工程高邊坡病害空間預(yù)測理論及其應(yīng)用.pdf

1、本文從工程地質(zhì)調(diào)查分析入手，首先介紹了邊坡環(huán)境中涉及的有關(guān)研究成果，對邊坡的病害類型和坡體結(jié)構(gòu)進行總結(jié)，在此基礎(chǔ)上闡述了邊坡病害的定性預(yù)測方法；然后從室內(nèi)三軸試驗結(jié)果出發(fā)，推導(dǎo)了相關(guān)的本構(gòu)模型，將理論研究成果應(yīng)用于工程實際，提出邊坡病害的定量預(yù)測方法；最后針對邊坡病害防護工程中的結(jié)構(gòu)坡體壓力和錨索錨固角確定兩個問題，提出了一些解決辦法。論文在理論研究的同時，注重應(yīng)用和試驗驗證，將研究成果應(yīng)用于實際工程，接受實際工程的檢驗。具體研究內(nèi)容如

2、下： (1)在收集整理大量工程實例的基礎(chǔ)上，提出了高邊坡坡體結(jié)構(gòu)基本類型的劃分方案。劃分為6種類型，即基座式坡體結(jié)構(gòu)、層狀坡體結(jié)構(gòu)、似眼球狀坡體結(jié)構(gòu)、塊狀坡體結(jié)構(gòu)、松散破碎體坡體結(jié)構(gòu)及類均質(zhì)體坡體結(jié)構(gòu)。 (2)總結(jié)了高邊坡病害的基本類型，按照病害體的規(guī)模以及病害的發(fā)生機制將邊坡病害劃分為落石、崩塌、錯落、滑坡和傾倒5種基本類型。并按病害的發(fā)育歷史劃分為老病害體復(fù)活和新生邊坡病害兩類，按病害規(guī)模劃分為山體變形、坡體變形、邊

3、坡變形和坡面變形四類。 (3)論述了邊坡病害的影響因素，重點討論了坡體結(jié)構(gòu)對病害的控制作用，以及地下水和工程因素對病害的重要影響。 (4)介紹了高邊坡病害預(yù)測的地質(zhì)力學方法，分為結(jié)構(gòu)面地質(zhì)力學調(diào)查分析和基于極限穩(wěn)定斜坡判斷的宏觀地質(zhì)判斷法。分別從邊坡地貌形態(tài)分析、結(jié)構(gòu)面地質(zhì)力學調(diào)查分析和結(jié)構(gòu)面地質(zhì)力學配套分析三個方面論述了高邊坡結(jié)構(gòu)面地質(zhì)力學調(diào)查分析在病害預(yù)測中的具體應(yīng)用。從極限穩(wěn)定邊坡的判斷方法、極限穩(wěn)定邊坡產(chǎn)生的地段

4、和極限穩(wěn)定邊坡的構(gòu)造成因三個方面論述了高邊坡病害空間預(yù)測的宏觀地質(zhì)判斷法。 (5)在總結(jié)已有邊坡滑面確定方法的基礎(chǔ)上，提出了定點法確定邊坡滑面的新方法，該方法綜合了地質(zhì)工程師的經(jīng)驗判斷和滑面隨機搜索技術(shù)，在判斷存在老滑面的邊坡是否可能產(chǎn)生新生滑面方面具有較強的實用意義。 (6)以定點法為基礎(chǔ)，進一步提出了抗滑樁合理位置的確定方法，該法首先假定一系列的抗滑樁設(shè)置位置，然后逐一核算各設(shè)樁位置的定點安全系數(shù)，定點安全系數(shù)大于設(shè)

5、計安全系數(shù)的點為合理的設(shè)樁位置，然后綜合考慮滑坡推力大小及樁身尺寸綜合確定最佳設(shè)樁位置；結(jié)合張家坪滑坡的工程實例，進一步介紹了定點法在確定邊坡防護結(jié)構(gòu)選型中的應(yīng)用，并提出了邊坡病害整治設(shè)計中的兩個原則，即：定點安全系數(shù)小于設(shè)計安全系數(shù)的坡段必須設(shè)置工程措施，工程措施最高點以上坡段的定點安全系數(shù)必須大于設(shè)計安全系數(shù)。 (7)在前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合常見軟巖的三軸試驗全應(yīng)力應(yīng)變曲線特征，推導(dǎo)了基于Mohr-Coulomb準則的巖

6、石損傷統(tǒng)計本構(gòu)關(guān)系，該本構(gòu)模型能較好的擬和各種圍壓下的軟巖三軸試驗全應(yīng)力應(yīng)變曲線。 (8)在坡體位移場和應(yīng)力場分析的基礎(chǔ)上，提出了一種新的計算坡體內(nèi)滑帶單元質(zhì)點安全系數(shù)的方法。滑帶單元質(zhì)點的點安全系數(shù)與失穩(wěn)滑動時的位移矢量方向有關(guān)，將單元應(yīng)力在單元位移矢量方向上分解，按照傳統(tǒng)的安全系數(shù)的定義方法計算質(zhì)點的點安全系數(shù)。 (9)以FLAC3D程序為平臺，利用其強大的內(nèi)嵌FISH語言，開發(fā)了基于其內(nèi)部Mohr-Coulomb模

7、型的應(yīng)力修正接口程序，將前面推導(dǎo)的損傷統(tǒng)計本構(gòu)模型應(yīng)用于數(shù)值計算中，并結(jié)合強度折減法確定邊坡失穩(wěn)時的滑面位置。綜合滑帶質(zhì)點安全系數(shù)的定義方法和滑面確定方法，不僅可以預(yù)測邊坡可能失穩(wěn)的最終滑面位置和整體安全系數(shù)，通過分析邊坡在不同變形階段的應(yīng)力場特征，還可以確定滑面點安全度的動態(tài)演化過程，從而判斷邊坡的病害失穩(wěn)機制，指導(dǎo)工程設(shè)計。通過具體的工程算例，驗證了該方法的可行性。 (10)在詳細論述邊坡病害預(yù)測的四種方法的理論聯(lián)系的基礎(chǔ)上

8、，建立了高邊坡病害空間預(yù)測的理論框架，并論述了各種方法的具體實施步驟，通過工程實例介紹了高邊坡病害空間預(yù)測理論的具體應(yīng)用。 (11)通過大型地質(zhì)力學模型試驗，不僅預(yù)測了具體工點兩類常見坡體結(jié)構(gòu)的病害發(fā)展規(guī)律，解決了工程實際問題，而且和理論計算結(jié)果相對應(yīng)，驗證了病害預(yù)測理論計算方法的有效性。 (12)以定點法為基礎(chǔ)，提出了抗滑樁滑坡推力分布形式的理論計算方法，該方法不僅可以考慮不同的滑體性質(zhì)，還同時考慮了不同的坡體幾何形態(tài)