發(fā)布時間：2017-10-16 21:13

  本文關鍵詞：黃土高填方邊坡失穩(wěn)機理和臨災預警判據(jù)研究

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【摘要】：大型工程項目在我國黃土丘陵地區(qū)的開展日益增多,為了在有限的空間得到足夠的可利用面積,通常需要挖山填溝造地形成了大量單級高度40~50m的高填方邊坡,但是填方邊坡材料較為復雜,力學性質(zhì)差異較大,施工壓實度控制難度大,不同坡段的碾壓遍數(shù)、碾壓速度、碾壓厚度和含水率均不一致,且從而使高填方邊坡變形破壞成為黃土地區(qū)最危險的地質(zhì)活動之一,其嚴重影響黃土地區(qū)的經(jīng)濟建設和城市化進程。本文以國內(nèi)某高填方邊坡為研究對象,其最大高度超過40m,以錨拉樁板墻和加筋擋土墻聯(lián)合支擋,結合野外調(diào)查和勘察資料,了解研究區(qū)的地質(zhì)概況與基本特征;依據(jù)室內(nèi)試驗,掌握填方區(qū)工程地質(zhì)條件,建立填方加載邊坡地質(zhì)結構模型;通過研究區(qū)高填方邊坡回填加載支擋結構變形與監(jiān)測分析,研究抗滑樁、樁間板變形機制;根據(jù)力學理論和借助數(shù)值分析高填方坡體加載過程力學-變形響應特征分析,從而對高填方邊坡變形破壞演化與失穩(wěn)機理進行剖析,最后根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù),運用變形-時間的變形曲線特征和切線角理論,建立高填方邊坡變形破壞動態(tài)預報體系,主要研究主要成果如下:(1)通過對室內(nèi)非飽和土實驗研究得出抗剪強度參數(shù)粘聚力和內(nèi)摩擦角隨含水量的增通過曲線y=0.2225x~2-15.422x+270.12和y=-0.0142x~2+0.2673x+29.03擬合,兩者基本呈拋物線型變化趨勢;而抗剪強度參數(shù)內(nèi)摩擦角和粘聚力隨基質(zhì)吸力的變化則經(jīng)過擬合基本呈現(xiàn)出y=0.0488x+23.04和y=0.04775x+0.827線形遞增的趨勢,而粘聚力的增幅與基質(zhì)吸力之差的比值即是非飽和土的抗剪參數(shù)bf=25.33°。(2)基于壓力板儀實驗測出的土水特征曲線提出非飽和土體的新的強度公式,通過與非飽和土實驗所得的抗剪強度與其他公式和本文提出的新強度公式進行誤差對比分析,誤差較其他公式小,為非飽和土的強度分析提供理論依據(jù)。(3)樁間板主要發(fā)育擠張裂縫,裂縫從下部產(chǎn)生,往上部延伸;縫寬達到3mm(可直接觀測到)以上的裂縫占總條數(shù)比例隨工期不斷增加,最終在樁板墻中部形成一道 破裂線‖;同時每塊擋土板的裂縫由中部產(chǎn)生往兩側(cè)擴展;(4)樁體上表現(xiàn)主要為鼓脹裂縫和剪扭裂縫,在支護區(qū)的中部鼓脹裂縫始于外表面,向左右兩側(cè)延伸,寬度0.2~1.04mm,幾乎呈閉合狀態(tài),裂縫稍有傾斜基本水平,呈波狀型,內(nèi)無填充,也基本上為 中部寬兩邊窄‖的羽狀鼓脹裂縫,外側(cè)與左右連通的水平鼓脹裂縫基本上集中在距地面1.5~2.0m的樁體錨頭附近,在左側(cè)延伸稍短,主要是由于剪力和彎矩的共同作用下會造成懸臂段樁身產(chǎn)生 危險截面‖,截面以鼓脹裂縫形式表現(xiàn)出形變,當該截面所受外力超過其混凝土彈性形變量時,樁體會產(chǎn)生彎曲變形甚至破壞;(5)現(xiàn)場采用IBIS-L系統(tǒng)監(jiān)測技術對A1區(qū)支護結構的變形進行實時監(jiān)測。對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析,生成的位移云圖反應出A1區(qū)支護結構表現(xiàn)出明顯的 區(qū)域特性‖,位移增量較大的區(qū)域在支護區(qū)中部 圓弧‖區(qū),即50~67#抗滑樁段,其次為68~78#抗滑樁段,位移增量相對較小的區(qū)域為20~49#抗滑樁段。(6)邊坡在降雨過后產(chǎn)生的位移增量,在降雨初期和土體初始的含水率、滲透系數(shù)有很大的關系。初次大規(guī)模降雨入滲,降雨強度往往小于坡體的入滲率,使得雨水幾乎全部入滲到土體內(nèi),隨之的降雨延時效應也就比較不明顯,往往在降雨過后的十幾個小時內(nèi)開始出現(xiàn)位移增長,并很快到達最大值。(7)根據(jù)高填土邊坡支擋的微變特征和破壞特征分析,可將高填方邊坡變形破壞的形成和演化可以概括為 蠕滑—滑移—潰滑‖;(8)通過長期監(jiān)測,黃土高填方支擋邊坡蠕滑拉裂階段的最大變形速率為0.049mm/h,而在滑移拉裂階段的變形速率為2.01mm/h,而高填方支擋邊坡蠕滑拉裂轉(zhuǎn)化為滑移拉裂的臨界變形值則為0.89mm/h;(9)根據(jù)支擋結構的產(chǎn)生的累計變形監(jiān)測曲線的切線角變化和變形加速曲線的特征分析,構建高填方邊坡動態(tài)破壞體系,研究表明切線角大于75°,加速度由0 mm/h~2劇增到8.9mm/h~2時作為高填方邊坡失穩(wěn)判據(jù)。
【關鍵詞】：黃土 高填方邊坡 IBIS-L監(jiān)測 數(shù)值模擬 失穩(wěn)機理 失穩(wěn)判據(jù)
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU444
