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高速公路岩质边坡综合治理新材料新技术研究

徐余  
【摘要】: 随着我国经济建设的不断发展和西部大开发战略的实施,高等级公路建设项目日益增多。而我国西部地区地质条件极为复杂,褶皱和断层构造广泛分布,对强风化岩质边坡的有效治理是西部地区高等级公路建设中的关键环节。 根据边坡潜在滑动面的位置可将岩质边坡的滑动分为浅层滑动和深层滑动两种形式。通常在一个边坡工程中,这两种滑动形式同时存在互为因果。因此在边坡治理工程中应结合具体情况采取相应的加固措施。论文结合贵州省山区高速公路建设项目,研究用于边坡治理的新材料和新技术,主要开展了以下几方面的研究工作: (1)研制开发了增强预应力锚索锚固力和耐久性的新型灌浆材料。在一定配比的砂浆中掺入聚丙烯纤维,开展了室内材料性质的常规试验、砂浆锚固力的模型试验和现场预应力锚索的张拉试验,确定了纤维砂浆的最佳配比。 (2)对比分析了纤维砂浆与普通砂浆灌浆材料的性质。室内和现场的对比试验表明,纤维砂浆具有较高的自身强度及与钻孔壁的粘结强度,能够改善预应力锚索锚固段的受力变形特征,增强抗裂能力,从而提高锚杆的锚固能力,其工程性能优于普通砂浆。 (3)深入探讨了聚丙烯纤维增强砂浆锚固力和耐久性的作用机制。采用三维弹塑性有限元分析方法,模拟分析了拉力型锚索中锚固段的受力与变形特性,从而得到锚固段纤维砂浆在预应力作用下的传力机制。为实际工程中减少锚固段长度,降低锚索失效率提供了理论依据。 (4)开展了浅层压力灌浆材料的研究。通过对现有灌浆材料特性的调研与分类,对常用的水泥类灌浆材料进行了室内试验,分析其各自的性能和适用条件。 (5)研究了浅层压力灌浆法增强边坡稳定性的机理。采用理论分析和有限元模拟分析相结合的方法,对压力灌浆前后边坡稳定性的破坏模式进行了对比分析。 (6)实际工程应用。将研究提出的纤维砂浆和浅层压力灌浆技术应用于高速公路的边坡治理工程。加固效果的检测结果和有限元模拟分析的结果表明了研究成果的可行性,为纤维砂浆以及浅层压力灌浆法加固边坡的应用与推广奠定了基础。


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