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保腾高速公路五合立交区边坡稳定性分析及治理方案研究

作　者: 王洪兵
导　师: 姚磊华
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地质工程
关键词: 边坡稳定性 数值模拟 边坡治理方案优化 Janbu法
分类号: U416.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 43次
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内容摘要


本文依托云南省保腾高速公路勘察设计及施工项目，通过极限平衡法和数值模拟方法对五合立交区边坡稳定性进行分析，在分析计算的基础上制定多套边坡综合治理方案，并对方案进行优化比选，确定了最佳方案，确保立交桥可以安全稳定的施工运营，同时可为同类工程提供借鉴和参考。主要研究成果如下：（1）通过查明立交区的自然地理特征、工程地质条件、水文地质条件。结合勘查结果和现场情况定性分析了边坡整体稳定性，初步判断边坡在天然状态下整体稳定，而工程状态下的稳定性有待进一步分析计算。局部开挖地段及堆载地段趋于不稳定。（2）通过理正软件运用极限平衡法―Janbu法计算出天然状态下和工程状态下边坡三条剖面的稳定性系数，三条剖面整体均处于稳定状态。而边坡后缘及堆载区域局部不稳定，需要对边坡后缘和堆载区域进行边坡治理。（3）通过建立符合实际的复杂三维地质模型，基于FLAC3D模拟分析边坡在堆载作用下的三维位移场、应力场、塑性区分部规律，研究了边坡岩土体力学响应特征及内在的变形破坏机理。通过分析判断边坡在堆载作用下整体稳定，后缘局部地区可能产生拉裂破坏，堆载及坡体后缘会出现小量沉降，需要对坡体后缘及堆载区域进行工程治理。由强度折减法计算其天然状态、地下水状态下的安全系数为1.500、1.375，这与定性分析结果和极限平衡法计算结果较为一致。同时探讨了堆载位置的变化对坡体稳定的影响。（4）通过以上分析计算得知边坡堆载区域及边坡后缘部位需要合理工程治理，才能控制边坡不会因为后缘拉裂破坏、地表水地下水等影响降低其整体稳定性，以致近一步恶化引发整体滑移。因此综合考虑制定了五套边坡治理方案，通过层次分析法建立层次结构，建立方案比选判别矩阵，通过多层次多排序确定不同治理方案权重，优化比选确定出最优方案。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-20
  1.1 选题依据及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状与存在问题  11-18
    1.2.1 边坡稳定性分析计算的研究现状  11-13
    1.2.2 边坡稳定性数值模拟的研究现状及存在问题  13-14
    1.2.3 边坡治理研究现状  14-17
    1.2.4 边坡治理方案优化研究现状  17-18
  1.3 本文研究的主要内容及思路  18-20
    1.3.1 研究的主要内容  18
    1.3.2 研究思路  18-20
第二章 工程概况  20-34
  2.1 概述  20
  2.2 自然地理  20-22
    2.2.1 地理位置  20-21
    2.2.2 地形地貌  21
    2.2.3 水文  21-22
    2.2.4 气象  22
  2.3 工程地质条件  22-28
    2.3.1 地层与岩性  22-24
    2.3.2 岩土物理力学指标  24
    2.3.3 地质构造  24-28
    2.3.4 地震  28
  2.4 水文地质条件  28-31
  2.5 立交区整体边坡稳定性分析  31-34
第三章 极限平衡法计算边坡整体稳定性  34-43
  3.1 极限平衡法简介  34
  3.2 Janbu 法简介  34-35
  3.3 Janbu 法计算公式推导  35-37
  3.4 理正软件 Janbu 法计算边坡稳定性  37-43
    3.4.1 岩土参数选择  38-39
    3.4.2 计算过程与结果  39-41
    3.4.3 计算结果分析  41-43
第四章 基于 FLAC3D边坡三维数值模拟  43-66
  4.1 FLAC3D基本原理及特点  43-45
  4.2 三维地质建模  45-46
  4.3 岩土体参数及边界条件  46-47
  4.4 计算过程  47
  4.5 计算结果与分析  47-62
    4.5.1 位移场规律分析  48-55
    4.5.2 应力场规律分析  55-60
    4.5.3 塑性区分布规律分析  60-62
  4.6 强度折减法计算边坡安全系数  62-63
    4.6.1 强度折减法基本原理及边坡破坏准则  62
    4.6.2 FLAC3D强度折减法计算安全系数  62-63
  4.7 极限平衡法与有限差分法计算结果对比分析  63-64
  4.8 不同堆载位置对边坡稳定的影响研究  64-66
第五章 边坡综合治理方案优化比选  66-78
  5.1 层次分析法基本原理  66-69
  5.2 层次分析法模型的建立  69-70
    5.2.1 治理方案确定  69
    5.2.2 建立层次结构  69-70
  5.3 计算过程与分析  70-78
第六章 结论与展望  78-80
  6.1 结论  78-79
  6.2 展望  79-80
致谢  80-81
参考文献  81-85
附录  85

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 道路工程 > 路基、路面工程 > 路基工程 > 边坡
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