红层路堑边坡失稳机理及加固防护技术研究

论文摘要

本文以南渝、安楚高速公路的典型红层路堑边坡的研究对象,在广泛的地质资料调研和工程地质特性分析的基础上,采用理论研究、数值分析和大型地质力学模型试验,对红层路堑边坡变形破坏机理、稳定性分析及加固防护措施进行了深入系统的研究。同时利用大量岩样的室内试验和现场试验,研究了红层岩体力学参数的选取原则。通过理论分析和试验研究,得出的主要结论和研究成果如下: （1）根据红层路堑边坡的工程地质特征,按坡体结构将边坡分为近水平、倾斜和上覆堆积层三大类。按岩性组合和结构体特征又将近水平边坡细分为软质泥岩为主的岩体结构、砂泥岩互层的软硬相间的岩体结构、巨厚层砂岩为主的岩体结构,不同岩性组合的近水平边坡破坏机理共有8种;根据岩层倾向和边坡倾向的关系将倾斜边坡岩体结构进一步划分为为顺层、反倾和斜交边坡三个亚类,其中的顺层边坡破坏机制主要为完全平面顺层—滑移型、滑移—拉裂型和滑移—弯曲型三种,反倾边坡的失稳过程分为弯曲—倾倒—滑移三个阶段,斜交红层边坡的破坏形式可分为阶梯状顺层滑塌、阶梯状顺节理滑塌和楔形滑塌三种。 （2）提出了红层岩体力学参数选取原则。①通过对试验结果和收集的资料分析,对红层岩石、结构面的力学性质、水理及风化特性有了较为完整的认识;②系统阐述了利用H-B公式计算节理岩体力学参数,研究了BQ指标与RMR指标之间的关系,总结出了利用BQ指标估算岩体弹性模量的经验公式。③结合红层边坡坡体结构和红层的特殊力学性质,提出了红层岩体力学参数的选取方法。边坡岩体所含结构面在4组以下者,主要根据不同地区岩块和结构面力学参数试验值的随机模糊统计结果来选取;而边坡岩体中结构面组数在4组以上者,则应用Hoek-Brown经验强度准则来确定整个节理岩体的综合力学参数。 （3）近水平红层路堑边坡稳定性研究。用数值方法对近水平红层中砂泥岩软硬互层边坡开挖变形机理进行分析;对拉裂崩塌破坏采用岩石的抗拉强度对其稳定性进行评价;对后缘陡倾节理发育的平推式滑坡的稳定性评价方法进行了研究,得出了当节理里面充满水时,裂缝位于坡项线的位置时边坡具有最小的稳定性系数的结论。 （4）倾斜红层路堑边坡稳定性研究。建议先用赤平投影图对倾斜红层边

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景、选题依据和目的
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 边坡稳定性分析方法
• 1.2.2 红层边坡研究现状
• 1.2.3 红层边坡加固防护技术
• 1.3 研究内容及技术路线
• 第2章 红层边坡坡体结构分类及其失稳机理研究
• 2.1 红层边坡坡体结构分类研究的意义
• 2.2 红层边坡岩体结构分类原则及分类结果
• 2.2.1 红层边坡岩体结构分类原则
• 2.2.2 红层边坡岩体结构分类结果
• 2.3 近水平红层坡体结构特征及破坏机理
• 2.3.1 近水平红层坡体结构特征
• 2.3.2 近水平红层边坡破坏机理
• 2.4 倾斜红层坡体结构特征及破坏机理
• 2.4.1 倾斜红层坡体结构特征
• 2.4.2 倾斜红层边坡的破坏机理
• 2.5 上覆堆积层的红层边坡坡体结构特征
• 2.6 小结
• 第3章 红层边坡岩体力学参数选取
• 3.1 前言
• 3.2 根据试验结果选取岩石和结构面的力学参数
• 3.2.1 直剪试验方法
• 3.2.2 不同荷载条件下岩石的强度与变形特征
• 3.2.3 结构面抗剪强度特性
• 3.2.4 岩体力学参数试验数据的随机模糊分析
• 3.3 基于Hoek-Brown准则确定节理化岩体的综合力学参数
• 3.3.1 建立在GSI基础上的Hoek-Brown准则
• i、σ_c计算'>3.3.2 完整岩体Hoek-Brown常数m_i、σ_c计算
• 3.3.3 地质强度指标GSI的确定
• 3.4.4 基于H-B准则节理岩体力学参数的估算
• 3.4.5 工程实例分析
• 3.5 红层岩体力学参数的分析与选用
• 3.6 本章小结
• 第4章 近水平红层路堑边坡稳定性分析
• 4.1 前言
• 4.2 近水平软硬互层红层边坡开挖失稳机制的数值模拟
• 3D理论'>4.2.1 相关的FLAC^3D理论
• 4.2.2 屈服准则与流动法则的选用
• 4.2.3 近水平红层边坡变形机制数值模拟
• 4.3 近水平红层边坡稳定性评价研究
• 4.3.1 砂泥岩互层软硬相间坡体结构边坡稳定性评价
• 4.3.2 平推式滑移模式中陡倾节理的位置与稳定性系数的关系
• 4.4 小结
• 第5章 倾斜红层路堑边坡稳定性分析
• 5.1 前言
• 5.2 用赤平投影图对倾斜红层边坡失稳模式判断
• 5.3 顺层坡体结构
• 5.3.1 顺层滑动范围的定义
• 5.3.2 弹性坡体简单开挖后在自重下的应力场
• 5.3.3 滑移-拉裂型顺层边坡中岩层极限拉裂长度计算分析
• 5.3.4 工程实例分析
• 5.3.5 顺层边坡加固防护设计流程
• 5.4 反倾坡体结构
• 5.5 斜交坡体结构
• 5.5.1 极限平衡分析法
• 5.5.2 楔体稳定分析的塑性力学上限解
• 5.5.3 实例分析
• 5.6 小结
• 第6章 红层高边坡分级开挖下的稳定性研究
• 6.1 前言
• 6.2 边坡坡率相同情况下设置平台后对整体稳定性的影响
• 6.2.1 计算模型及材料参数
• 6.2.2 计算结果及分析
• 6.3 均质边坡中部宽平台设计
• 6.3.1 单级均质边坡潜在滑面确定方法
• 6.3.2 宽平台的设计流程
• 6.4 近水平软硬互层状岩质边坡
• 6.4.1 开挖松弛区概念
• 6.4.2 数值计算结果
• 6.4.3 用松弛区确定平台的合理宽度
• 6.4.4 用极限平衡法搜索滑面确定宽平台的合理宽度
• 6.5 小结
• 第7章 框架地梁的内力计算方法研究
• 7.1 前言
• 7.2 地梁受力模式分析
• 7.3 地梁的内力计算
• 7.3.1 锚索地梁内力计算
• 7.3.2 锚杆地梁内力计算
• 7.4 小结
• 第8章 红层边坡开挖稳定性及其支护措施试验研究
• 8.1 前言
• 8.2 地质力学模型试验的设计原理及研究内容
• 8.3 近水平红层边坡地质力学模型试验
• 8.3.1 工点概况
• 8.3.2 相似材料研制及试验方法
• 8.3.3 试验结果分析
• 8.3.4 近水平红层边坡地质力学模型试验小结
• 8.4 倾斜红层边坡地质力学模型试验
• 8.4.1 工点概况
• 8.4.2 相似材料研制
• 8.4.3 试验结果分析
• 8.4.4 倾斜红层边坡地质力学模型试验小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果
• 附照片