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原文传递顺层岩质边坡稳定性及工程设计研究

论文题名：	顺层岩质边坡稳定性及工程设计研究
关键词：	顺层岩质路堑边坡;工程设计;滑坡;变形破坏模式;预加固支挡结构;模型试验;渝怀铁路
摘要：	随我国基础设施建设步伐的加快，在山区铁路和公路建设中都遇到了大量的顺层岩质路堑边坡稳定问题。过去的工程实践经验表明，顺层岩石路堑边坡是失稳最多、危害最大的一类边坡，给工程建设和生命财产造成了重大的损失。目前，由于对顺层岩质路堑边坡的稳定性特征及工程治理设计方法尚缺乏深入系统的研究，因此，如何分析评价顺层岩质路堑边坡的稳定性，提出合理的设计方案以预防顺层滑坡的发生是摆在路基设计工程师面前的一道棘手的难题。论文以渝怀铁路顺层岩质路堑边坡的工程治理设计为背景，采用多种手段和方法，对顺层岩质路堑边坡的变形破坏机理、稳定性分析计算方法、工程治理设计及施工方法等进行了较为全面系统的分析和研究，主要研究内容如下： (1)以渝怀线大量顺层岩质边坡现场调查资料为基础，在全面总结了我国铁路和高速公路顺层路堑边坡的勘察成果、工程设计特点、工程处理措施和运行经验后，建立了顺层岩质路堑边坡的工程地质分类体系。按岩层倾角大小和地层岩性组合特征，将顺层岩质边坡分为3大类和6个子类。分别阐述了各类边坡的工程地质特征和稳定性特征。 (2)对影响顺层路堑边坡稳定的工程因素和地质因素进行了全面的分析，总结归纳了顺层边坡变形破坏的9种地质模式，即：滑移—拉裂、滑移—压致拉裂、塑流—拉裂、滑移—弯曲、弯曲—拉裂、滑移—剪出、滑移—弯转、顺层滑移和滑劈破坏模式。 (3)对于常见的含有多层软弱夹层的顺层滑移型破坏模式的顺层边坡，推导出了利用能量系数来评价边坡稳定性的机动位移法计算公式；分析总结了工程中常见的滑移—拉裂破坏的3种失稳破坏模式，即逐层失稳、混合失稳和深层失稳破坏模式，在考虑了层面抗剪强度参数随卸荷及风化程度降低的情况后，推导出了滑移—拉裂型3种失稳破坏模式的滑动范围的计算公式。 (4)讨论了顺斜向坡赋存的4种地质状况及其稳定性特征，分析了岩层走向与边坡走向间存在一定夹角时的稳定性，并推导出了不同夹角时滑体受侧向约束情况下边坡安全系数的计算公式。从理论上分析验证了顺层边坡的稳定性随岩层走向与边坡走向间夹角的增加而加大。 (5)通过系列的地质力学模型试验，探讨了顺层路堑边坡开挖后的变形机理，认为顺层路堑边坡多为牵引式失稳破坏。顺层滑移破坏和滑移—拉裂破坏为其主要的变形破坏模式；路堑开挖期间的变形主要受开挖施工的影响，减小开挖对边坡岩体的扰动对保持边坡稳定性有着重要的意义。因此，顺层路堑边坡的开挖应采用锚杆、锚索(桩)、抗滑桩等预加固支挡结构，试验结果表明先加固后开挖的施工方式是治理顺层路堑边坡失稳的最为有效的方法；边坡开挖影响范围随岩层走向与边坡走向之间夹角的增加而减小，而其稳定性则随夹角的增加而提高，当岩层走向与边坡走向之间夹角大于35°时，可将其视为普通边坡进行设计而不需要考虑顺层的影响。 (6)对影响边坡稳定性的力学参数进行了敏感性分析，按敏感性分析结果的重要性排序为：静水压力、内摩擦角、层间粘聚力、岩体容重和开挖坡角。提出了综合采用工程地质类比、区域调查、现场和室内试验等多种手段，并按工程设计和施工阶段的不同，对工程设计中层面抗剪强度参数c、φ值动态确定的原则。 (7)根据论文研究结果和总结国内外顺层边坡工程治理设计的经验，提出了顺层路堑边坡工程设计的十项技术原则，取得了很好的效果。
作者：	白云峰
专业：	岩土工程
导师：	周德培
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文