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富地下水条件下膨胀土松散堆积体边坡柔性支护技术研究

作　者: 黄汉彪
导　师: 郑健龙
学　校: 长沙理工大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 膨胀土松散堆积体富地下水开挖边坡土工格栅柔性支护滑坍加固防护
分类号: U417.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

松散堆积体主要是指由矿山剥离、山塘开挖、建筑清表、高速公路修筑弃土或是由滑坡、泥石流等形成的,其边坡体组成复杂、结构松散、透水性强、易被冲刷,在自然因素和人为活动的干扰下极易诱发坍滑。针对河南叶舞高速公路松散堆积体边坡富地下水且含膨胀土的特殊工程地质水文特征,通过现场调查、室内外试验、数值分析和实体工程修筑,对富地下水膨胀土松散堆积体边坡的破坏特征和机理以及柔性支护技术用于该类特殊开挖边坡处治的有效性进行了研究:1.对膨胀土松散堆积体边坡进行原位标准贯入试验以及现场勘查,松散堆积体由夹有膨胀土的碎石土组成、土体松散、易遇水软化,边坡地下水丰富,路基受暗流冲刷严重,勘察表明边坡地质剖面主要由滞水层界面在路基以上及路基以下两种组成。边坡具有松散性、富地下水、破坏受滞水层界面控制、具有浅层性和牵引性等特征。2.对松散堆积土体进行相关的物理、力学性质试验,获取了相关物理力学参数。通过现场降水头试验测定了边坡滞水层及松散土层的渗透系数,并对原地表膨胀土进行了模拟干湿循环的直剪试验,得到了膨胀土抗剪强度指标随干湿循环次数增加而衰减的规律。3.对开挖前边坡渗流场进行有限元数值模拟表明,由于坡后蓄水池水位随季节产生升降变化,边坡渗流路径及渗流量也随之改变。90%以上的渗流发生在松散土层及滞水层,最终在滞水层出口流入路基。雨季高水位较旱季低水位渗流流量大六倍以上,动水压力要高,边坡安全系数要低。数值模拟分析还表明边坡稳定性除了受季节变化影响外,还与滞水层界面控制,计算得出的底部破坏滑裂面沿滞水界面剪出,仅放缓坡率不能有效稳固边坡坡体。4.在对比分析挡土墙、抗滑桩等传统边坡加固方法的优缺点的基础上,提出了利用松散体直接作填料并辅以完善防排水系统的柔性支护结构的柔性支护结构设计,处治了膨胀土松散堆积体边坡反复滑坍、地下暗流冲刷路基的工程问题。采用有限元方法分析了处治后边坡渗流场变化,用极限平衡法验算了处治后边坡的稳定性。计算结果验证了处治后边坡处于安全状态,并通过工后渗流测试,验证了边坡处治效果。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 研究的背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
  1.3 主要研究内容、思路及技术路线  14-17
    1.3.1 主要研究内容  14-15
    1.3.2 研究技术路线  15-17
第二章松散堆积体边坡的工程地质水文特征  17-27
  2.1 松散堆积体边坡工程地质特征  17-22
    2.1.1 研究路段工程地质特征  17-20
    2.1.3 松散堆积体边坡破坏特征  20-22
  2.2 松散堆积体边坡水文特征  22-26
    2.2.1 路域气候特征  22
    2.2.2 路域水文地质评价  22-23
    2.2.3 松散堆积体边坡水文特征  23-26
    2.2.4 大气影响深度和急剧层深度确定  26
  2.3 本章小结  26-27
第三章松散堆积体力学和工程特性试验研究  27-42
  3.1 松散堆积体边坡土层的透水特性试验研究  27-30
    3.1.1 试验原理及方法  27-28
    3.1.2 试验过程及结果  28-30
  3.2 松散堆积体干湿循环大型直剪试验研究  30-35
    3.2.1 试验设备  31-32
    3.2.2 试验方法  32-34
    3.2.3 试验结果  34-35
  3.3 松散堆积体加筋土工格栅参数确定  35-40
    3.3.1 大型拉拔试验设备  35-37
    3.3.2 试验成果参数  37-40
    3.3.3 格栅界面参数拟定  40
  3.4 本章小结  40-42
第四章富地下水条件下松散堆积体开挖边坡失稳机理研究  42-55
  4.1 渗流场模拟的理论基础  42-44
  4.2 松散堆积体开挖边坡数值模拟的理论及相关参数  44-45
  4.3 松散堆积体开挖边坡的渗流场分析  45-47
  4.4 渗流作用下松散堆积体开挖边坡稳定性研究  47-54
    4.4.1 边坡的稳定性计算  48-49
    4.4.2 边坡稳定性的影响因素研究  49-51
    4.4.3 结果分析  51-54
  4.5 本章小结  54-55
第五章富地下水条件下松散堆积体边坡处治技术及处治效果评价  55-68
  5.1 柔性支护技术处治富地下水条件下松散堆积体开挖边坡的适宜性  55-56
  5.2 富地下水条件下松散堆积体开挖边坡柔性支护结构设计  56-61
    5.2.1 设计原则与设计方案  57-58
    5.2.2 柔性支护结构加筋设计  58-59
    5.2.3 柔性支护结构的防排水综合设计  59-61
  5.3 柔性支护结构的稳定性验算  61-64
    5.3.1 柔性支护结构的边坡稳定性验算渗流分析  61-63
    5.3.2 柔性支护结构的整体稳定性验算  63-64
  5.4 柔性支护结构的处治效果  64-65
  5.5 本章小结  65-68
第六章结论与展望  68-70
  6.1 主要成果和结论  68-69
  6.2 本文的创新点  69
  6.3 展望  69-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
附录 A 发表的论文和参加的项目  74-75
综述  75-84
  参考文献  81-84
详细摘要  84-94

富地下水条件下膨胀土松散堆积体边坡柔性支护技术研究

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