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考虑软化效应的软岩边坡稳定性研究
| 论文题名： | 考虑软化效应的软岩边坡稳定性研究 |
| 关键词： | 软岩边坡;降雨入渗;软化效应;稳定性分析 |
| 摘要： | 软岩是一种特殊的岩石介质,具有可塑性、流变性、易扰动性、膨胀性、崩解性等工程特性,由于软岩的脆弱性和特殊性,使得其边坡的稳定性难以控制。同时软岩多为水敏性岩石,遇水后其物理性质会发生很大变化,水对软岩的软化效应是导致软岩边坡变形失稳的重要原因。 本文结合汝郴高速沿线某软岩边坡软化试验成果,采用基于Hoek-Brown准则的方法研究了软岩软化规律。应用有限元软件Geo-studio(seep)和有限差分软件FLAC3D分析了降雨条件下边坡中孔隙水压力的存在及暂态饱和区内岩体物理力学参数的变化共同作用下,边坡的破坏模式及稳定性在空间和时间上的演化规律。并采取了一定的对照支护措施,来为软岩边坡失稳的预测和采取合理的支护措施提供参考。研究得出的主要结论如下: (1)根据岩体的饱和与非饱和状态的差别,提出软岩在不同含水状态下,其软化规律存在一定差异,因此需要采用不同的数学关系式进行描述。非饱和状态主要考虑含水率的变化对软岩强度的影响;饱和状态主要考虑岩石浸水时间对软岩强度的影响。在一定条件下,特别是非饱和状态下岩体的软化规律采用三阶多项式对试验结果进行描述,相比之前大多数学者推荐采用的指数关系,其拟合结果精度更高。 (2)随着降雨持续时间的增长,边坡内基质吸力降低明显,在边坡表层形成较大面积的暂态饱和区;边坡在多种因素作用下,表层受降雨影响区域出现了张拉及剪切塑性区,且塑性区面积与降雨入渗深度呈线性关系。与此同时,在降雨过程及降雨停止后一段时间内边坡的安全系数都在逐渐降低。 (3)基于软岩边坡在降雨作用下表现出浅层滑移的特点,受降雨影响的软岩边坡只需进行浅层支护即可保证其受降雨影响区域在多种因素影响下的稳定性。通过不同长度锚杆支护效果的对比,认为考虑降雨影响的软岩边坡采用10米全长注浆锚杆对其进行浅层支护能够取得即安全又经济的支护效果。 (4)本文提出的降雨条件下软岩边坡稳定性分析方法既能考虑到渗流作用下坡体内孔隙水压力的变化对边坡稳定性的影响,又能将软岩遇水后的软化效应在边坡稳定性计算中做较好体现。为分析降雨条件下的软岩边坡稳定性提供了一种新的方法。 |
| 作者： | 杨晴霞 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 付宏渊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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