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潭衡西线高速公路路堑边坡稳定性评价与监测方案研究

王江  
【摘要】: 随着高速公路向山区丘陵地带不断延伸和扩展,施工难度增大,由此诱发的高速公路滑坡等地质灾害日益凸现,并逐步成为全社会关注的焦点。因此,开展高速公路,尤其是山区丘陵地带的高速公路边坡稳定性分析、安全监测以及综合防治等方面的研究具有重要的意义。 论文以湖南省潭衡(湘潭至衡阳)西线高速公路路堑边坡为研究对象,主要开展稳定性及监测研究。在总结和分析边坡有限元强度折减法的基本原理及其特点以及高速公路路堑边坡变形破坏特征的基础上,研究了以下内容: (1)系统阐述和分析了基于强度折减的弹塑性有限元法的基本理论。在此基础上,较全面分析了有限元强度折减法求解精度的影响因素。选取理想弹塑性模型、Mohr-Coulomb准则及非相关联流动法则作为论文计算分析的依据。 (2)总结了有限元强度折减法分析边坡稳定性所采用的失稳判据,认为三种失稳判据存在一个共同的问题,即迭代次数及收敛容许限值的确定问题;同时,这三种判据从某种程度上讲存在着一致性。选取收敛性判据作为论文所分析边坡的失稳判据。 (3)在查阅工程地质资料及现场调查、试验的基础上,分析了潭衡西线高速公路路堑边坡的工程地质条件及其稳定性的影响因素。运用基于强度折减的弹塑性有限元法的基本理论,借助于著名有限元分析软件ABAQUS对该公路典型边坡进行了稳定性分析,得出其在天然状态和地震作用两种工况下的安全系数及潜在最危险滑动带。对稳定性计算结果进行深入分析,揭示了该边坡变形破坏机理及演化特征;并认为该边坡失稳的可能性较大,需要对其进行加固处理;同时计算结果证实了三种边坡失稳判据之间存在着一致性。 (4)针对所分析边坡的工程地质条件及其岩性特征,提出了三种加固方案,并对其进行了对比分析,确定预应力锚索+挡土墙+骨架植物护坡为较合理的方案。 (5)探讨了边坡监测设计的有关理论和方法。在此基础上,进行了所分析边坡的安全监测方案设计工作。 论文的研究成果对山区丘陵地带的高速公路路堑边坡的稳定性及监测研究具有一定的参考价值。


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