软硬互层岩质高边坡开挖稳定性分析及治理研究

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yjcwo
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
软弱夹层是边坡工程的一大安全隐患,而软硬互层比单一的软弱夹层具有更加复杂的地质结构和力学特征,使得该类边坡在开挖及治理过程中极易发生失稳。受室内试验场地的限制,目前对软硬互层岩质高边坡的研究主要集中在基于模型试验的破坏机理及结构强度分析,缺乏对真实尺度下边坡开挖及治理的应用研究,研究成果难以解决实际工程所遇问题。
  本文主要采用数值试验和数值模拟方法,基于依托工程地质调查,研究了软硬互层岩体在三轴压缩及卸荷下的破坏过程,分析了开挖前后边坡的应力应变、位移、塑性区等变化情况,计算了软硬互层岩质边坡实际工程在不同工况下的开挖稳定性,通过优化比选确定了最优治理方案,并分析了边坡治理后的改善效果。所获主要研究成果如下:
  (1)软硬互层岩体三轴压缩数值试验过程中,围压越高,模型破坏时的塑性损伤区域越集中于一条45°的剪切裂纹线;围压及层厚比越大,偏应力峰值越大;岩层倾角越大,偏应力峰值越小。
  (2)软硬互层岩体卸载数值试验过程中,模型出现了较明显的横向扩展,损伤区逐渐集中,最终在某一部位形成贯通的塑性区而破坏。低围压下多以延性状态下的多重剪切破裂为主;高围压下多以剪切破坏为主。初始围压及层厚比越大,偏应力峰值越高;岩层倾角越大,偏应力峰值越低。
  (3)边坡开挖卸荷过程中,软硬互层对边坡的最大主应力及剪应力分布影响较大。边坡的应变主要发生在软岩层内且多集中于开挖扰动区域。边坡的主要位移为坡脚的水平位移及坡顶的竖向沉降。塑性区及应变均呈现由离新开挖面最近的软岩层坡脚沿一定的弧面向坡顶扩展的分布规律。
  边坡稳定性受施工工况影响明显,每次开挖后暴雨工况下的稳定性系数比自然工况平均下降约18.54%。
  (4)优化后的治理方案较好地改善了边坡的应力、应变、位移、塑性区分布。治理后边坡稳定性系数由0.887提高到了1.456,治理效果显著。
其他文献
地铁车站基坑开挖既对临近平行既有隧道、车站的内力和变形产生影响,又受其大刚度遮拦作用的影响。因此,研究基坑开挖与既有平行隧道、车站间的相互影响,从而优化设计,对保证开挖基坑及既有结构安全、进行集约化设计至关重要。论文明确平行地铁基坑近接结构群影响机制,分析现有设计手段的局限性,采用现场实测、有限元模拟、理论分析等方法研究基坑开挖与临近隧道、车站的相互影响,得到平行地铁基坑近接结构群的相互影响规律,
学位
近年来,中国能源需求急剧增加,作为清洁能源的水电能源,越来越成为中国大力发展的主力能源,大力开发水电资源既是减少温室气体排放应对气候变暖的有效举措,又是中国经济和社会可持续发展的必然选择。无论是水能资源理论的储量还是可开发的水力发电设备的容量,中国都是世界第一。但中国水电资源总量的3/4集中在西部地区,西部地区活动断裂发育,地质环境复杂,加之高山深谷的地形地貌,使得大多数工程项目处于大埋深高地应力
瞬变电磁法(Transient Electromagnetic,TEM)已在工程勘察、海水入侵调查、金属矿和地下水勘探、地质调查等领域得到广泛应用。为获取直观、准确的地下介质电性分布情况,学者们研究了多种数据解释手段,早期多依靠定性判断、量板和视电阻率成像手段获取粗略的地电分布,后来采用反演的方法处理瞬变电磁数据,获得地下电性分布模型。  地球物理反演往往存在多解性,解决地球物理反问题的一个关键因
