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顺层岩质边坡稳定性及工程设计研究

作　者: 白云峰
导　师: 周德培
学　校: 西南交通大学
专　业: 岩土工程
关键词: 顺层岩质路堑边坡稳定性工程设计滑坡变形破坏模式预加固支挡结构模型试验
分类号: TU457
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

随我国基础设施建设步伐的加快,在山区铁路和公路建设中都遇到了大量的顺层岩质路堑边坡稳定问题。过去的工程实践经验表明,顺层岩石路堑边坡是失稳最多、危害最大的一类边坡,给工程建设和生命财产造成了重大的损失。目前,由于对顺层岩质路堑边坡的稳定性特征及工程治理设计方法尚缺乏深入系统的研究,因此,如何分析评价顺层岩质路堑边坡的稳定性,提出合理的设计方案以预防顺层滑坡的发生是摆在路基设计工程师面前的一道棘手的难题。论文以渝怀铁路顺层岩质路堑边坡的工程治理设计为背景,采用多种手段和方法,对顺层岩质路堑边坡的变形破坏机理、稳定性分析计算方法、工程治理设计及施工方法等进行了较为全面系统的分析和研究,主要研究内容如下: (1)以渝怀线大量顺层岩质边坡现场调查资料为基础,在全面总结了我国铁路和高速公路顺层路堑边坡的勘察成果、工程设计特点、工程处理措施和运行经验后,建立了顺层岩质路堑边坡的工程地质分类体系。按岩层倾角大小和地层岩性组合特征,将顺层岩质边坡分为3大类和6个子类。分别阐述了各类边坡的工程地质特征和稳定性特征。 (2)对影响顺层路堑边坡稳定的工程因素和地质因素进行了全面的分析,总结归纳了顺层边坡变形破坏的9种地质模式,即:滑移—拉裂、滑移—压致拉裂、塑流—拉裂、滑移—弯曲、弯曲—拉裂、滑移—剪出、滑移—弯转、顺层滑移和滑劈破坏模式。 (3)对于常见的含有多层软弱夹层的顺层滑移型破坏模式的顺层边坡,推导出了利用能量系数来评价边坡稳定性的机动位移法计算公式;分析总结了工程中常见的滑移—拉裂破坏的3种失稳破坏模式,即逐层失稳、混合失稳和深层失稳破坏模式,在考虑了层面抗剪强度参数随卸荷及风化程度降低的情况后,推导出了滑移—拉裂型3种失稳破坏模式的滑动范围的计算公式。 (4)讨论了顺斜向坡赋存的4种地质状况及其稳定性特征,分析了岩层走向与边坡走向间存在一定夹角时的稳定性,并推导出了不同夹角时滑体受侧向约束情况下边坡安全系数的计算公式。从理论上分析验证了顺层边坡的稳定性随岩层走向与边坡走向间夹角的增加而加大。 (5)通过系列的地质力学模型试验,探讨了顺层路堑边坡开挖后的变形

全文目录

第1章绪论  13-19
  1.1 课题研究的意义  13-14
  1.2 研究现状  14-17
    1.2.1 边坡稳定性研究现状  14-16
    1.2.2 路堑边坡稳定性及设计研究现状  16-17
  1.3 研究思路及主要内容  17-19
第2章顺层边坡工程地质分类研究  19-38
  2.1 概述  19
  2.2 顺层边坡稳定性影响因素分析  19-26
    2.2.1 岩层倾角  19-20
    2.2.2 地层岩性及组合特征  20
    2.2.3 结构面  20-24
    2.2.4 水的作用  24
    2.2.5 开挖卸荷效应  24-25
    2.2.6 其它因素  25-26
  2.3 顺层路堑边坡工程设计和施工特点  26
  2.4 渝怀线顺层路堑边坡工程地质类型划分  26-36
    2.4.1 沿线地质环境特征  26-30
    2.3.2 顺层路堑边坡工程地质类型划分  30-36
  2.5 小结  36-38
第3章顺层边坡开挖失稳机理及破坏模式研究  38-55
  3.1 概述  38
  3.2 开挖边坡应力与变形场特征  38-40
  3.3 各类顺层边坡变形与破坏特征分析  40-44
    3.3.1 软质岩顺层边坡  40
    3.3.2 硬质岩顺层边坡  40-41
    3.3.3 厚层硬岩夹薄层软岩顺层边坡  41-42
    3.3.4 页岩、片岩顺层边坡  42
    3.3.5 双层结构顺层边坡  42-43
    3.3.6 软硬质岩互层顺层边坡  43-44
  3.4 顺层岩质边坡破坏模式分析  44-51
  3.5 铁路和公路顺层路堑边坡常见破坏形式  51-54
  3.6 小结  54-55
第4章顺层路堑边坡稳定性分析方法研究  55-93
  4.1 概述  55
  4.2 中等倾角完全顺层时边坡稳定性分析方法  55-78
    4.2.1 顺层边坡稳定性分析的一般方法  55-57
    4.2.2 有软弱夹层边坡稳定性分析的机动位移法  57-64
    4.2.3 滑移-拉裂型顺层边坡稳定性分析方法  64-78
  4.3 陡倾角顺层边坡稳定性的弹性板分析方法  78-83
    4.3.1 分析模型的建立  78-80
    4.3.2 基本公式的推导  80-82
    4.3.3 算例分析  82-83
  4.4 侧向约束条件下顺层边坡稳定性的近似计算方法  83-86
  4.5 顺斜向坡稳定性的近似计算  86-89
  4.6 水作用下的顺层边坡稳定性分析  89-91
  4.7 小结  91-93
第5章地质力学模型试验  93-121
  5.1 概述  93-94
  5.2 大比例模型试验研究  94-107
    5.2.1 原型岩土与支挡结构的参数及相似材料配比  94
    5.2.2 试验方法  94-96
    5.2.3 试验结果分析  96-107
  5.3 小比例模型试验研究  107-120
    5.3.1 试验工点概况及相似设计  107-109
    5.3.2 测点布置、试验步骤及试验设备  109-112
    5.3.3 试验结果分析  112-120
  5.4 小结  120-121
第6章岩体力学参数敏感性分析及确定原则  121-131
  6.1 概述  121
  6.2 参数敏感性分析  121-126
    6.2.1 参数敏感性分析方法  121-122
    6.2.2 参数敏感性分析及对策  122-126
  6.3 层状结构面抗剪强度参数的确定原则  126-129
  6.4 小结  129-131
第7章顺层路堑边坡设计原则及加固措施  131-145
  7.1 概述  131
  7.2 顺层岩质路堑边坡设计方法  131-133
  7.3 顺层路堑边坡设计原则  133-138
  7.4 顺层岩质路堑边坡加固技术措施  138-143
  7.5 小结  143-145
第8章工程应用实例  145-162
  8.1 概述  145
  8.2 典型硬质岩及厚层硬岩夹薄层软岩顺层路堑边坡工点  145-153
  8.3 典型页岩顺层路堑边坡工点  153-154
  8.4 典型软硬岩互层顺层边坡工点  154-156
  8.4 几个典型顺层清方路堑工点  156-160
  8.5 渝怀线主要顺层岩质路堑边坡工点应用情况总结  160-162
结论  162-166
致谢  166-167
参考文献  167-174
攻读博士学位期间参加的科研项目和发表的论文  174

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