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列车振动荷载作用下软硬互层边坡的变形破坏机制与稳定性分析

作　者: 姚男
导　师: 王小群
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 高速铁路桥台软硬互层边坡列车振动荷载变形破坏机制稳定性分析
分类号: U212.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 61次
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内容摘要

随着我国高速铁路的迅猛发展,西南地区铁路局抓住西部大开发的历史机遇,举全局之力构建南北贯通、东西畅达、点线协调、功能完善的西部铁路网,铁路建设发展显示了巨大的生机和活力。由于西南区铁路局管内山高坡陡、沟壑纵横、地质条件复杂,桥隧比例大,给项目勘察、设计、施工等工作增加了困难。本文以重庆石柱高速铁路车站三号桥台软硬互层边坡为依托,详细阐述了该岩质边坡的工程地质条件、基本特征及边坡稳定性影响因素。在此基础上,详细分析该软硬互层边坡在天然状态及列车振动荷载作用下的变形破坏机理及稳定性。主要取得了以下几点认识:1)对桥台边坡的地形地貌、地层岩性、新构造活动与地震、水文地质条件、不良地质条件等工程地质问题进行了分析。2)对边坡区边坡总体、分区特征、结构面及其组合特征、危岩体发育特征进行了分析。3)在研究边坡区已有变形破坏迹象的基础上,分析了影响边坡变形破坏的因素,并将边坡整体变形破坏模式总结为滑移—拉裂型,将危岩体的变形破坏模式划分为倾倒、滑塌和坠落三类。4)利用地质过程机制分析法和极限平衡原理,对桥台边坡区危岩体及边坡整体稳定性进行了分析和评价:边坡危岩体在天然状态和暴雨工况下目前是基本稳定的,在暴雨+地震工况下处于不稳定状态;边坡在各种工况下发生整体失稳的可能性不大。5)利用二维离散元软件分析边坡在天然状态及不同时速下的变形破坏特征,并得出结论:列车振动荷载的介入,边坡的应力场、位移场及塑性破坏区特征值有增加趋势,当车速超过250Km/h时,动力响应特征更加明显。6)利用快速拉格朗日差分法(FLAC-3D),对边坡在天然状态及列车振动荷载作用下的应力、应变特征进行了分析,从而得出边坡在这两种情况下的稳定性结果:在天然状态下,边坡整体失稳的可能性不大,仅坡顶裂缝处的不稳定块体可能会发生崩塌灾害;在列车振动荷载作用下,对边坡整体稳定性有一定的影响,不会引起大范围的破坏,但将加速坡顶不稳定块体的崩落。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章前言  10-17
  1.1 选题依据及研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 列车振动荷载作用对岩质边坡稳定性影响的研究状况  11-13
    1.2.2 软硬互层边坡稳定性研究状况  13-15
  1.3 研究内容及技术路线  15-17
    1.3.1 研究内容  15
    1.3.2 研究思路及技术路线  15-17
第2章研究区地质环境条件  17-27
  2.1 区域自然地质背景  17-21
    2.1.1 气象、水文  17
    2.1.2 地形地貌  17
    2.1.3 地层岩性  17-19
    2.1.4 地质构造  19-21
  2.2 边坡工程地质条件  21-27
    2.2.1 地形地貌  21-22
    2.2.2 地层岩性  22-23
    2.2.3 新构造活动与地震  23-24
    2.2.4 岩土体物理力学性质  24-26
    2.2.5 水文地质条件  26
    2.2.6 不良地质现象  26-27
第3章天然边坡基本特征及稳定性分析  27-57
  3.1 边坡总体特征  27
  3.2 边坡结构面统计  27-32
    3.2.1 罗盘调查结构面产状统计  27-29
    3.2.2 边坡三维激光扫描  29-31
    3.2.3 结构面情况分析  31-32
  3.3 边坡分区及其特征  32-45
    3.3.1 第一区边坡岩体结构特征  32-42
    3.3.2 第二区边坡岩体结构特征  42-45
  3.4 天然边坡的主要破坏模式  45-47
    3.4.1 边坡危岩体的破坏模式  45-46
    3.4.2 边坡的整体失稳模式  46-47
  3.5 天然边坡的稳定性分析  47-56
    3.5.1 危岩体稳定性分析  47-53
    3.5.2 边坡整体稳定性分析  53-56
  3.6 小结  56-57
第4章列车振动荷载作用下边坡变形破坏机理研究  57-81
  4.1 列车振动荷载产生原因  57-58
  4.2 列车振动荷载计算方法及理论  58-61
    4.2.1 车辆-轨道耦合计算列车振动荷载方法  58-60
    4.2.2 列车振动荷载的特征  60-61
  4.3 列车振动荷载作用下边坡变形机理的数值分析  61-78
    4.3.1 基于离散元模型的机理研究  62
    4.3.2 模型的建立  62-65
    4.3.3 参数的选取  65-66
    4.3.4 天然状态下边坡的计算结果  66-69
    4.3.5 速度为200Km/h 列车振动荷载作用下的计算结果  69-72
    4.3.6 速度为250Km/h 列车振动荷载作用下的计算结果  72-75
    4.3.7 速度为300Km/h 列车振动荷载作用下的计算结果  75-78
  4.4 小结  78-81
第5章列车振动荷载作用下边坡稳定性的数值分析  81-91
  5.1 边坡模型的建立  81
  5.2 物理力学参数选取  81-82
  5.3 天然状态下边坡数值模拟性分析  82-85
    5.3.1 天然状态下应力场特征  82-83
    5.3.2 天然状态下位移场特征  83-84
    5.3.3 天然状态下剪应变增量特征  84-85
    5.3.4 天然状态下边坡稳定性分析结果  85
  5.4 边坡在列车振动荷载作用下数值模拟分析  85-88
    5.4.1 列车振动荷载作用下应力场特征  85-86
    5.4.2 列车振动荷载作用下位移场特征  86-87
    5.4.3 列车振动荷载作用下剪应变增量特征  87-88
    5.4.4 列车振动荷载作用下边坡稳定性分析结果  88
  5.5 小结  88-91
结论  91-93
致谢  93-94
参考文献  94-96
攻读学位期间取得学术成果  96

列车振动荷载作用下软硬互层边坡的变形破坏机制与稳定性分析

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