学位
接地长导线源半航空瞬变电磁法的研究目前还处于起步阶段,尽管已有许多半航空瞬变电磁系统在岩溶隧道勘察以及矿产勘探等领域成功应用的案例,但对于该方法的数据采集设计,即有效探测区域和观测区域设计方面相关研究较少,同时在数据处理解释方面大多沿用其他传统电磁法的数据处理解释方案,缺乏配套的针对半航空瞬变电磁的数据校正处理系统,上述不足极大的限制了该方法的发展和应用。因此,本文针对半航空瞬变电磁法的有效探测区
随着中国城市基础设施建设的迅猛发展,城市隧道工程作为城市道路交通网的重要组成部分,已成为缓解城市交通压力和利用城市地下空间的重要途径之一。城市浅埋暗挖隧道建设过程中往往伴随着一系列的工程难题,当在填海区地层中进行浅埋暗挖隧道的修建时出现了地层大变形的问题,如何保障隧道工程的顺利进行和周边环境安全十分重要。进行填海区隧道开挖地层大变形机理的研究具有重要的理论价值和实践意义。  本文依托厦门海沧海底隧
随着国家对基础设施的投入不断加大,我国的隧道与地下工程建设得到了长足发展。目前,中国在建与规划的隧道大多在位于西部地区的岩溶区和其他不良地质区域。岩溶区由于其特殊的工程地质条件和水文地质条件,造就了区域内碳酸盐岩地层广泛分布,水系广泛交错,地下构造复杂,当隧道开挖至此区域时,常常会受到突水突泥危害,突水突泥灾害不仅会破坏施工设备,还会严重威胁施工人员的生命安全,因此,建立科学的隧道突水突泥灾害风险
学位
近年来,随着传感器技术及计算机科学的飞速发展和桥梁安全评估的需要,桥梁健康监测系统广泛应用于已建桥梁之中。桥梁健康监测系统主要是依靠传感器系统采集与桥梁安全状况相关的参数,然后由专业人员进行实时分析,随时对桥梁结构的安全状况进行评估。而在桥梁健康监测系统运营过程中,部分传感器可能会发生故障,使其测得的数据可靠性不足,所以有必要定期对传感器的故障进行诊断。现在桥梁健康监测领域对于传感器故障诊断这一板
学位
近年来,海上风电发展进入了高速发展发展期,大直径单桩因其结构形式简单、承载力大及沉降变形小等优势,已在海上风机基础建设中广泛应用。在复杂的海洋环境中,波浪、流、风等低频荷载的作用会使海上风机大直径单桩基础产生累积变形,当桩顶累积转角超过0.5°时,风机将无法正常工作。准确预测水平循环荷载作用下单桩基础的累积变形是海上风机设计过程中面临的一大挑战。基于此,本文开展了水平循环荷载下均质地基和成层地基中
学位
在舟桥结构中,张纲固定系统的主要作用是抵抗舟桥横向动力荷载,保障舟桥的动水稳定性。由于张纲固定系统布置在河岸两侧,不受河底土质、水深和流速的影响,相较于投锚固定具有普遍适应性。由于张纲系统本身具有很强的非线性,在结构设计和优化计算理论方面复杂度高,现有的相关研究较少,本文采用ANSYS有限元模拟和MATLAB优化分析相结合的方式对舟桥结构中的张纲固定系统进行结构动力优化设计,为类似的结构设计和优化
学位
曲线梁桥已广泛的运用于高速公路匝道和城市高架桥,但由于曲线梁桥受力特性复杂,导致其在近年来的各大地震中受损情况严重,且常出现爬移现象。调研发现曲线梁桥不同的上下部连接构件、限位构件以及不同的结构参数会导致结构的抗震性能存在较大差异。鉴于此,本文分别利用了反应谱法、时程分析法,并结合有限元分析软件,以一座位于高烈度区的高速公路匝道上的小半径曲线预应力混凝土(Pretensioned Concrete
学位