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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。
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。