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原文传递风化岩边坡开挖损伤灾变规律与锚固优化设计方法研究--以深汕大道路堑边坡分析为例

论文题名：	风化岩边坡开挖损伤灾变规律与锚固优化设计方法研究--以深汕大道路堑边坡分析为例
关键词：	城市道路;风化岩边坡;施工开挖;锚固优化
摘要：	近些年来，随着城市道路的飞速发展，不可避免的出现风化岩高陡路堑边坡，而风化岩土体结构强度低，易发生分解、崩塌和堆积，故随着开挖深度增大，迫切需要对其稳定性问题进行研究。本文基于深汕大道K2+300～K2+460段风化岩路堑边坡为研究对象，分析研究风化岩边坡开挖及服役过程中的稳定性，并针对易发生失稳的部位进行锚固优化设计，以及运用MidasGTSNX有限元软件讨论路堑边坡的应力场、位移场和塑性区的演化规律;根据饱和一非饱和理论，开展风化岩路堑边坡在暴雨工况下,路堑边坡渗流场、应力场、位移场和塑性区的演化规律。得出以下主要研究成果: 　　（1）根据现场勘探情况及室内试验并结合基本工程概况，对深汕大道风化岩路堑边坡进行水文、地质等条件的总结分析，确定其物理力学研究参数。　　（2）对风化岩路堑边坡开挖设计三种开挖方案，施加两种工况，通过对各方案进行数值模拟，对比分析开挖过程中的应力场、位移场、塑性区及稳定性演化规律。得到以下成果:①开挖过程各级边坡的应力均不断减小，坡体应力状态由受压转变为受拉，边坡受竖向应力影响相对较小，受水平应力影响较大;②各台阶位移在开挖过程中均逐渐增大，且伴随着地表隆起现象，部分区域由负向位移转为正向位移;③在暴雨工况下，随着时间的推移，边坡内部含水量增大，路堑边坡逐渐趋于欠稳定状态;④各开挖台阶的塑性区不断扩张发展，稳定性也随之降低。　　（3）根据动力增载位移响应比基本理论，将路堑边坡的开挖过程作为动力增载过程，以开挖过程中的动力变化值作为增载参数，以动力变化引发的位移变化值作为位移响应参数，建立风化岩路堑边坡在开挖条件下的动力增载位移响应比评价模型。结论表明:①稳定系数与动力增载位移响应比具有良好的负相关关系，据此针对上部为覆盖层或稳定性较下部岩土层差的风化岩岩质边坡，通过对各设计方案进行多方面的稳定性对比分析，采用方案2上缓下陡的折线形开挖方式进行开挖，动力增载位移响应比最小、稳定性系数最大;②塑性区为边坡监测点局部稳定性系数小于稳定性系数的部分，边坡临界滑移面为连接每排监测点内出现动力增载位移响应比极值点的平滑曲线。　　（4）依据条分法原理详细论述了预应力锚杆锚固优化设计所需要确定的参数，并提出优化后的设计方案。将原设计支护方案与锚固优化设计方案进行数值模拟，分析对比两个方案的稳定性变化。在暴雨工况下，锚固优化设计方案能够使路堑边坡达到有效稳定状态，且与原始支护方案相比位移较小。比较正常和暴雨工况下的安全系数,从路堑边坡服役使用角度来看，两种方案皆能满足规范要求。从经济角度来看，锚固优化设计方案的经济成本更低。
作者：	孟凡迪
专业：	土木水利
导师：	贺可强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	青岛理工大学
学位年度：	2023