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《成都理工大学》 2018年
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地球物理方法在边坡稳定性中的应用研究

王志文  
【摘要】:近年来,我国经济的飞速发展促使基础工程建设不断增加,场地工程地质环境日趋复杂。边坡作为工程建设中最常见的工程形式之一,因受到人工开挖、强降雨等因素而引发的各种地质灾害越来越受到各界学者和工作人员的关注。将边坡失稳破坏导致的各种损失降到最低,需要对边坡的稳定性进行精准的判断和评价。边坡稳定性评价就是通过一定的勘察手段,利用工程地质学、岩土力学等学科的基本原理和方法,分析边坡岩土体的性质和特征,研究各特征之间的相互联系,以此对边坡的工程地质条件及稳定性进行评判。由于工程地质条件的复杂性,到目前为止没有找到一种通用的方法去评价所有边坡的工程地质问题。本文作者通过对工程物探专业和岩土工程专业的理论知识研究,将应用于边坡勘察的地球物理勘探中的高密度电法及数值模拟计算方法做了系统分析,研究了高密度电法的各装置及模拟计算方法的局限性和适用性。高密度电法以其采样密度大,信息量丰富的特点,可对表层进行精细勘测、对岩土体进行合理分层等;地质模拟计算可根据实际地质条件,深入研究地质原型,建立简化的工程地质模型,利用数值计算法预测不良地质现象的孕育发展过程。本文将高密度电法与地质模型模拟计算紧密结合,将物探成果应用于数值模拟计算,充分发挥电法勘探精细探测与模拟计算精准预判的优点,形成了一套物探—地质边坡稳定性分析路线,并通过实际工程验证了此路线的精确性和实用性。本文主要内容如下:首先,分析讨论了应用于边坡工程地球物理勘探中的高密度电法和工程地质数值模拟。主要对高密度电法各种装置的灵敏度进行了详细研究,做出了各装置灵敏度剖面图,并简要说明了装置参数的选择,结合工区地质条件及工程目的,并经过多次试验,确定了勘探装置类型为α装置和最小勘探极距为6m。在研究有限元法、拉格朗日有限差分法原理及ANSYS软件、FLAC3D软件原理的基础之上确定模拟计算路线为:利用有限元软件ANSYS前处理模块的强大优势进行三维边坡工程地质模型的建立,然后为了适应边坡的大变形问题,决定采用拉格朗日差分软件FLAC3D对边坡的稳定性进行数值计算。其次,分析总结高密度电阻率法勘探的成果,结合地质资料和钻孔资料建立了三维地质解译图,确定了覆盖层堆积体的厚度和展布情况,及地下各岩层的分布状态。利用物探成果图,使用多次室内外岩石力学实验获得的岩土物理力学参数,进行ANSYS模型的建立,而后将模型导入FLAC3D(拉格朗日有限差分软件),采用摩尔—库伦本构模型和强度折减法计算,最后得到在自重应力场和暴雨天气两种工况下,边坡的应力分布和位移大小。最后,将物探成果和数值模拟成果有机结合在一起,对川西某工区边坡整体稳定性进行评价。最终结果显示该边坡稳定性较差,在暴雨情况下将发生滑动,并确定了最危险滑移面。充分表明了物探—地质综合勘探思路的适用性和有效性,规避了物探成果预判边坡失稳的不精准性和钻孔资料建立模型的经验不确定性。同时,表明该研究思想和物探与工程地质紧密结合的分析技术,在研究评价其他地区的边坡稳定性工程时有重要的实际意义。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:P631;TU43

【参考文献】
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