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十天高速公路变质岩边坡变形破坏机理研究

作　者: 杜光波
导　师: 倪万魁
学　校: 长安大学
专　业: 地质工程
关键词: 变质岩边坡变形破坏坡体结构开挖松弛区有限元模拟
分类号: U416.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

十天高速公路鄂陕界至安康段东起鄂陕界白河县,横穿白河、旬阳,西至安康市汉滨区,总里程约127km。线路穿越了秦岭变质岩区,受本区区域地质环境影响,沿线公路边坡具有特殊的工程地质特性及变形破坏规律。本文在实地调查的基础上,分析了十天高速公路鄂陕界至安康段沿线的变质岩边坡的变形破坏规律,以及边坡变形破坏的影响因素,并用有限元方法模拟了不同工况边坡的开挖过程。得出了如下成果：(1)将线路区变质岩边坡按坡体结构类型分为块状结构边坡、层状结构边坡、碎裂结构边坡、散体结构边坡和基座式结构边坡五大类。线路区边坡变形破坏类型可分为楔形破坏、顺层滑动、切层滑动、倾倒破坏和圆弧滑动五类。(2)块状结构边坡、斜交—正交层状结构边坡、岩性较坚硬的反倾向层状结构边坡稳定性较好。碎裂结构、散体结构、基座式结构的边坡稳定性较差,可能发生圆弧滑动。顺倾向层状结构边坡容易发生顺层滑动,岩性较软的反倾向层状结构边坡稳定性较差,可能发生切层滑动或倾倒破坏。(3)线路区边坡变形破坏的影响因素,主要包括边坡微地貌、边坡岩性、坡体结构、岩体结构面及结构特征、降雨和地下水、施工开挖作用等。边坡微地貌影响着边坡岩体的受风化程度,从而影响边坡的稳定性。边坡中水平方向位移受开挖作用影响较大,边坡在开挖过程中会形成开挖松弛区。在不同岩层的接触面上会发生剪应力集中。边坡开挖后最大的剪切应变发生在坡顶和坡脚处。水的作用不利于边坡的稳定,雨季边坡常常发生破坏。当锚杆长度在开挖松弛区以内时,锚杆框架梁支护对边坡整体稳定性影响不大,仅起到坡面防护的作用。使用合理的预应力锚索框架梁支护,可使边坡岩体的位移量减小,使边坡开挖松弛区和剪切变形的范围变小,可显著提高边坡的稳定性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究背景及意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-13
  1.3 研究内容和技术路线  13-15
    1.3.1 研究内容  13
    1.3.2 技术路线  13-15
第二章研究区区域地质环境  15-22
  2.1 地理位置  15
  2.2 气象水文  15-16
    2.2.1 气象  15-16
    2.2.2 水文  16
  2.3 地形地貌  16-17
  2.4 地层岩性  17-18
  2.5 地质构造  18-19
  2.6 地震与新构造运动  19
  2.7 水文地质  19-20
  2.8 人类工程活动  20
  2.9 小结  20-22
第三章变质岩公路边坡的坡体结构和变形破坏类型  22-32
  3.1 边坡岩体地质结构类型  22-26
    3.1.1 块状结构边坡  22-23
    3.1.2 层状结构边坡  23-25
    3.1.3 碎裂结构边坡  25
    3.1.4 散体结构边坡  25
    3.1.5 基座式结构边坡  25-26
  3.2 边坡变形破坏类型  26-30
    3.2.1 楔形破坏  26-27
    3.2.2 顺层滑动  27-28
    3.2.3 切层滑动  28-29
    3.2.4 倾倒破坏  29
    3.2.5 圆弧滑动  29-30
  3.3 小结  30-32
第四章变质岩边坡变形破坏的影响因素  32-38
  4.1 边坡微地貌  32-33
  4.2 边坡岩性  33-34
  4.3 坡体结构  34
  4.4 岩体结构面及结构特征  34-35
  4.5 降雨和地下水  35-36
  4.6 施工开挖作用  36
  4.7 小结  36-38
第五章变质岩边坡变形破坏机制的数值模拟分析  38-60
  5.1 边坡开挖过程模拟  38-45
    5.1.1 边坡开挖松弛区定义  38-40
    5.1.2 边坡开挖松弛区的确定方法  40-42
    5.1.3 边坡分级开挖的应力应变分析  42-45
  5.2 不同设计坡度的边坡模拟  45-48
  5.3 不同岩性的边坡模拟  48-51
  5.4 不同岩层倾向的边坡模拟  51-53
  5.5 受降雨作用影响的边坡模拟  53-56
  5.6 锚杆框架梁加固边坡模拟  56-57
  5.7 预应力锚索框架梁加固边坡模拟  57-59
  5.8 小结  59-60
结论与建议  60-62
  结论  60-61
  建议  61-62
参考文献  62-65
致谢  65

十天高速公路变质岩边坡变形破坏机理研究

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