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    反倾岩质边坡框架锚固结构动力响应试验研究

  • 上传人: 娟**
  • 文档编号:18789488
  • 上传时间:2018-12-06
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    1、法,在地震工程的理论研究和工程实际得到广泛的应 0 引 言 用。基于此,本文采用振动台试验研究,分析在不同 1 2地震烈度、地震类型及泥化夹层含水量变化等因素作 汶川地震公路支挡结构震害调查表明,边 用下锚索(杆)支护结构拉筋轴力的动力特性。 坡框架锚固体系震害主要分为传力主体震害、框架 震害以及坡面承载力和坡面防护问题,其最终的影 1 振动台试验 响因素都是锚杆的锚固力或锚索预应力的损失,从 3 1.1 振动台概况 而影响防护工程的效果。赖杰等通过FLAC3D建 本次试验在中国核动力研究设计院振动台试验 立了一个预应力锚索支护边坡模型,研究了地震作 4 大厅进行,试验设备为6自由度(沿3轴平。

    2、动和绕 用下边坡动力响应,叶海林等通过振动台试验研 3轴转动)6m6m地震模拟试验台,主要包括如下 究了预应力锚索支护岩质边坡在地震作用下的动力 特性:台面最大负载 600kN,水平向最大位移 响应。目前,对静力下边坡预应力锚索计算方法和 150mm,垂直向最大位移100mm,满载时水平向 预应力损失研究较多,但是地震作用下预应力锚索 最大加速度1g,垂直向0.8g,空载时水平向最大加 抗震性能的研究很少,且边坡预应力锚索地震动力 速度3g,垂直向2.6g,频率范围在0.180Hz。响应研究很少涉及预应力锚索的动力特性,有关地 震作用下边坡预应力锚索动力响应、失效模式、抗1.2 相似设计 模型。

    3、试验中反倾岩质边坡分级支护,底部采用 震设计研究几乎空白,有待进一步深入的研究。 预应力锚索抗滑桩,上部第一级边坡采用预应力锚 振动台试验是实验室重现地震作用的重要手 索框架结构,坡率为1:0.5,第二级边坡为锚杆框架段,由于产生的地震地面运动以及对结构物的作用 比较接近实际,因此是研究支护结构在地震作用下支护结构,坡率为1:0.75,边坡由预制的模块(重 破坏机理、破坏模式、评价结构抗震能力的重要方晶石:砂子:石膏:水=1:0.2:1:0.2的比例搅拌压实制 反倾岩质边坡框架锚固结构的动力响应试验研究 1,22 马洪生 付 晓 (1. 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 四川成都 610。

    4、041; 2. 西南交通大学土木工程学院 四川成都 610031) 【摘 要】本文设计并完成了1:30尺寸的含泥化夹层的公路反倾岩质边坡振动台模型试验,研究了EL Centro地震波、汶川-清平波和人工波作用下,预应力锚索(杆)拉筋轴力的动力响应规律。研究结果表 明:泥化夹层饱水后,不同高程处拉筋轴力的地震动力响应值均大于泥化夹层饱水前;拉筋轴力的最大值并 不是随着输入地震波峰值的增加而单调递增的,在汶川波激振下,当PGA=0.3g时达到峰值;拉筋预应力的 损失值随着高程的增加而增大,随着输入地震波峰值的增加而有收敛趋势。 【关键词】反倾边坡;振动台试验;预应力锚索;轴力 【中图分类号】TU4。

    5、58 【文献标识码】A 【收稿日期】2015 07 20 【作者简介】马洪生(1974-),男, 山东邹平人, 硕士研究生,高级工程师,主要从事公路工程地质及岩土工程勘察设 计工作。 - 1:1.1 1:1.25,一级边坡级高 8m,设一级平台宽 5 花岗岩残积层路堑边坡稳定性分 2m,坡面喷播植草防护。 边坡高度 13m H 25m,按二三级设 析及防护措施 坡,边坡坡率 1:1.1 1:1.25,一、二级边坡级高 5.1 边坡稳定性分析 810m,设一或二级平台,平台宽23m,坡面 从前面统计表看,花岗岩残积层的抗剪强度指 设土钉墙+喷播植草防护,如图2所示。 标凝聚力c 、内摩擦角 普遍。