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 研究意義及選題依據(jù)11-12
• 1.1.1 研究意義11
• 1.1.2 選題依據(jù)11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 高填方邊坡研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 滑坡形成機理研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 邊坡監(jiān)測和臨災預警研究13-14
• 1.3 研究內(nèi)容及技術路線14-17
• 1.3.1 研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 技術路線15-17
• 第2章 區(qū)域工程概況及地質(zhì)概況17-23
• 2.1 工程概況17-18
• 2.2 地形地貌18-19
• 2.3 地層巖土性質(zhì)19
• 2.4 地質(zhì)構造19-20
• 2.4.1 區(qū)域地質(zhì)構造19-20
• 2.4.2 新構造運動及地震20
• 2.5 水文和氣象條件20-21
• 2.6 不良地質(zhì)現(xiàn)象和凍土深度21-23
• 第3章 高填方邊坡土體物理力學特性研究23-52
• 3.1 原始邊坡巖土體結構分布特征23-24
• 3.2 高填方區(qū)域土體物理力學特性24-29
• 3.2.1 高填方區(qū)黃土的基本物理性質(zhì)指標24-25
• 3.2.2 高填方區(qū)黃土濕陷性評價25-27
• 3.2.3 高填方區(qū)黃土壓縮性性評價27-28
• 3.2.4 填方填料性質(zhì)28-29
• 3.3 填方土體的滲透性29-32
• 3.3.1 基于GDS的飽和土三軸滲透試驗29-30
• 3.3.2 滲透系數(shù)的影響因素分析30-32
• 3.4 飽和黃土力學特性研究32-37
• 3.4.1 應力應變關系曲線分析32-34
• 3.4.2 飽和黃土參數(shù)性質(zhì)分析34-37
• 3.5 非飽和黃土的力學特征研究37-50
• 3.5.1 土水特征曲線的試驗研究38-42
• 3.5.2 非飽和土體的滲透性42-44
• 3.5.3 非飽和土體的強度特征44-50
• 3.6 本章小結50-52
• 第4章 高填方邊坡回填加載支擋結構變形與監(jiān)測分析52-74
• 4.1 高填方邊坡支護方案52-53
• 4.2 黃土高填方邊坡回填加載支擋結構變形53-59
• 4.2.1 黃土高填方邊坡支擋結構沉降53-55
• 4.2.2 黃土高填方邊坡支擋結構樁體變形55-57
• 4.2.3 黃土高填方邊坡支擋結構樁間板變形57-59
• 4.3 高填方邊坡支擋結構變形監(jiān)測59-63
• 4.3.1 IBIS-L地形微變遠程監(jiān)測目的及原理59-63
• 4.3.2 IBIS-L系統(tǒng)組成63
• 4.4 黃土高填方邊坡微變監(jiān)測特征分析63-73
• 4.4.1 監(jiān)測過程及儀器參數(shù)設定63-64
• 4.4.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理64-66
• 4.4.3 研究區(qū)域位移變化和不同部位監(jiān)測點位移變化分析66-69
• 4.4.4 高填方邊坡支擋結構微變與降雨的關系69-73
• 4.5 本章小結73-74
• 第5章 高填方邊坡變形破壞演化與失穩(wěn)機理研究74-119
• 5.1 高填方坡體加載過程力學-變形響應特征分析76-96
• 5.1.1 高填方坡體模型的建立及參數(shù)的選取77-80
• 5.1.2 高填方坡體加載過程變形響應特征分析80-87
• 5.1.3 高填方坡體加載過程支護體系力學響應特征分析87-96
• 5.2 影響高填方邊坡穩(wěn)定性的因素分析96-107
• 5.2.1 原始邊坡的地形地貌的影響96
• 5.2.2 填方土體壓實度的影響96-103
• 5.2.3 肆意加載和不當施工的影響103-105
• 5.2.4 降雨的影響105-107
• 5.3 高填方邊坡變形破壞演化107-117
• 5.3.1 加載初期坡體產(chǎn)生蠕滑拉裂107
• 5.3.2 沿滑移面產(chǎn)生滑移拉裂107
• 5.3.3 高填方邊坡整體失穩(wěn)107-117
• 5.4 高填方邊坡變形破壞機理分析117-118
• 5.5 本章小結118-119
• 第6章 高填方邊坡臨災預警判據(jù)研究119-128
• 6.1 高填方邊坡變形-時間曲線特征與臨災預警值確定119-124
• 6.1.1 高填方邊坡變形演化曲線的特征120
• 6.1.2 高填方支擋邊坡臨災判識研究120-124
• 6.2 高填方邊坡預警級別的劃分124-125
• 6.3 高填方邊坡動態(tài)破壞體系構建125-127
• 6.4 本章小結127-128
• 結論128-130
• 致謝130-132
• 參考文獻132-136
• 攻讀碩士期間取得成果136

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本文編號：1044927