路堑高边坡分级开挖及降雨工况下的稳定性研究

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近年来,我国的基础建设日益完善。在铁路、公路、水利等工程的建设过程当中,为了不受现场地形的限制,对现场土方进行开挖从而形成大量边坡,其稳定性直接决定了这些大型建设工程是否能够安全、稳定运营。在边坡开挖过程中,卸荷效应导致边坡应力重分布,从而降低了边坡的稳定性,若是在边坡开挖的过程中发生大量降雨则会进一步降低边坡的稳定性,因此对边坡开挖、降雨工况下的稳定性进行研究意义重大。本文依托兴泉铁路“高陡路堑边坡长期稳定性及监测评估技术研究”项目展开研究,结合理论计算、数值模拟以及现场监测的方法,对降雨工况下边坡开挖稳定性进行研究,并选取相关参数进行敏感性研究,得到以下结论:1.通过现场试验以及室内试验,确定土体物性参数,在此基础上测定其渗透系数、土水特征曲线、抗剪强度等参数,为边坡开挖、降雨的数值模拟提供数据支持。根据实验结果,土体渗透系数较小均属于微透水性土;随着土体含水率的上升,抗剪强度逐渐减小。2.通过Geo-studio岩土计算软件,模拟边坡不降雨及降雨工况下的开挖过程,分析降雨对边坡开挖过程中稳定性的影响。在此基础上,研究不同开挖坡度、台阶高度下边坡开挖稳定性。根据分析结果,降雨导致边坡水平向位移上升,坡顶沉降量上升,坡面回弹量下降;根据参数敏感性分析结果,随台阶高度增加边坡水平位移量逐渐增加,竖向位移量则基本保持不变,随着开挖坡度比增加,水平位移量逐渐增加,竖向位移同样基本保持不变。3.利用强度折减法、极限平衡法分别计算边坡安全系数,根据计算结果,强度折减法计算所得安全系数要小于极限平衡法。在自然状态下,边坡安全系数基本不随开挖坡度比、台阶高度变化而变化,在降雨状态下,随台阶高度增大边坡安全系数逐渐减小,随开挖坡度比增大安全系数逐渐减小。4.利用Fl AC3D有限差分软件,对抗滑桩的受力、变形以及加固效果进行分析,并通过自编FISH语言完成降雨渗流计算,研究降雨对抗滑桩的影响;在此基础上,进行抗滑桩截面尺寸、桩间距、锚固段长度的敏感性分析,确定最优支护方案。根据计算结果,降雨会导致抗滑桩受力、变形量明显上升。随着截面尺寸的上升,抗滑桩支护效果加强,1.75m*2.75m为最优截面尺寸;随着桩间距提升,抗滑桩支护效果降低,且达到10m时明显下降;随着锚固段长度增加,支护效果提升,但超过13m后,支护效果提升放缓。5.将钢筋计布置在抗滑桩竖向主筋上,从而对抗滑桩受力进行监测,选取三根抗滑桩进行监测,每根桩上布置16根钢筋计。根据监测结果,桩身受力情况与数值模拟结果基本一致。
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