    6、较高,说明该类土具 kk 有粘性土及砂性土共同特点,边坡开挖时,坡率大 多可以放陡,但长期暴露,在地表水冲刷和雨淋作 用下,又常常会失稳。这是由残积层的特性决定 的,由于残积层边坡中存在大量的原生、次生结构 面,使土质不均一和各向异性,雨淋冲刷后,在土 质边坡中经常会产生沿原生、次生结构面滑动情 况,结构面对边坡稳定性起决定性作用。 通过调查,边坡失稳的原因总结如下: (1)沿原生不利结构面产生破坏; (2)因边坡开挖面大,气候、气温变化,沿 风化裂隙等次生结构面产生破坏; 边坡高度 H 25m者,按三四级设坡, (3)按c 、 计算设计的边坡太陡,沿圆弧 kk 一、二级边坡高各10m,边坡坡。

    7、率1:0.751:1,设 形滑动面产生破坏; 锚杆、锚索框架梁+客土喷播植草防护,设置边坡 (4)坡面防护、绿化不及时,长期暴露、雨 平台及碎落台宽各 2 3m。三、四级边坡高各 淋冲刷产生破坏; 8m,边坡坡率1:1.251:1.5,坡面挂三维网喷播植 (5)施工不规范产生破坏。 草防护,如图3所示。 实际施工中,边坡的失稳,常常是几种因素综 合作用产生的,其中沿不利结构面破坏为主。 沿原生结构面破坏特征:这类边坡失稳,以滑 动为主,与边坡高度没有直接关联,而是取决于结 构面、开挖面的空间组合关系及结构面的强度,边 坡失稳后的滑动面(结构面)光滑、平整,结构面 上常见几毫米的高岭土,贯通性好。

    8、,滑体整体性 好,且多在降雨后产生滑动。 沿次生结构面破坏特征:边坡失稳以坍塌为 主,无明显滑动迹象,破坏面近直立、光滑,坍塌 高度一般510m,整体性好,每次清除后常会出现 二次坍塌,且多在开挖暴露时间长,雨季产生。 对于局部分布的高液限土残积土边坡,一般坡 5.2 边坡防护措施率不陡于1:1.75,设置平台宽度不小于3m。如地形陡 (1)设计时选择合理的坡率,在勘察中,通 峻,不适宜放坡或不经济,采用锚杆等加固措施。 过取样试验分析,结合区域内既有国、省道的坡 (2)设计时必须重视对花岗岩残积土路堑边 率,尽量控制土质边坡总高度30m,确定了在对 坡的防护措施设计,施工中做到边施工边防护,。

    9、尽 边坡采取防护措施后的稳定坡率为:可能减少边坡暴露面和暴露时间,避免产生工程滑 边坡高度H13m,按二级设坡,边坡坡率坡。 (下转第25页) 图2 路堑边坡防护图a 图3 路堑边坡防护图b 果园 坡积土(粉质粘土) 残积层(砾质粘土) 土钉墙+客土喷播植草防护土钉墙+客土喷播植草防护 强-中风化粗粒花岗岩层 节N58 E/79 SE(75.3 ) 节N35 W/80 NE(74.5 ) 节N50 W/25 SW(10.9 ) 0.7515.000.75 10.00 土钉墙+喷播植草防护 1:1.25 1:1 挂三维网喷播植草 挂三维网喷播植草 树林 坡积土(粉质粘土) 锚索框架梁内客土喷播植。

    10、草 果园 锚杆框架梁内客土喷播植草 0.7515.250.75 10.00 1:0.75 1:1 1:1.25 23 残积层 (砾质粘土) 8.00 8.00 1:1.5 节N48E/55 SE(53 ) 节N50W/87 NE(79 ) 强-中风化粗粒花岗岩层 西南公路2015年第4期西南公路 67 2.1 输入地震波类型及峰值的影响 选取泥化夹层饱水后输入地震波峰值为0.1g、 0.21g、 0.3g、 0.4g的 EL波、 WC波和 M波来比较 拉筋轴力变化的差异性。原型边坡支护结构中预应 力锚索抗滑桩的张拉锁定值为450kN,预应力锚索 框架梁支护结构中锚索的张拉锁定值为270kN,该。

