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云南龙江特大桥桥基区边坡稳定性研究

王建强  
【摘要】: 边坡问题是与地震及火山并列的危害人类生命财产安全的三大地质灾害之一。边坡稳定性研究发展到今天,经历了一个逐步由定性向半定量、定量、不确定分析方法逐步发展完善和丰富的过程。由于边坡发生的地质条件复杂、作用因素众多且具有不确定性,边(滑)坡的发生机理还不能完全掌握,任何一种边坡稳定性评价方法都很难全面、准确、客观的评价坡体的变形演化过程,所以边(滑)坡的稳定性研究仍需不断的探索和总结。 本文将以保腾高速公路龙江特大桥桥基区高边坡为研究背景,以边坡的地质结构条件、岩土体物理力学参数和边坡形成演化资料为基础,首先,利用颗粒流方法,模拟了岩质和土质边坡的形成演化机理,分析了各种影响因素在边坡稳定性中的作用,深化了对边坡的破坏机理和影响因素的认识;其次,在充分收集和整理了目前国内外边坡稳定性评价方法的基础上,对同一复杂高边坡,采用定性分析方法、极限平衡法(GLE通用条分法)、有限差分强度折减法和历史地形演化评价法等多种稳定性评价方法,从不同的角度综合评价边坡稳定性,并分析总结了各种评价方法的适应性。 颗粒流方法研究表明:对于岩质边坡而言粘聚力对边坡稳定性的影响大于内摩擦角,岩质边坡的破坏往往是受临空面、结构面和软弱层组合控制,同时卸荷裂隙和节理对破坏模式也起到一定控制作用;松散层边坡的破坏与其颗粒形态、粒径大小有密切联系,颗粒组越大则整体稳定相对提高,局部稳定变差,颗粒越小、级配连续,则局部稳定好,整体稳定性受物理力学性质控制。 对边坡的不同评价区域,进行了三维FLAC拉格朗日有限差分计算与二维极限平衡数值计算。三维FLAC拉格朗日有限差分计算,可以得到评价区域的滑体范围与相应的安全系数,滑体范围可以展现滑体在空间的分布与尺寸,滑体的主滑方向。二维极限平衡分析可以搜索得到多个滑面及其相应的安全系数,可以对不同部位的滑坡体进行最危险滑面的搜索,也可以指定滑动面计算相应的安全系数。三维拉格朗日有限差分计算安全系数与二维极限平衡计算得到的安全系数变化规律相似,坡体各部位三维计算的整体安全系数要比二维计算结果偏大;历史地形演化法评价的边坡稳定区块与其它评价方法结论一致。 本文以定性分析为基础,利用三维FLAC拉格朗日有限差分法和二维极限平衡法计算结果,结合历史地形演化的稳定性分析方法,综合得到边坡的安全系数和相关极限状态下的滑体范围,多种评价方法综合客观的反映了边坡稳定性现状,为边坡加固和处理提供了科学合理的依据。 希望本文的工作,对于深入、科学的认识该区边坡有所裨益,也希望本文的边坡稳定性研究方法能为类似复杂高边坡的研究有借鉴意义。


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