应力和位移相应,以指导施工和设计工作。