【摘要】：在山區(qū)道路工程建設(shè)中,因工程需要對堆積體邊坡的某個部分進(jìn)行開挖,改變其坡體形態(tài),坡體內(nèi)應(yīng)力重新調(diào)整,形成了擾動帶。由于堆積體邊坡的開挖卸荷變形,導(dǎo)致其擾動帶具有明顯的卸荷損傷效應(yīng),且具有孔隙發(fā)育、透水性強(qiáng)等特點(diǎn),降雨對其穩(wěn)定性也具有控制性作用。因此,堆積體擾動帶與一般堆積體有較大的性質(zhì)差異,導(dǎo)致其變形機(jī)理、變形特征及和支護(hù)設(shè)計有較大區(qū)別,亟需進(jìn)行系統(tǒng)研究。本文結(jié)合貴州省交通科技項目“復(fù)雜堆積體處治技術(shù)研究”,采用現(xiàn)場調(diào)查、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析等研究手段,對堆積體邊坡擾動帶變形機(jī)理、變形特征及支護(hù)新技術(shù)開展研究,下面對工作情況以及研究成果進(jìn)行闡述。(1)調(diào)查了堆積體擾動帶的地質(zhì)特征,測試了其巖土體力學(xué)參數(shù)。堆積體擾動帶結(jié)構(gòu)疏松,孔隙大,滲透性強(qiáng),具有明顯的損傷特性,與原巖有明顯的分界面,一般處于整體極限平衡狀態(tài),在后續(xù)影響因素下,容易沿基巖-覆蓋層界面失穩(wěn)下滑,使用抗滑樁支護(hù)有其獨(dú)特的優(yōu)越性。(2)建立了描述堆積體擾動帶形成過程的損傷本構(gòu)模型。堆積體擾動帶形成的根本原因就是在開挖卸荷作用下,巖土體出現(xiàn)了卸荷損傷。在此認(rèn)識基礎(chǔ)上,基于FLAC~(3D)程序,建立了能夠模擬堆積體邊坡開挖變形機(jī)理的的自定義損傷模型,將軟化后黏聚力表達(dá)為初始黏聚力和塑性應(yīng)變的函數(shù),對依托工程的堆積體擾動帶形成過程機(jī)理進(jìn)行了反演分析,分析結(jié)果顯示考慮損傷軟化的計算模型符合實(shí)際變形特征。(3)基于數(shù)理統(tǒng)計,建立了堆積體擾動帶巖土體在吸水飽和過程中強(qiáng)度折減的模型。結(jié)合現(xiàn)場條件,通過有限元建模,對降雨過程中擾動帶坡體應(yīng)變、位移、塑性區(qū)的發(fā)展變化規(guī)律進(jìn)行了分析;從巖土性質(zhì)、力學(xué)原理及降雨條件等方面對擾動帶坡體穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,探討了其失穩(wěn)機(jī)理;研究了黏聚力、內(nèi)摩擦角、變形模量、泊松比、降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時間及滲透系數(shù)等因素對擾動帶坡體穩(wěn)定性的影響。發(fā)現(xiàn)土體強(qiáng)度參數(shù)是影響其穩(wěn)定性的主要因素。降雨過程中隨著雨水緩慢入滲,土體強(qiáng)度逐漸減小,坡體穩(wěn)定系數(shù)逐漸降低,到一定程度時滑坡將發(fā)生。(4)基于點(diǎn)安全系數(shù)計算理論,研究了堆積體擾動帶支護(hù)中抗滑樁設(shè)計的新方法。點(diǎn)安全系數(shù)的平均值和滑帶的點(diǎn)安全系數(shù)分布曲線的交點(diǎn),稱為分界點(diǎn)。通過研究發(fā)現(xiàn),抗滑樁設(shè)計最優(yōu)樁位位置就是分界點(diǎn)的位置。這樣,可以在數(shù)值計算模型的基礎(chǔ)上,通過點(diǎn)安全系數(shù)的分析,判斷出最優(yōu)樁位,可以使抗滑樁發(fā)揮更大的效果。(5)采用室內(nèi)地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn),對本文所依托的堆積體擾動帶的失穩(wěn)機(jī)理和抗滑樁設(shè)計新方法進(jìn)行了驗(yàn)證,并開展了近一年的現(xiàn)場沉降位移觀測試驗(yàn),結(jié)果表明,基于點(diǎn)安全系數(shù)計算理論的抗滑樁設(shè)計新方法具有較好的指導(dǎo)意義,可以直接在堆積體擾動帶邊坡中進(jìn)行應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU43

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本文編號：2564304