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基于强度折减法和容重增加法的边坡稳定分析及工程研究

肖武  
【摘要】:近年来边坡稳定数值分析方法已经得到了较快发展,然而如何判别边坡工程是否达到临界破坏状态,仍然是一个比较棘手的研究问题。本文基于滑坡变形破坏规律的研究,提出了边坡工程稳定的破坏判据,并结合粤赣高速公路边坡工程和上虎跳峡水电站左岸高边坡工程,验证了采用该破坏判据时,强度折减法和容重增加法分析边坡稳定的可行性与可靠性,从而为边坡工程设计和施工提供了可靠的参考依据。具体研究成果如下: 1.通过分析新滩滑坡、鸡鸣寺滑坡、黄茨滑坡三个典型滑坡的成因及变形监测数据,总结了典型滑坡的变形破坏规律,作为边坡破坏的判别标准,并应用到基于强度折减和容重增加法的边坡稳定分析中。通过典型算例分析,以变形变化趋势为边坡破坏判别标准,研究了强度折减法和容重增加法分析边坡稳定的可行性;较全面地分析了影响计算精度的各种因素,结果表明,本文采用的边坡破坏判别标准概念清晰、物理意义明确,界定清晰,强度折减法的可靠性和稳定性相对较好,同时对容重增加法产生误差的原因进行了探讨。 2.考虑降雨入渗对边坡稳定的影响,进行了粤赣高速公路边坡工程典型开挖边坡非饱和渗流场分析,采用基于非饱和理论的通用条分法,分析了开挖边坡在百年一遇的降雨过程中不同时刻稳定性的变化规律,降雨过程中开挖边坡加固前安全系数降幅达到11.7%,而加固后安全系数降幅达到27%。考虑降雨入渗、加固措施、地震荷载以及分步开挖对边坡稳定性的影响,采用强度折减法和容重增加法,研究了开挖边坡在各种工况下的稳定性,结果表明,开挖边坡加固前在降雨条件下可能发生滑坡,而其余工况下开挖边坡均能基本保持稳定,因此为了防止边坡因降雨入渗而发生失稳,雨季施工和运行过程中的排水措施和坡面保护应特别注意。 3.利用以变形变化趋势为边坡破坏判别标准的强度折减法和容重增加法,对上虎跳峡水电站高边坡进行了三维稳定分析,得到了三维最危险潜在滑动块体及相应的安全系数,同时与广义楔形体法二维计算结果比较,验证了强度折减法和容重增加法在三维边坡稳定分析中的可行性。采用广义楔形体法,分析了典型断面自然状态和地震荷载作用下的稳定性,结果表明自然状态下边坡安全性较好,但地震条件下边坡安全性尚难得到保证,需加固处理。 基于算例及工程实例分析的数值研究结果表明,采用边坡变形变化趋势为破坏判别标准时,强度折减法分析边坡稳定的精度及可靠性较好,而容重增加法也不失为一种解决边坡稳定问题的途径,但其可靠性与计算精度仍有待进一步探讨。本文研究成果已应用到粤赣高速公路边坡工程和上虎跳峡水电站左岸高边坡工程的设 河海大学硕士学位论文 计和施工中,工程实际案例研究表明,采用以边坡变形变化趋势为破坏判别标准, 基于强度折减和容重增加法的边坡稳定分析是合理可行的。 关键词:边坡工程;稳定分析;强度折减法;容重增加法;破坏判据;降雨入渗; 粤赣高速公路;上虎跳峡水电站 本文研究获得如下资助: 教育部科技研究重点项目(2 003512733): 广东省交通工程重点科技项目:粤绩高速公路重点高边坡施工期 安全监控技术开发及信息管理数据库开发; 重大工程科技项目:上虎跳峡水电站高拱坝拱座及拱肩高边坡稳定性研究。


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