【摘要】：隨著國家“十二五規(guī)劃”及“西部大開發(fā)戰(zhàn)略”的深入進行,我國公路建設規(guī)模得到了飛速發(fā)展。而因國民經(jīng)濟均衡發(fā)展以及迫切解決經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的交通“瓶頸”問題的需要,山區(qū)公路逐漸成為我國公路建設的重點和主戰(zhàn)場。然而,受山區(qū)氣候、地質地貌類型以及生態(tài)環(huán)境條件的限制,山區(qū)公路的橋隧開挖工程規(guī)模及其數(shù)量會遠遠高于一般公路建設項目,而這些橋隧開挖工程因工作需要難以避免的要產(chǎn)生大量的棄土、棄渣。因此,在山區(qū)進行公路建設時需要設置眾多的棄土場來處置開挖工程產(chǎn)生的棄土棄渣。然而,我國至今尚未建立科學的、成體系的棄土場選址規(guī)劃和穩(wěn)定性評價標準,因而導致在工程實施過程中,棄方處置的隨意性很大,由此引發(fā)了一系列問題。如水土流失、滑坡、泥石流等次生災害問題。近年來這些事故頻繁發(fā)生,已引起國家有關部門和社會的極大關注。 以上述問題為出發(fā)點,本文以宜(宜昌)-巴(巴東)高速公路棄土場為研究對象,通過現(xiàn)場調研、資料搜集、試驗分析、遙感圖像分析、GIS空間分析、顆粒流理論、有限差分數(shù)值模擬技術及理論解譯等多種相互耦合的方法,進行棄土場選址規(guī)劃技術研究、棄土場渣體參數(shù)反演以及特殊因素對棄土場的穩(wěn)定性影響研究。本文具體開展以下內容的研究： (1)在綜合考慮經(jīng)濟因素、地形地貌條件、環(huán)境因素的基礎上,基于遙感圖像處理技術和GIS空間分析技術實現(xiàn)了棄土場選址規(guī)劃。同時,課題中運用以上技術進行棄土場選址示例分析,示例證明應用基于遙感圖像處理技術和GIS空間分析技術的選址技術選出的棄土場區(qū)位與傳統(tǒng)選址規(guī)劃方法選出的區(qū)位相比,更加科學、合理的,具有更為重要的應用意義。 (2)土體的力學參數(shù)作為土體強度的重要參數(shù),對評價土體強度、穩(wěn)定性具有重要意義。而不同級配條件下的土體作為一種復雜土體材料,其力學參數(shù)具有很大的差異性,為了能夠更快、更準確的反演計算出不同級配下的土體的力學參數(shù),本文基于顆粒流方法對由不同級配下土體材料的三軸剪切試驗進行顆粒流數(shù)值模擬,建立不同級配下的土體材料的數(shù)值模擬試驗方法,并將模擬結果與實驗室實測試驗結果進行了對比分析.結果表明,顆粒流模擬結果與實測試驗結果具有較高的相似性,且兩者應力應變規(guī)律幾乎一致,從而驗證了數(shù)值模擬模型的正確性,可基于此模型建立評價和預估混合土體材料的的模擬試驗方法。 (3)爆破作為一種后期外部動力學荷載,對棄土場的穩(wěn)定性有著極為重要的影響,而當前針對爆破動力荷載對棄土場穩(wěn)定性的研究較少。為彌補該方面空缺,本文考慮爆破的地震效應,采用Ansys/Lesdyna有限元模擬技術反演出研究范圍的爆破動力荷載強度,并根據(jù)實測爆破監(jiān)測數(shù)據(jù)對反演出的爆破動力荷載進行校正,在此基礎上,建立有限差分棄土場數(shù)值模擬模型,并將校正后的爆破動力荷載強度作為模型動力荷載邊界,分別計算出邊坡在施加動力荷載邊界前后的穩(wěn)定性,從而進一步評價爆破動力荷載對棄土場的穩(wěn)定性影響,研究結果可為解決棄土場動力荷載問題提供一定的參考。 (4)采用嵌入式有限差分法二次開發(fā)技術實現(xiàn)基于改進多因素強度有限差分折減法的棄土場在降雨條件下的穩(wěn)定性算法,并通過該算法對不同降雨入滲深度下棄土場邊坡的變形失穩(wěn)規(guī)律進行數(shù)值模擬,并與室內相應的人工降雨模型試驗進行對比分析,得出了不同降雨入滲深度對非飽和棄土場邊坡的穩(wěn)定性和滑動面變化特征的影響規(guī)律。 本文所獲得的研究成果對于完善高速公路棄土場選址規(guī)劃及穩(wěn)定性分析方法、減少棄土場次生災害、加強對棄土場的合理利用,具有積極的指導作用。
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【學位授予單位】：中國地質大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：U415;TU43

【參考文獻】

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本文編號：2378517