    11、 节中锚索轴力的大小均为换算到原型后的数值。试 验结果如图7图9所示。 (1)在输入地震波峰值为0.1g时,三种类型 地震波作用下L1的轴力增加值比较接近,随着输入 地震波PGA的增加,锚索轴力的动力响应值在人工 波激振下最大,EL波最小。在WC波和EL波激振 下,锚索预应力的损失值随着输入地震波PGA的增 加基本呈线性递减关系,且WC波的直线斜率小于 EL波,M波作用下锚索预应力损失值介于两者之 间;在输入地震波PGA0.21g时锚索预应力的损 失值相对较小,随着输入地震波PGA的增加锚索预 应力损失值明显增大,尤其是PGA=0.4g时的EL地 震波作用下其预应力瞬时损失值达到43.9%。 。

    12、(2)在WC波激振下,L3的拉筋轴力增长值 随着输入地震波 PGA的增加基本保持不变,在 EL波激振下呈线性增长关系。锚索预应力的损失值 随着输入地震波PGA的增加而增加但有收敛趋势, 在EL波激振下的预应力损失值最大,WC波激振下 最小。 (3)在输入地震波PGA0.3g时,L4的轴力 随着输入地震波峰值的增加呈线性增长关系,直线 斜率在EL波激振时最小,WC波激振时最大。 2.2 泥化夹层含水量的影响 泥化夹层饱水前、后的地震响应试验结果如图 10图12所示。 (a)锚索轴力最大值 (b)锚索轴力最小值 图7 L1测点的动力响应 (a)锚索轴力最大值 (b)锚索轴力最小值 图8 L3测点的。

    13、动力响应 图9 L4测点的锚杆轴力最大值动力响应 (a)锚索轴力最大值 700 600 500 4000.1 0.2 0.3 0.4 锚索轴力最大值(kN) 激振加速度峰值(g) WCEl CentroM 500 400 300 200 锚索轴力最小值(kN) 0.1 0.2 0.3 0.4 激振加速度峰值(g) WCEl CentroM 400 350 300 250 锚索轴力最大值(kN) 0.1 0.2 0.3 0.4 激振加速度峰值(g) WCEl CentroM 300 200 100 0 锚索轴力最小值(kN) 0.1 0.2 0.3 0.4 激振加速度峰值(g) WCEl Cen。

    14、troM 300 200 100 0 锚杆轴力最大值(kN) 0.1 0.2 0.3 0.4 激振加速度峰值(g) WCEl CentroM 700 600 500 400 锚索轴力最大值(kN) 0.1 0.2 0.3 激振加速度峰值(g) 泥化夹层饱水后泥化夹层饱水前 成)分层砌筑而成。试验模型内部预设6个泥化夹 层,内部预埋小直径PVC管用于对泥化夹层进行注 水,其材料由野外某场地岩质边坡泥化夹层取样之 后室内重塑得到。根据相似理论,选取几何尺寸、 质量密度和地震加速度作为控制量,几何相似比取 为30,模块及泥化夹层模拟材料的物理力学参数见 表1。 (2)地震波加载制度 本次振动台试验共。

    15、进行了泥化夹层饱水前及其 饱水后两个台次的测试,分别输入汶川 -清平地震波 (以下简称WC波)、EL Centro地震波(简称EL 波)和人工波(简称M波)进行XZ双向激振。泥 1.3 模型设计制作 化夹层饱水前,输入地震波峰值分别为 0.1g、 (1)试验模型及测点布置 0.15g、0.21g和0.3g,泥化夹层饱水后又另外增加 为监测地震作用下预应力锚索(杆)轴力的变 了地震波峰值为0.4g和0.6g两种工况。在输入地震 化,本次试验在预应力锚索抗滑桩上(简称L1), 波峰值发生变化时对模型进行白噪声扫描,试验中 第一级边坡锚索框架底部和顶部(简称L2、L3) 水平方向加载的地震波形如图5。

