湖南紅層地區(qū)順層巖質(zhì)高陡邊坡穩(wěn)定性及處治技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快，在山區(qū)鐵路和公路建設(shè)中都遇到了大量的順層巖質(zhì)高陡邊坡穩(wěn)定問題。過去的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，順層巖質(zhì)高陡邊坡是失穩(wěn)最多、危害最大的一類邊坡，給工程建設(shè)和生命財(cái)產(chǎn)造成了重大的損失。目前，由于對順層巖質(zhì)高陡邊坡的穩(wěn)定性特征及工程治理設(shè)計(jì)方法尚缺乏深入系統(tǒng)的研究，因此，如何分析評價(jià)順層巖質(zhì)高陡邊坡的穩(wěn)定性，提出合理的設(shè)計(jì)方案以預(yù)防順層滑坡的發(fā)生是擺在工程師面前的一道棘手的難題。
　　湖南省區(qū)域內(nèi)存在著大量的晚白

2、堊系及早第三系陸相沉積的紅色、褐紅色、紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、泥巖等地層，工程領(lǐng)域?qū)⒋朔N地層稱為紅層。紅層由于其形成條件的獨(dú)特性，具有特殊的工程性質(zhì)，是典型的易滑地層，雨季經(jīng)常發(fā)生數(shù)量眾多的滑坡災(zāi)害。
　　本文以常吉高速公路紅層地區(qū)順層巖質(zhì)高陡邊坡的工程治理設(shè)計(jì)為背景，采用多種手段和方法，對順層巖質(zhì)高陡邊坡的變形破壞機(jī)理、穩(wěn)定性分析計(jì)算方法、工程處治設(shè)計(jì)及施工方法等進(jìn)行了較為全面系統(tǒng)的分析和研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)通過

3、對現(xiàn)場紅層區(qū)域巖石的取樣，由巖石室內(nèi)試驗(yàn):單軸抗壓試驗(yàn)、巴西劈裂試驗(yàn)、變角度剪切試驗(yàn)、弱面直剪試驗(yàn)，得到邊坡不同斷面、不同巖性、不同風(fēng)化程度巖樣的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、抗拉強(qiáng)度、巖樣粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角以及弱面的剪切強(qiáng)度參數(shù)C、φ;并對這些參數(shù)進(jìn)行分析研究，為進(jìn)一步的力學(xué)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　(2)對影響紅層地區(qū)順層巖質(zhì)高陡邊坡穩(wěn)定性的主要因素進(jìn)行了研究總結(jié)。影響因素大體上分為地質(zhì)因素、工程因素以及其它因素。應(yīng)用均勻設(shè)計(jì)對影響

4、紅層地區(qū)順層巖質(zhì)高陡邊坡的多因素進(jìn)行了敏感性分析。均勻設(shè)計(jì)能使試驗(yàn)點(diǎn)在試驗(yàn)范圍內(nèi)均勻分布，可以大大減少試驗(yàn)次數(shù)，獲得較好的試驗(yàn)效果。按敏感性分析結(jié)果的重要性排序?yàn)?結(jié)構(gòu)面傾角θ、內(nèi)摩擦角φ、坡高h(yuǎn)、巖石的重度γ、粘聚力C。
　　(3)在廣泛現(xiàn)場調(diào)研的基礎(chǔ)上，對紅層地區(qū)順層巖質(zhì)高陡邊坡的變形破壞模式進(jìn)行了研究總結(jié)。紅層地區(qū)順層巖質(zhì)高陡邊坡的失穩(wěn)包括變形和破壞兩種形式，變形表現(xiàn)為坡體中未出現(xiàn)貫通性的破壞面，包括松動(dòng)和蠕動(dòng);破壞的主要方

5、式有崩塌、滑動(dòng)、傾倒、潰屈和拉裂。紅層地區(qū)順層巖質(zhì)高陡邊坡的失穩(wěn)是個(gè)復(fù)雜的過程，失穩(wěn)模式包括蠕滑—拉裂、滑移—壓致拉裂、滑移—拉裂、彎曲—拉裂、塑流—拉裂和滑移—彎曲等。此外上述失穩(wěn)模式可以在時(shí)間上或空間上組合，構(gòu)成組合模式。
　　(4)湖南紅層地區(qū)大多數(shù)順層巖質(zhì)邊坡巖體中存在軟弱結(jié)構(gòu)面，通過軟弱結(jié)構(gòu)面對紅層地區(qū)順層巖質(zhì)邊坡影響的力學(xué)分析，并通過數(shù)值模擬手段對湖南紅層地區(qū)順層巖質(zhì)邊坡常見的破壞模式進(jìn)行了研究分析，得出由于紅層軟巖特

6、殊的物理力學(xué)性質(zhì)，實(shí)際開挖形成的巖質(zhì)順層邊坡大多是順軟弱結(jié)構(gòu)面或?qū)用婊瑒?dòng)，其破壞形式主要體現(xiàn)為平面滑動(dòng)破壞。通過現(xiàn)場調(diào)查和數(shù)值模擬研究，總結(jié)了湖南紅層地區(qū)實(shí)踐中遇到的四類常見的紅層地區(qū)順層巖質(zhì)邊坡，及其變形破壞機(jī)理。
　　(5)應(yīng)用FLAC3D數(shù)值分析軟件，對紅層地區(qū)順層巖質(zhì)高陡邊坡處治進(jìn)行了模擬分析，通過對開挖順層巖質(zhì)邊坡、抗滑樁順層巖質(zhì)邊坡、加錨順層巖質(zhì)邊坡以及樁錨順層巖質(zhì)邊坡的應(yīng)力場、位移場的分析對比，可以發(fā)現(xiàn):順層巖質(zhì)邊坡

7、樁錨加固后，提高了邊坡的整體穩(wěn)定性，使結(jié)構(gòu)的受力更趨合理，從而根本上解決了錨桿或者抗滑樁單獨(dú)作用所存在的弊端。
　　(6)從模糊多屬性決策基本理論出發(fā)，建立了邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)方案優(yōu)選的評價(jià)體系;根據(jù)工程評價(jià)特點(diǎn)，采用AHP法和變異系數(shù)法相結(jié)合來確定評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，構(gòu)造出邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)方案優(yōu)選的決策與評價(jià)模型，并將其結(jié)果同F(xiàn)LAC3D數(shù)值模擬程序運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行了對比，得到了一致的結(jié)果，說明該方法是成功有效的。
　　(7)以常吉高速公