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类软土滑坡工程特性及钢管压力注浆型抗滑挡墙的理论研究

朱宝龙  
【摘要】:近年来,在我国山区铁路、公路建设中,常遇到一种分布在斜坡上的软弱土,它与海相、湖相等沉积的软土的物理力学指标类似,但在形成原因、分布范围、物质组成及其它特性上又有所区别,为此称其为“类软土”,它是指炭质页岩、炭质灰岩、炭质泥岩等一套含炭的黑色软质岩及其风化产物,在特殊的工程地质条件和气象、水文地质条件下形成的饱水层,受长期浸泡软化或间有微生物作用而形成的坡残积、坡崩积和坡洪积“软土”。 本文以北京—珠海高速公路粤境南段K108类软土滑坡为例,通过现场试验、室内试验、现场监测、理论研究及数值模拟等方法,对类软土的工程特性进行了较为系统地研究,并对与类软土滑坡相适应的新的支挡结构——钢管压力注浆型抗滑挡墙从设计计算理论、施工工艺等方面进行了研究,取得了以下主要结论和成果: (1) 系统地总结了类软土滑坡典型的工程特性。对K108类软土滑坡的地层岩性、构造特征、水文地质特征及滑坡产生原因、过程进行了分析。 (2) 通过室内试验,研究了类软土的物理力学性质,给出了各项指标的典型值;得出了确定类软土的指标界限值,其天然含水量、孔隙比、压缩系数、天然快剪强度等指标与一般沉积软土类似,仅含水量略小于液限:研究得出类软土具有弱—中的膨胀性;同时,研究了类软土的触变性,得出其触变试验曲线。 (3) 通过对多个类软土试样进行详细的扫描电镜(SEM)观察,得出类软土具有以下四种主要的微观结构:絮凝结构、定向排列(层流)结构、紊流结构及复合式结构。 (4) 通过室内单轴剪切蠕变试验,研究了类软土的蠕变特性。得出类软土在不同正应力条件下不同含水量的剪应力—应变—时间关系,应用Burgers体模型方程对蠕变试验结果进行拟合,得出了不同正应力下的流变力学参数;同时,得出类软土原样与重塑样在三种不同含水量条件下的类软土的长期强度。 (5) 应用化学热力学理论,对类软土的成因及成土化作用进行了分析。讨论了类软土中黏土矿物的形成与演化;提出了类软土的成因模式。 (6) 对K108类软土边坡稳定性进行了有限元分析。首先,介绍了有限元强度折减法技术的原理,定义了边坡的破坏标准及土体的本构关系、屈服准则;其次,应用有限元强度折减技术对K108类软土路堑边坡进行了模


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