    16、、图6所示。 和第二级边坡锚杆框架顶部(简称L4)共布置4个 拉压力传感器,具体位置及安装完成后的示意图如 图2和图3所示,制作完成后的模型如图4所示。 2 预应力锚索(杆)轴力的地震响 应规律 为研究含软弱夹层的高陡反倾岩质边坡支护结 构在地震作用下锚索(杆)拉筋的动力响应特性, 本文从输入地震波类型、峰值以及软弱夹层含水量 变化等方面开展研究。 模块泥化夹层 密度 3 (g/cm ) 弹性 模量 (MPa) 内摩 擦角 粘聚力 (MPa) 泊 松 比 抗拉 强度 (MPa) 抗压 强度 (MPa) 内摩 擦角 粘聚力 (kPa) 2.4375 351.20.160.053.2120.75 。

    17、表1 材料的物理力学参数 图2 模型拉压力传感器布置图 图3 试验中拉压力传感器 图4 制作完成后的模型 图5 EL Centro地震波 图6 汶川清平地震波 20 15 70 75 L1 L2 L3 L4 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 A(g) 0 3540 T(s) 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 -0.20 -0.40 -0.60 -0.80 A(g) T(s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2015年第4期西南公路马洪生,付晓:反倾岩质边坡框架锚固结构的动力响应试验研究 89 2.1。

    18、 输入地震波类型及峰值的影响 选取泥化夹层饱水后输入地震波峰值为0.1g、 0.21g、 0.3g、 0.4g的 EL波、 WC波和 M波来比较 拉筋轴力变化的差异性。原型边坡支护结构中预应 力锚索抗滑桩的张拉锁定值为450kN,预应力锚索 框架梁支护结构中锚索的张拉锁定值为270kN,该 节中锚索轴力的大小均为换算到原型后的数值。试 验结果如图7图9所示。 (1)在输入地震波峰值为0.1g时,三种类型 地震波作用下L1的轴力增加值比较接近,随着输入 地震波PGA的增加,锚索轴力的动力响应值在人工 波激振下最大,EL波最小。在WC波和EL波激振 下,锚索预应力的损失值随着输入地震波PGA的增 。

    19、加基本呈线性递减关系,且WC波的直线斜率小于 EL波,M波作用下锚索预应力损失值介于两者之 间;在输入地震波PGA0.21g时锚索预应力的损 失值相对较小,随着输入地震波PGA的增加锚索预 应力损失值明显增大,尤其是PGA=0.4g时的EL地 震波作用下其预应力瞬时损失值达到43.9%。 (2)在WC波激振下,L3的拉筋轴力增长值 随着输入地震波 PGA的增加基本保持不变,在 EL波激振下呈线性增长关系。锚索预应力的损失值 随着输入地震波PGA的增加而增加但有收敛趋势, 在EL波激振下的预应力损失值最大,WC波激振下 最小。 (3)在输入地震波PGA0.3g时,L4的轴力 随着输入地震波峰值的。

    20、增加呈线性增长关系,直线 斜率在EL波激振时最小,WC波激振时最大。 2.2 泥化夹层含水量的影响 泥化夹层饱水前、后的地震响应试验结果如图 10图12所示。 (a)锚索轴力最大值 (b)锚索轴力最小值 图7 L1测点的动力响应 (a)锚索轴力最大值 (b)锚索轴力最小值 图8 L3测点的动力响应 图9 L4测点的锚杆轴力最大值动力响应 (a)锚索轴力最大值 700 600 500 4000.1 0.2 0.3 0.4 锚索轴力最大值(kN) 激振加速度峰值(g) WCEl CentroM 500 400 300 200 锚索轴力最小值(kN) 0.1 0.2 0.3 0.4 激振加速度峰值(。

    21、g) WCEl CentroM 400 350 300 250 锚索轴力最大值(kN) 0.1 0.2 0.3 0.4 激振加速度峰值(g) WCEl CentroM 300 200 100 0 锚索轴力最小值(kN) 0.1 0.2 0.3 0.4 激振加速度峰值(g) WCEl CentroM 300 200 100 0 锚杆轴力最大值(kN) 0.1 0.2 0.3 0.4 激振加速度峰值(g) WCEl CentroM 700 600 500 400 锚索轴力最大值(kN) 0.1 0.2 0.3 激振加速度峰值(g) 泥化夹层饱水后泥化夹层饱水前 成)分层砌筑而成。试验模型内部预设6。

