边坡变形安全监测与数值模拟分析 ——以长沙市WK项目高边坡为例

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近年来我国建筑行业飞速发展,工程施工需要进行大量的土方开挖,导致边坡应力状态改变进而产生变形甚至失稳。因此,对边坡进行开挖后动态监测,对及时了解边坡的稳定性、做出预测并提出有效的防护措施具有重要意义。论文以长沙市WK项目开挖施工形成的边坡工程为依托,设计了自动化监测方案并应用于实践,同时利用FLAC3D软件对开挖前的边坡稳定性进行模拟分析,提出施工建议并通过MIDAS/GTS有限元软件验证工后处治效果。论文研究得到以下成果和结论:(1)通过对依托边坡工程力学性质、失稳模式、失稳影响因素分析,该工程施工形成土-岩质边坡最高处大于10m,坡宽达190m,属于高大边坡,安全等级为一级,因此为保证施工安全必须要进行边坡监测。FLAC3D数值模拟的CD段边坡的稳定系数K仅为0.14,迭代折减系数取0.14时位移发生了典型的突变,模拟也不收敛,综合认为该边坡切坡处理极不稳定,在施工过程中必须采取加固措施才能保证安全。(2)为保证施工安全,重点对边坡的土体深层水平位移、锚索轴向应力、水平位移、垂直位移等进行监测,设计了采用的测量机器人(TCA2003/TM50)的自动化监测方案,该技术可实现快速监测,高效的反映边坡变形情况,并具有良好的操作性,对于施工安全管控十分依赖安全监测的边坡工程具有很好的实践指导性。(3)从工后四个阶段各监测项目的单次变化量、累计变化量、变化速率的情况来看,边坡在工后沉降、向外位移以及拉力等监测量有所变化,但各项测值都较小,各监测项目数据对比分析符合边坡开挖后的岩土体总体变化规律,表明该边坡整体是安全的;再通过MIDAS/GTS有限元数值模拟软件对边坡CD进行放坡后和桩锚施工后的加固效果模拟分析,验证了监测数据的可靠性和桩锚加固边坡的良好工程实践效果。
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