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原文传递长大顺层边坡渐进失稳机理及首段滑移长度确定的研究

论文题名：	长大顺层边坡渐进失稳机理及首段滑移长度确定的研究
关键词：	岩石力学;边坡稳定性;滑坡;铁路工程;铁路路基
摘要：	现有的顺层边坡推力计算方法是考虑整个滑体计算推力，基于此方法计算长大顺层边坡的推力，得到的下滑力太大，一般支挡建筑物很难满足要求。经调查发现，长大顺层边坡失稳并非整体一次下滑，而是多次分段滑移，这样就可考虑只对首段滑移滑体加固，但此种方法现在还没有理论根据。可见，长大顺层边坡的加固设计不但关系到边坡的稳定和安全，也直接关系到整个工程造价，研究长大顺层边坡的滑移失稳机理及首段滑移长度对确定合理的加固设计方案具有非常重要的意义。本论文对长大顺层边坡滑移失稳过程进行了系统的分析，首次揭示了长大顺层边坡滑移失稳机理，初步建立了长大顺层边坡的首段滑移长度公式，首次提出了基于长大顺层边坡滑移失稳机理的长大顺层边坡加固设计原则，补充完善现有的边坡设计理论。论文遵循“现场调查-理论分析-数值分析-模型试验-现场监测”多种研究手段相结合原则，主要研究内容与研究结果如下： (1)综合考虑顺层边坡的渐进滑移失稳机理与加固难度，从工程的角度将坡长大于100m的顺层边坡定义为长大顺层边坡。 (2)系统分析总结了软弱夹层弹塑性特征、峰残强度特征，结构面摩擦机理、剪切特征，获得了长大顺层边坡的滑面的力学参数特征；对滑面的应力特征进行详细分析，对影响滑面应力集中段长度的各种因素进行分析，包括坡度、坡长、滑体厚度等，揭示了各种影响因素下滑面应力集中段长度的变化规律；根据不同影响因素下滑面应力集中段长度的变化规律，提出长大顺层边坡滑面应力集中段长度的计算公式： Lmax=0.3938α+0.064314L+1.505569H-2.18222α≤35° H≤40m 100m≤L≤1000m(3)设计制作了模拟长大顺层边坡滑移失稳的模型试验装置，通过模型试验模拟了长大顺层边坡破坏形态及其演化过程，深入分析了首次滑移失稳长度与坡长及滑体厚度的关系，得到了长大顺层边坡滑移基本特征，并与滑面应力集中段长度的关系式对比分析，得到了应力集中段长度确定首段滑移长度是合理的，且具有一定的安全度。 (4)通过对五个长大顺层边坡工程实例的地质调查，得到了长大顺层边坡实际的首段滑移长度，实测边坡几何参数，计算得到应力集中段长度，对比分析实际首段滑移长度与应力集中段长度，结果表明，滑面应力集中段长度可作为长大顺层边坡加固设计时加固段的长度。 (5)对长大顺层边坡的设计原则进行了系统深入的研究，初步建立了一套长大顺层边坡的设计原则。该原则分四个阶段：拟开挖坡体稳定性评价阶段；岩体力学参数综合取值阶段；长大顺层边坡分类阶段；长大顺层边坡设计阶段。 (6)首次提出了一种确定长大顺层边坡滑面力学参数的综合集成方法，即通过大剪试验、现场调查反分析、工程类比、规范规定并结合专家经验来综合确定长大顺层边坡滑面参数的方法，确定了综合集成方法中各种方法对滑面力学参数的取值原则。运用该方法得到了宜万铁路主要岩性滑面的力学参数的取值范围。 (7)基于滑面似摩擦角的大小与岩层倾角的关系，初步将长大顺层边坡分为三类：整体稳定、渐进失稳与整体失稳。分析得到了长大顺层边坡支护结构侧向岩石压力计算式，计算式中滑面似摩擦角取滑面残余强度参数。 (8)以宜万铁路巴东车站长大顺层边坡为例，利用本文加固设计原则，对该长大顺层边坡进行了加固设计。通过在此边坡的坡体与支护结构上埋设监测仪器，监测得到了长大顺层边坡的变形规律与应力变化规律；现场监测得到的边坡变形段长度与滑面应力集中段长度基本相符合，符合应力与应变相对应的原则；通过岩体压力与桩体变形反分析首段滑移长度，获得了巴东车站长大顺层边坡的安全度为2.16。表明此时巴东车站长大顺层边坡不但稳定，且具有较大的安全度，证明本文提出的长大顺层边坡加固设计原则是合理的。本文提出的长大顺层边坡加固设计原则具有清楚的理论根据，可用于工程实践。
作者：	胡启军
专业：	道路与铁道工程
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：	2008
正文语种：	中文