    22、个泥化夹 层,内部预埋小直径PVC管用于对泥化夹层进行注 水,其材料由野外某场地岩质边坡泥化夹层取样之 后室内重塑得到。根据相似理论,选取几何尺寸、 质量密度和地震加速度作为控制量,几何相似比取 为30,模块及泥化夹层模拟材料的物理力学参数见 表1。 (2)地震波加载制度 本次振动台试验共进行了泥化夹层饱水前及其 饱水后两个台次的测试,分别输入汶川 -清平地震波 (以下简称WC波)、EL Centro地震波(简称EL 波)和人工波(简称M波)进行XZ双向激振。泥 1.3 模型设计制作 化夹层饱水前,输入地震波峰值分别为 0.1g、 (1)试验模型及测点布置 0.15g、0.21g和0.3g,泥。

    23、化夹层饱水后又另外增加 为监测地震作用下预应力锚索(杆)轴力的变 了地震波峰值为0.4g和0.6g两种工况。在输入地震 化,本次试验在预应力锚索抗滑桩上(简称L1), 波峰值发生变化时对模型进行白噪声扫描,试验中 第一级边坡锚索框架底部和顶部(简称L2、L3) 水平方向加载的地震波形如图5、图6所示。 和第二级边坡锚杆框架顶部(简称L4)共布置4个 拉压力传感器,具体位置及安装完成后的示意图如 图2和图3所示,制作完成后的模型如图4所示。 2 预应力锚索(杆)轴力的地震响 应规律 为研究含软弱夹层的高陡反倾岩质边坡支护结 构在地震作用下锚索(杆)拉筋的动力响应特性, 本文从输入地震波类型、峰值。

    24、以及软弱夹层含水量 变化等方面开展研究。 模块泥化夹层 密度 3 (g/cm ) 弹性 模量 (MPa) 内摩 擦角 粘聚力 (MPa) 泊 松 比 抗拉 强度 (MPa) 抗压 强度 (MPa) 内摩 擦角 粘聚力 (kPa) 2.4375 351.20.160.053.2120.75 表1 材料的物理力学参数 图2 模型拉压力传感器布置图 图3 试验中拉压力传感器 图4 制作完成后的模型 图5 EL Centro地震波 图6 汶川清平地震波 20 15 70 75 L1 L2 L3 L4 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 A(g) 0 3540。

    25、 T(s) 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 -0.20 -0.40 -0.60 -0.80 A(g) T(s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2015年第4期西南公路马洪生,付晓:反倾岩质边坡框架锚固结构的动力响应试验研究 89 西南公路 泥化夹层饱水前,PGA从0.1g至0.21g时拉筋轴力 增长较显著,0.21g至0.3g时增长缓慢;在泥化夹层 饱水后,则相反。PGA=0.3g时泥化夹层饱水前锚索 预 应 力 的 损 失 值 为 6.2%, 泥 化 夹 层 饱 水 后 为 12.2%,分析其原因为边坡泥化夹层饱水后其抗剪 强度及摩擦系数。

    26、减小,在地震作用时层与层之间的 滑动增强。 (2)L3的最大值在泥化夹层饱水前随着输入 地震波峰值的增加而增加,但在泥化夹层饱水后其 增长值随着输入地震波峰值的增加而基本不变;泥 化夹层饱水后锚索预应力损失值大于泥化夹层饱水 前,最大损失值为39.3%。 (3)泥化夹层饱水后L4的轴力增加值大于泥 化夹层饱水前。 3 结 语 本文设计并完成了1:30尺寸的含泥化夹层的公 路反倾岩质边坡振动台模型试验,研究了EL Centro 地震波、汶川-清平波和人工波作用下,预应力锚索 (杆)拉筋轴力的动力响应规律,通过分析实验数 据得出以下结论和工程启示: (1)在输入地震波PGA0.3g时,不同高程 处。

