公路巖質邊坡應力變化特征與穩(wěn)定性評價的數(shù)值模擬研究.pdf

1、巖質邊坡在山區(qū)高等級公路建設中十分常見，在自然作用力及人類活動的影響下，巖質邊坡內部會進行平衡狀態(tài)的調整，邊坡穩(wěn)定狀態(tài)也會發(fā)生相應改變。因此，僅依靠邊坡的設計從時間和空間上無法對邊坡的長期安全性做出準確判斷，必須要加強巖質邊坡的安全監(jiān)測工作。 目前，公路巖質邊坡的監(jiān)測，并沒有考慮公路巖質邊坡失穩(wěn)破壞的特點，多是以位移為監(jiān)測參數(shù)來跟蹤邊坡的失穩(wěn)過程。 這種針對自然滑坡的監(jiān)測方法，無法克服用于巖質邊坡監(jiān)測過程中時間滯后的缺陷

2、。因此，為了盡早判斷和預測邊坡安全的傾向，有必要對邊坡形成過程以及平衡調整時的內部應力變化特征進行研究，以便及早掌握巖質邊坡安全狀態(tài)的變化。 不但可以尋求更能反映巖質邊坡狀態(tài)變化的力學參數(shù)進行監(jiān)測，也有助于建立具有公路交通特點的巖質邊坡預警系統(tǒng)。 本文在分析目前監(jiān)測技術的基礎上，結合公路巖質邊坡的特點，從應力角度來分析巖質邊坡形成過程中的應力場特征。研究在安全狀態(tài)變化時，邊坡內部應力場的變化規(guī)律以及邊坡中敏感部位的分布特

3、征，為建立相應的巖質邊坡預警系統(tǒng)做嘗試性的前期探索工作。 主要研究工作從以下七個方面展開： (1)為適應有限元模擬的需要，對巖質邊坡內部結構面的模擬技術進行研究。采用低強度彈塑性夾層單元模擬邊坡中的軟弱結構面，用非線性有限元中的狀態(tài)非線性技術模擬巖質邊坡結構面的力學特征，建立巖質邊坡非線性有限元模型。 (2)通過對巖質邊坡破壞機理的分析，提出便于數(shù)值仿真分析的巖質邊坡分類方法，根據(jù)重新定義的邊坡類型，分析公路巖質

4、邊坡破壞模式及其條件。 (3)根據(jù)公路工程的特點，采用二維有限元方法模擬巖質邊坡的開挖，分析開挖效應對其內部應力場的影響以及巖質邊坡成坡后的應力場特征。 (4)結合工程上常用的坡型，在對開挖效應分析的基礎上，進行不同巖體條件下巖質邊坡合理坡型的研究，根據(jù)邊坡斜率變化時開挖效應對邊坡內部應力場的影響，探討巖質邊坡合理坡率的確定程序。 (5)以強度折減法為手段，分析典型巖質邊坡安全狀態(tài)惡化時邊坡內部應力變化過程，分析

5、坡率變化對邊坡內部應力變化特征的影響，探討典型巖質邊坡中的應力敏感部位。 (6)在分析巖質邊坡成形后隨著邊坡安全狀態(tài)惡化過程中內部應力場變化特征的基礎上，對巖質邊坡中應力敏感部位進行了探討，指出了巖質邊坡中不同部位、不同方向應力場對邊坡巖體惡化過程的響應程度。 (7)跟蹤實體工程的施工進度，通過有限元技術，模擬邊坡整個開挖進程，提取計算結果中位移場及應力場的相關信息與現(xiàn)場監(jiān)測成果相對照。 對數(shù)值模擬技術在實際邊坡