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马水河桥位斜坡岩体工程适宜性研究

余子华  
【摘要】:峡谷桥位斜坡岩体工程地质问题是人类工程活动与岩体工程地质条件之间矛盾的反映。目前,峡谷区桥基岩质斜坡工程问题的研究相对于矿山、水电工程等岩石边坡的研究较少,并且与矿山、水电工程等岩石边坡相比它有其自身的特点。高陡斜坡岩体是存在于一定的地质环境中的复杂材料,其复杂性主要表现在斜坡岩体的不连续性、非均质性、各向异性以及赋存条件的差异性,以及在人类工程活动或工程荷载作用下,岩体的变形、破坏形式和机制等的差异性,因而其稳定性评价的合理性和工程处治措施的适宜性也显得复杂和难以评价。但是,由于工程建设的需要,又普遍存在着需要解决的问题,如工程地质上桥型的选择、桥墩的布设位置等,因为这不仅关系到桥基斜坡的稳定和桥梁的安全,也直接关系到整个桥梁的选型、技术指标和造价。 因此,本论文以马水河特大桥桥位斜坡为典型实例,在斜坡基本工程地质条件定性分析基础上,评价斜坡岩体质量,归纳斜坡变形破坏模式,并结合有限元应力分析对破坏模式加以佐证。在此基础上,研究斜坡岩体在大桥荷载及水厍蓄水作用下坡体的应力分布和位移变化特征,从斜坡岩体与桥梁工程相互作用的角度研究斜坡岩体工程适宜性。并且总结出一套峡谷区桥基斜坡岩体工程适宜性评价系统方法,最终达到合理利用斜坡岩体、指导斜坡防护工程的目的,这无论是对理论发展还是工程实际应用,都是一项富有探索价值的选题。 为此,本文所采用的研究方法如下:首先采取野外实地调研的方法和查阅有关资料,对研究区的岩性、地质构造、水文地质条件及人类工程活动(工程建设)的特点等进行分析;采取室内和野外相结合、定性和定量相结合的方法,分析研究区内峡谷高陡斜坡岩体结构、岩体物理力学性能及河谷初始应力场等岩体力学环境条件;然后,根据峡谷高陡斜坡变形破坏现象的调查资料,分析峡谷高陡斜坡变形破坏特征,建立峡谷高陡斜坡变形破坏的定性(概念)模型,再用数值模拟方法研究峡谷高陡斜坡的变形破坏机制,验证和完善已建立的定性模型;最后,在此基础上,对峡谷高陡斜坡的稳定性进行分析评价和预测,最后用极限平衡分析和数值模拟方法研究工程建设对峡谷高陡斜坡的作用特征,以及峡谷高陡斜坡变形场和应力场的变化特征,进而评价和预测峡谷高陡斜坡的工程适宜性。 针对上述思路,本文主要研究内容包括: (1)高陡斜坡在特定的地质环境中形成、演变为目前呈现的形态,并在工程建设和工程运行过程中,始终以地质环境为载体,而受到制约,因此,首先应研究地质环境特征及演变规律,分析地质环境条件与斜坡变形破坏的相关性,预测高陡斜坡在工程活动过程中的变化趋势。桥位区左岸(宜昌岸)为反倾坡、右岸(恩施岸)为顺倾坡,区内崩塌滑坡现象和岩溶现象较发育,风化卸荷作用较活跃。


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