    27、拉筋轴力地震响应的最大值均随着输入地震波 PGA的增加而增加,但在不同烈度下含水量变化对 其增长值大小影响显著,在相同地震波激振下,其 增长值也随高程的增加而增加。 (2)拉筋预应力的损失值随着高程的增加而 增大,锚索抗滑桩上L1的预应力损失值随着输入地 震波PGA的增加而增加,第一级边坡顶部L3的锚索 预应力损失值曲线随着输入地震波峰值的增加有收 敛趋势;泥化夹层饱水前测点L1、L3处拉筋的预 应力损失值均小于泥化夹层饱水后。 (3)第二级边坡上L4的锚杆轴力值并不是随 着输入地震波PGA的增加而增加,其值在输入地震 波PGA=0.3g时达到峰值,然后开始减小;泥化夹层 饱水后锚杆轴力的增加。

    28、值均大于泥化夹层饱水前。 (4)工程启示:边坡的地震动力响应随高度 通过分析,泥化夹层含水量变化对拉筋轴力的逐渐加大,泥化夹层的饱水状态对于边坡的稳定性 影响情况如下:影响明显。工程实践中应注意对泥化软弱夹层的加 (1)L1的轴力最大值随着输入地震波PGA的固,建议锚杆穿过软弱夹层至完整岩土体中,同时 增加而增大,与泥化夹层含水量的变化无关。但在由于边坡上部的地震响应 (下转第14页) (b)锚索轴力最小值 图10 锚索轴力变化(L1) (a)锚索轴力最大值 (b)锚索轴力最小值 图11 锚索轴力变化(L3) 图12 锚索轴力变化(L4) 450 400 350 锚索轴力最小值(kN) 0.1。

    29、 0.2 0.3 激振加速度峰值(g) 泥化夹层饱水后泥化夹层饱水前 400 350 300 250 锚索轴力最大值(kN) 0.1 0.2 0.3 激振加速度峰值(g) 泥化夹层饱水后泥化夹层饱水前 300 250 200 150 锚索轴力最小值(kN) 0.1 0.2 0.3 激振加速度峰值(g) 泥化夹层饱水后泥化夹层饱水前 300 200 100 0 锚杆轴力最大值(kN) 0.1 0.2 0.3 激振加速度峰值(g) 泥化夹层饱水后泥化夹层饱水前 1 工程概况 斜坡体横宽约140m,纵向长约265m,变形体 厚约7.023.0m,平均厚度约19m,变形体体积约 53 6.510 m 。

    30、。斜坡在平面上呈“葫芦形”,长轴方向 与正北方向基本一致。斜坡东西两侧有两条冲沟发 育,东侧冲沟中后部已下切入基岩一定深度,前部 被公路弃方充填,填方厚度约4m;西侧冲沟中上部 亦有基岩出露,已下切一定深度,沟内植被茂盛。 两条冲沟在斜坡前缘交汇,将斜坡切割成独立的地 质体,自然状态下斜坡前缘基岩未出露。斜坡变形 体地层主要由第四系地层和志留系下统龙马溪组 的现场调查以及位移监测工作,基本上掌握了斜坡 (S lm)页岩构成。地下水位于斜坡变形体中上部 的变形破坏特征如下: 1 埋深约12.019.0m,埋深较大,但于不稳定斜坡 (1)斜坡变形方向 体前部埋深浅,约1.03.5m。含水层主要为角。

    31、砾通过地表水平位移方位合成显示,斜坡地表各 del 土、碎石土层和强风化页岩。角砾土(Q):稍监测点的位移方向基本一致,约NE20,与斜坡前 4 del 缘公路路线走向近似正交。深层位移和方位显示斜 密,厚度4.711.1m。碎石土(Q):密实,厚 4 坡滑带内部的运动方向在1029之间,总体运动 度 1.0 13.8m。页岩( S lm)强风化层厚 4.3 1 方向与地表位移表现出了较强的一致性。因此,确 14.8m,产状为511。斜坡形态如图1所示。 定斜坡的整体变形方向约为NE20,同时也可以说 2 斜坡变形破坏特征分析 明斜坡变形与前缘开挖有直接的关系。 (2)斜坡变形速率 通过对斜坡。

