详情

原文传递荷载作用下高陡边坡岩体力学行为及桥基位置确定方法研究

论文题名：	荷载作用下高陡边坡岩体力学行为及桥基位置确定方法研究
关键词：	边坡;岩体;力学行为;桥基位置;稳定性;卸荷裂隙
摘要：	高陡边坡桥基位置不仅关系到高边坡的稳定和桥梁的安全，也直接关系到整个桥梁的技术指标和造价。荷载作用下高陡边坡岩体力学行为特征是桥基位置确定及边坡稳定性分析的基础。本论文对高陡边坡岩体在荷载作用下的力学行为特征进行系统的分析，揭示荷载作用下边坡岩体力学行为特征及变化规律，提出基于岩体力学行为分析的高边坡桥基位置设计及边坡稳定性分析方法，补充完善现有设计理论。为了便于数值分析，本论文首先开发了适用于高边坡岩体力学行为以及不连续面力学行为分析的接触有限元程序。对于可视为均质材料的岩体高边坡，对荷载作用下岩体的应力特征和变形特征进行系统分析，对影响边坡岩体力学行为的各种因素进行分析，包括坡度、坡高、荷载强度、桥基位置、桥基宽度、坡型等。揭示了各种影响因素下岩体应力影响范围、坡面岩体应力、桥基位移、基底接触应力等的变化规律。对层状岩体边坡采用横观各向同性连续介质分析方法进行研究，对层面角度、力学参数这两个影响层状岩体边坡力学行为的主要因素进行分析，揭示了层面角度和力学参数对层状岩体边坡力学行为的影响规律，指出层状岩体不均匀应力分布对坡面岩体应力影响最大的层面角度在20°～30°之间，力学参数的差异体现层状岩体应力受层面角度的影响程度。利用接触单元法对高陡边坡中普遍存在的卸荷裂隙的影响进行研究，特别是卸荷裂隙深度、卸荷裂隙与桥基的相对位置等对边坡岩体力学行为的影响进行研究。指出卸荷裂隙深度不及应力影响角范围时可不考虑卸荷裂隙的影响，桥基宜置于卸荷裂隙之后，当桥基置于卸荷裂隙之前时，应考虑荷载对坡面和卸荷裂隙的双重影响。对高陡边坡中存在的长大贯通结构面力学行为特征进行详细分析，根据结构面上的接触应力分布特征确定结构面上各点稳定性系数及整体稳定性系数，提出节理岩体稳定性分析方法，提出荷载作用下岩体边坡潜在破坏面的确定方法。利用岩体强度与应力影响系数的关系确定应力影响系数的安全限值，根据不同影响因素下边坡岩体应力影响范围的变化规律建立高陡边坡桥基位置确定公式，桥基基本距离Sa=0.0309591α1.4823[(1-0.8655B)q]0.6965。考虑岩体质量确定均质岩体高边坡桥基距离Sf=Sα·ksr，层状岩体高边坡桥基距离Sf=Sα·ksφ·ksr。提出特殊情况下桥基位置的确定方法，如折线边坡、存在卸荷裂隙的边坡、存在长大贯通结构面的边坡、低边坡等。以北盘江大桥工程为例，利用本文方法确定桥基位置，并对该桥位下边坡岩体的力学行为特征进行详细分析，对节理岩体抗倾倒和抗滑动稳定性进行检算，结果表明在本文确定的桥位下边坡是稳定的，桥基位置是合理的。利用模型试验、DEM数值分析及现场监测方法对边坡的位移特征及破坏模式进行研究，进一步论证了本论文确定桥基位置的方法是合理的。本文提出的桥基位置确定方法具有清楚的理论根据，用于工程实践，将产生显著的经济效益。
作者：	赵文
专业：	岩土工程
导师：	谢强
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