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某高速铁路隧道入口边坡变形破坏机制及稳定性分析

作　者: 李华东
导　师: 邓辉
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 高速铁路隧道入口边坡岩体结构特征变形破坏模式稳定性分析
分类号: U452.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 92次
引　用: 1次
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内容摘要

随着国家高速铁路的大量建设,如何正确评价受交通荷载影响较大的铁路路堑及隧道进出口边坡的稳定性、采取经济合理的防治措施,是摆在地质工作者面前的一个重要课题。本文以某在建高速铁路隧道入口边坡为例,在野外调查、资料收集整理的基础上,对边坡的岩体结构特征、变形破坏模式进行了分析,并在此基础上对边坡的稳定性进行了评价,取得了以下几点成果和认识。1)对隧道入口边坡区的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、新构造活动与地震等工程地质条件进行了分析。2)对边坡区岩性特征、风化卸荷特征、结构面及其组合特征、危岩体发育特征进行了分析。3)本文将激光测距仪应用于高陡边坡结构面的调查之中,分析了利用其测量结构面产状的原理,并推导了产状计算的公式,这种非接触的测算方法是对传统地质工作中产状测量方式的一种改进和创新。4)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,并将边坡的变形破坏模式划分为倾倒-拉裂及滑移-拉裂两类,将危岩体的变形破坏模式划分为倾倒、滑塌和坠落三类。5)利用地质过程机制分析法及极限平衡法,对隧道入口边坡区危岩体的稳定性进行了分析和评价。6)利用快速拉格朗日差分法(FLAC-3D),对边坡在天然、凹腔及隧道开挖、列车震动荷载作用下的应力、应变及稳定性进行了分析。7)天然工况下,边坡的整体稳定性较好,边坡内软层及坡面陡峻处出现应力集中,有可能产生局部失稳。8)凹腔及隧道开挖仅对凹腔及开挖面附近岩体产生影响,对边坡整体稳定性的影响不大,在这种工况下边坡的整体稳定性较好。9)在列车震动荷载作用下,边坡岩体内的原生结构面、构造结构面、卸荷结构面、凹腔临空面以及工程开挖面附近,都将形成剪应变增量带,对边坡的稳定性较为不利,可能产生局部失稳,但引起边坡整体性失稳的可能性较小。通过对某隧道进口边坡工程地质条件及变形破坏模式的研究,对该边坡岩体内各种工况下的应力、应变特征有了一个直观的了解,同时也对边坡的稳定性进行了分析与评价,从而为同类边坡的工程实践提供了参考。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章前言  10-20
  1.1 选题依据及研究意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-18
    1.2.1 层状边坡失稳模式的研究  12-13
    1.2.2 边坡稳定性的研究  13-16
    1.2.3 高速铁路动力响应研究  16-18
  1.3 研究内容及技术路线  18-20
    1.3.1 研究内容  18
    1.3.2 研究思路及技术路线  18-20
第2章研究区工程地质条件  20-27
  2.1 区域地质背景  20-24
    2.1.1 地形地貌  20
    2.1.2 地层岩性  20-22
    2.1.3 地质构造  22-24
    2.1.4 新构造活动与地震  24
  2.2 隧道进口边坡区工程地质条件  24-27
    2.2.1 地形地貌  24
    2.2.2 地层岩性  24-25
    2.2.3 地质构造  25
    2.2.4 水文地质条件  25-26
    2.2.5 不良地质现象  26-27
第3章边坡岩体结构特征  27-46
  3.1 边坡总体特征  27-28
  3.2 岩性特征  28
  3.3 风化卸荷特征  28-31
    3.3.1 张性卸荷节理发育  28-30
    3.3.2 岩体结构破碎  30
    3.3.3 差异风化  30-31
  3.4 结构面及其组合特征  31-42
    3.4.1 结构面调查方法研究  31-37
    3.4.2 结构面调查结果  37-40
    3.4.3 结构面统计分析  40-42
  3.5 危岩体发育特征  42-46
第4章边坡变形破坏模式分析  46-57
  4.1 边坡已有变形破坏迹象  46-48
    4.1.1 完整基岩被切割成岩块  46
    4.1.2 凹腔发育  46-47
    4.1.3 坡面孤石  47
    4.1.4 坡脚岩堆  47-48
  4.2 影响边坡变形破坏的因素  48-49
    4.2.1 控制性结构面的贯通程度  48
    4.2.2 风化卸荷作用  48
    4.2.3 暴雨、地震等自然因素  48-49
    4.2.4 施工爆破及列车震动荷载  49
  4.3 边坡变形破坏模式  49-57
    4.3.1 边坡变形破坏模式  49-52
    4.3.2 危岩体变形破坏模式  52-57
第5章隧道进口边坡稳定性分析  57-99
  5.1 边坡稳定性的定性评价  57-58
  5.2 块体稳定性分析  58-70
    5.2.1 危岩体稳定性定性分析  59-67
    5.2.2 危岩体稳定性计算  67-70
  5.3 边坡稳定性三维数值模拟  70-97
    5.3.1 计算方法及原理  70-71
    5.3.2 模型范围及参数的选取  71-72
    5.3.3 计算工况  72-73
    5.3.4 列车震动荷载的确定  73-76
    5.3.5 天然状态下边坡稳定性分析  76-82
    5.3.6 凹腔及隧道开挖对边坡稳定性的影响  82-87
    5.3.7 列车震动荷载对边坡稳定性的影响  87-95
    5.3.8 小结  95-97
  5.4 边坡防治工程建议  97-99
结论  99-103
致谢  103-105
参考文献  105-106

某高速铁路隧道入口边坡变形破坏机制及稳定性分析

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