    32、变形过程的回顾、斜坡体地表裂隙 某斜坡变形破坏机理分析及稳定性研究 颜廷舟 岳 敏 黎 明 (湖北省交通规划设计院 湖北武汉 430051) 【摘 要】本文以某高速公路的斜坡变形体为研究对象。通过分析工程地质特征、位移监测数据及诱发 因素,阐明了斜坡变形破坏的机理;建立二维地质模型,使用 FLAC3D软件对斜坡自然、前缘开挖、降雨等 状态下的位移场与应力场的变化进行了分析,对斜坡变形破坏机理进行验证的同时预测了斜坡变形破坏的发 展趋势;根据稳定性分析的结果,为斜坡治理提出了合理的工程方案。 【关键词】斜坡;二维模拟;破坏机理;稳定性;治理 【中图分类号】P642.2 【文献标识码】A 【收稿日。

    33、期】2015 07 20 【作者简介】颜廷舟(1973-),男,山东临沂人,大学本科,高级工程师,主要从事岩土工程勘察设计工作。 - 2015年第4期西南公路 图1 斜坡变形体平面图 1011 1 1 2 2 3 3 3 3 2 2 1 1 ZK9ZK9 ZK7ZK7 ZK6ZK6ZK8 ZK8ZK10 ZK10 ZK3ZK3 ZK2ZK2 ZK1ZK1 ZK4ZK4 ZK5ZK5 # 5 裂缝 # 5 裂缝 # 4 裂缝 # 4 裂缝 # 3 裂缝 # 3 裂缝 # 1 裂缝 # 1 裂缝 # 2 裂缝 # 2 裂缝 斜坡变形体范围斜坡变形体范围 奕家坡四组奕家坡四组 西南公路 6 结 语 。

    34、通过建立斜坡典型剖面二维模型,对斜坡变形 破坏进行数值模拟分析,系统研究了斜坡的变形机 理,采用定性评价和定量评价两种方式对斜坡在不 同工况下的稳定性状态作出了分析,科学的评价了 斜坡的稳定性情况,对斜坡稳定性进行了预测,并提 出了合理的斜坡治理方案。但对于斜坡变形体来说建 立三维模型进行数值模拟分析能够更真实和全面的反 5.3 斜坡治理效果数值模拟分析 映斜坡的变形规律,有待下一步研究。 对斜坡治理工程的效果进行数值模拟分析,考 虑到治理工程完成后斜坡依然会遇到极端降雨工况 参考文献 以及有利于结果对比两方面因素,因此选取暴雨工 1 何习平,华锡生,何秀凤,等.边坡变形预测研究现状与发展趋势。

    35、 J.江西 科学,2007,25(4):383-386. 况作为治理效果模拟的工况。模型建立时,抗滑桩 2 王恭先.滑坡机理概论C.滑坡学与滑坡防治技术文集.北京:人民交通 使用FLAC3D中的pile(桩)单元实现。 出版社,2010. 3 方华,崔鹏.汶川地震大型高速远程滑坡力学机理及控制因子分析 J.灾从图 4可以看出在斜坡前缘进行抗滑桩支挡 害学,2010,25(增):121-126. 后,斜坡整体位移量得到了明显的控制,最大位移 4 戴自航,卢才金.边坡失稳机理的力学解释J.岩土工程学报,2006,28 出现在斜坡中部,约为9.5mm,表明在同样的暴雨 (10):1191-1197.。

    36、 5 晏同珍,杨顺安,方云.滑坡学M.武汉:中国地质大学出版社,2000. 工况下,进行支挡后的斜坡可以保持稳定状态,斜 6 廖红建 ,王铁行 ,等 .岩体工程数值分析 M.北京 :机械工业出版社 , 坡治理效果较好。数值模拟过程中没有考虑排水系 2006. 7 郑颖人,赵尚毅.有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用 J.岩石力学 统的效果,在实际情况下如果排水系统可以有效的 与工程学报,2004,23(19):3381-3388 减排地表水入渗和降低地下水水位,那么斜坡的稳定 8 唐辉明,晏鄂川,胡新丽.工程地质数值模拟的理论与方法M.武汉:中 性会进一步增高。国地质大学出版社,2001. K。

