順層巖體邊坡開挖過(guò)程模型試驗(yàn).pdf

1、隨著西部大開發(fā)的不斷深入，水利水電工程、采礦工程、交通運(yùn)輸工程發(fā)展迅猛，在這些工程建設(shè)中，往往會(huì)由開挖而形成大量的高陡邊坡，但是，在開挖或營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，這些高邊坡經(jīng)常發(fā)生變形失穩(wěn)現(xiàn)象，在這些失穩(wěn)邊坡當(dāng)中，又是以順層巖體邊坡占多數(shù)。因此，深入研究順層巖體邊坡在開挖過(guò)程中的工程特性對(duì)我們實(shí)際工程有重要的指導(dǎo)意義。 本文針對(duì)公路順層邊坡的特點(diǎn)，運(yùn)用理論分析、模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合，對(duì)公路順層邊坡的分類、破壞模式與變形發(fā)生機(jī)制、開挖過(guò)程

2、位移變化規(guī)律、開挖過(guò)程中應(yīng)力變化規(guī)律、開挖過(guò)程中出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象等進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得的主要成果如下： 1、在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察和地質(zhì)勘察報(bào)告的基礎(chǔ)上，將開挖巖體順層邊坡分成2大類(順層巖體邊坡、巖土復(fù)合順層型邊坡)5小類。 2、依據(jù)巖性及其組合、巖體結(jié)構(gòu)、巖體強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面間距、結(jié)構(gòu)面走向與邊坡走向的關(guān)系、結(jié)構(gòu)面傾角與坡角的關(guān)系等各種不同組合情況具體分析了開挖順層巖體邊坡可能的破壞模式，包括整體滑動(dòng)、順層滑動(dòng)、楔形體滑動(dòng)等。

3、 3、針對(duì)開挖順層巖體邊坡兩種典型的破壞模式(滑動(dòng)破壞、潰屈破壞)，從單層或多層巖體的受力情況來(lái)分析，分別建立了滑動(dòng)破壞的極限平衡表達(dá)式和單層、多層巖體發(fā)生潰屈破壞的彈性曲線微分方程。 4、以典型順層巖體邊坡為研究對(duì)象，配制出了與該邊坡巖體物理力學(xué)性質(zhì)相似的相似材料，并設(shè)計(jì)出了反力系統(tǒng)來(lái)加載坡內(nèi)由自重應(yīng)力水平方向的分量。 5、分三階段來(lái)開挖相似模型試驗(yàn)，采用邊開挖邊量測(cè)的方法來(lái)測(cè)開挖過(guò)程中坡內(nèi)位移、應(yīng)力的變化規(guī)律。第

4、一階段完成后5小時(shí)內(nèi)，沿坡臨空面方向位移量較大，隨后在4天內(nèi)基本上趨于收斂。應(yīng)力則開挖卸荷后變化很大，坡內(nèi)有些量測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力并不是一直減少，而是時(shí)大時(shí)小的，這是由于相鄰點(diǎn)之間發(fā)生了應(yīng)力轉(zhuǎn)移的緣故，但是最終是減小的趨勢(shì)，應(yīng)力收斂是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。第二、三階段開挖后的情況與第一階段開挖后的情況基本一致，只是位移、應(yīng)力的變化數(shù)值沒(méi)有第一階段變化量大。 6、利用FLAC3D模擬實(shí)際工程路段，得出開挖過(guò)程中坡內(nèi)位移、應(yīng)力變化情況。其結(jié)果與模

5、型試驗(yàn)的結(jié)果相比較可得出：隨著開挖的進(jìn)行，位移、應(yīng)力變化發(fā)展趨勢(shì)兩種手段得到的結(jié)果是基本一致的，位移在數(shù)值上相當(dāng)接近；比較對(duì)應(yīng)點(diǎn)最大、小主應(yīng)力值，可以得出模擬結(jié)果比實(shí)際量測(cè)結(jié)果反分析得出的結(jié)果要小3～5倍。 7、模型試驗(yàn)分三階段開挖后，坡腳出現(xiàn)了應(yīng)力集中現(xiàn)象，并在第二層巖體處發(fā)生了滑動(dòng)破壞，坡體后緣出現(xiàn)了拉-張裂縫，這與施工現(xiàn)場(chǎng)邊坡后緣出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象是一致的，從FLA3D后處理圖可以看出坡體后沿出現(xiàn)了明顯的拉-張裂縫，并在層間發(fā)