    37、197+100K198+600段为低填方路基,位于新密市 0 引 言1 郑新天富煤业公司矿区北部。 郑新天富煤业公司矿区形状为一不规则多边 随着国家经济建设的发展,高速公路越来越 形,矿区中部有一近东北-西南向钱家门断层将矿区 多,矿产资源开采留下的地下空洞也不断增加,高 内煤层分为东西两块,西临光泰煤业公司矿区,北 速公路经过采空区的情况也会经常遇到。矿体被采 部被二 煤层露头控制,二 煤底板等高线为西北 11出后,留下地下空洞导致地表沉陷,产生连续或非 高、东南低,矿区东西长约 1.35km,南北宽约 连续变形,给高速公路路基、路面、构造物等带来 2 1.10km,矿山面积约1.19km 。

    38、。煤层厚度45m,各种工程危害。采空区因复杂的地质条件、开采方 埋深55125m,上覆岩性为泥岩夹砂岩,勘查类式多样性以及搜集开采资料的局限性,高速公路勘 型为煤层稳定、构造复杂程度中等。察设计时,路线选线一般应避开采空区,必须通过 本区主要含水层为亚岩溶水、砂岩孔隙裂隙水时,对高速公路下伏采空区的勘察及稳定性分析与 评价就尤为重要。本文结合商丘至登封高速公路和第四系潜水,直接充水含水层为底板L L 灰岩岩 78 K197+100 K198+600段落经过的郑新天富煤业公司溶含水层,单位涌水量0.00750.9721L/s.m,水文地 采空区的专项勘察,综合论述了高速公路下伏采空质勘察类型属于。

    39、第三类第二亚类第二型,即以底板 区勘察方法以及依据勘察结果对场地、工程地基稳灰岩岩溶含水层充水的水文地质条件中等矿床。二1 定性进行的分析与评价。煤层直接顶、底板主要为砂质泥岩、粉砂岩。本矿 3 目前瓦斯相对涌出量2.5m /t.d,属低瓦斯矿井,但煤 1 工程概况及采空区工程地质特征 层厚度大,可能存在局部高瓦斯区。区域资料显示 煤尘具有爆炸危险性,二 煤层具自然发火倾向。区商丘至登封高速公路起于商丘市区西侧接连霍 1 高速,向西分别与大广高速、兰南高速、机西高内无地温异常,地震基本烈度为度。已设置郑新 速、京港澳高速、郑尧高速相接,终点在登封市东天富煤业公司采矿权,开采二 煤层,生产规模1。

    40、5万 1 与郑少高速公路相接,全长约 222km。路线在吨/年。 图4 支护后斜坡总位移云图 高速公路采空区勘察及稳定性分析与评价 孙 金 万战胜 魏 平 柴玉卿 (河南省交通规划勘察设计院有限责任公司 河南郑州 450052) 【摘 要】采空区因具有开采方式多样、地质条件复杂的特点,高速公路勘察设计时,路线选线一般应 避开采空区,必须通过时,对高速公路下伏采空区的勘察及稳定性分析与评价就尤为重要。本文以某高速公 路实际工程为例,结合采空区工程地质特点,阐述了高速公路下伏采空区勘察方法以及依据勘察结果对场地 工程地基稳定性进行分析与评价。可供相关人员在进行高速公路下伏采空区勘察、设计时参考和借。

    41、鉴。 【关键词】高速公路;采空区;勘察;稳定性 + 【中图分类号】U412.22 2 【文献标识码】A 【收稿日期】2015 07 20 【作者简介】孙金(1976-),男,河南新县人,大学本科,高级工程师,主要从事公路、桥梁设计、结构计算分析方面的研究。 - 2015年第4期西南公路 (b)开挖工况 (c)暴雨工况 图3 总位移云图 2 庄卫林,陈乐生.汶川地震公路震害分析(地质灾害与路基)M.北京:人 (上接第10页) 民交通出版社,2013. 的锚杆加长和提高预应力值,提高防护的针对性。 3 赖杰,郑颖人,方玉树,叶海林.预应力锚索支护边坡地震作用下动力响 应研究J.地下空间与工程学报,2011(增):1768-1773. 参 考 文 献 4 叶海林,黄润秋,郑颖人,等.岩质边坡锚杆支护参数地震敏感性分析 1 陈乐生,庄卫林,赵河清,万振江.汶川地震公路震害调查(路基)M.北 J.岩土工程学报,2010,32(9):1374-1379. 京: 人民交通出版社,2012. 明显放大作用,建议对于边坡上部 1415 。

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