工程高邊坡病害空間預(yù)測(cè)理論及其應(yīng)用.pdf

1、本文從工程地質(zhì)調(diào)查分析入手，首先介紹了邊坡環(huán)境中涉及的有關(guān)研究成果，對(duì)邊坡的病害類(lèi)型和坡體結(jié)構(gòu)進(jìn)行總結(jié)，在此基礎(chǔ)上闡述了邊坡病害的定性預(yù)測(cè)方法；然后從室內(nèi)三軸試驗(yàn)結(jié)果出發(fā)，推導(dǎo)了相關(guān)的本構(gòu)模型，將理論研究成果應(yīng)用于工程實(shí)際，提出邊坡病害的定量預(yù)測(cè)方法；最后針對(duì)邊坡病害防護(hù)工程中的結(jié)構(gòu)坡體壓力和錨索錨固角確定兩個(gè)問(wèn)題，提出了一些解決辦法。論文在理論研究的同時(shí)，注重應(yīng)用和試驗(yàn)驗(yàn)證，將研究成果應(yīng)用于實(shí)際工程，接受實(shí)際工程的檢驗(yàn)。具體研究?jī)?nèi)容如

2、下： (1)在收集整理大量工程實(shí)例的基礎(chǔ)上，提出了高邊坡坡體結(jié)構(gòu)基本類(lèi)型的劃分方案。劃分為6種類(lèi)型，即基座式坡體結(jié)構(gòu)、層狀坡體結(jié)構(gòu)、似眼球狀坡體結(jié)構(gòu)、塊狀坡體結(jié)構(gòu)、松散破碎體坡體結(jié)構(gòu)及類(lèi)均質(zhì)體坡體結(jié)構(gòu)。 (2)總結(jié)了高邊坡病害的基本類(lèi)型，按照病害體的規(guī)模以及病害的發(fā)生機(jī)制將邊坡病害劃分為落石、崩塌、錯(cuò)落、滑坡和傾倒5種基本類(lèi)型。并按病害的發(fā)育歷史劃分為老病害體復(fù)活和新生邊坡病害兩類(lèi)，按病害規(guī)模劃分為山體變形、坡體變形、邊

3、坡變形和坡面變形四類(lèi)。 (3)論述了邊坡病害的影響因素，重點(diǎn)討論了坡體結(jié)構(gòu)對(duì)病害的控制作用，以及地下水和工程因素對(duì)病害的重要影響。 (4)介紹了高邊坡病害預(yù)測(cè)的地質(zhì)力學(xué)方法，分為結(jié)構(gòu)面地質(zhì)力學(xué)調(diào)查分析和基于極限穩(wěn)定斜坡判斷的宏觀(guān)地質(zhì)判斷法。分別從邊坡地貌形態(tài)分析、結(jié)構(gòu)面地質(zhì)力學(xué)調(diào)查分析和結(jié)構(gòu)面地質(zhì)力學(xué)配套分析三個(gè)方面論述了高邊坡結(jié)構(gòu)面地質(zhì)力學(xué)調(diào)查分析在病害預(yù)測(cè)中的具體應(yīng)用。從極限穩(wěn)定邊坡的判斷方法、極限穩(wěn)定邊坡產(chǎn)生的地段

4、和極限穩(wěn)定邊坡的構(gòu)造成因三個(gè)方面論述了高邊坡病害空間預(yù)測(cè)的宏觀(guān)地質(zhì)判斷法。 (5)在總結(jié)已有邊坡滑面確定方法的基礎(chǔ)上，提出了定點(diǎn)法確定邊坡滑面的新方法，該方法綜合了地質(zhì)工程師的經(jīng)驗(yàn)判斷和滑面隨機(jī)搜索技術(shù)，在判斷存在老滑面的邊坡是否可能產(chǎn)生新生滑面方面具有較強(qiáng)的實(shí)用意義。 (6)以定點(diǎn)法為基礎(chǔ)，進(jìn)一步提出了抗滑樁合理位置的確定方法，該法首先假定一系列的抗滑樁設(shè)置位置，然后逐一核算各設(shè)樁位置的定點(diǎn)安全系數(shù)，定點(diǎn)安全系數(shù)大于設(shè)

5、計(jì)安全系數(shù)的點(diǎn)為合理的設(shè)樁位置，然后綜合考慮滑坡推力大小及樁身尺寸綜合確定最佳設(shè)樁位置；結(jié)合張家坪滑坡的工程實(shí)例，進(jìn)一步介紹了定點(diǎn)法在確定邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)選型中的應(yīng)用，并提出了邊坡病害整治設(shè)計(jì)中的兩個(gè)原則，即：定點(diǎn)安全系數(shù)小于設(shè)計(jì)安全系數(shù)的坡段必須設(shè)置工程措施，工程措施最高點(diǎn)以上坡段的定點(diǎn)安全系數(shù)必須大于設(shè)計(jì)安全系數(shù)。 (7)在前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合常見(jiàn)軟巖的三軸試驗(yàn)全應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)特征，推導(dǎo)了基于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則的巖

6、石損傷統(tǒng)計(jì)本構(gòu)關(guān)系，該本構(gòu)模型能較好的擬和各種圍壓下的軟巖三軸試驗(yàn)全應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)。 (8)在坡體位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分析的基礎(chǔ)上，提出了一種新的計(jì)算坡體內(nèi)滑帶單元質(zhì)點(diǎn)安全系數(shù)的方法?；瑤卧|(zhì)點(diǎn)的點(diǎn)安全系數(shù)與失穩(wěn)滑動(dòng)時(shí)的位移矢量方向有關(guān)，將單元應(yīng)力在單元位移矢量方向上分解，按照傳統(tǒng)的安全系數(shù)的定義方法計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的點(diǎn)安全系數(shù)。 (9)以FLAC3D程序?yàn)槠脚_(tái)，利用其強(qiáng)大的內(nèi)嵌FISH語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)了基于其內(nèi)部Mohr-Coulomb模

7、型的應(yīng)力修正接口程序，將前面推導(dǎo)的損傷統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型應(yīng)用于數(shù)值計(jì)算中，并結(jié)合強(qiáng)度折減法確定邊坡失穩(wěn)時(shí)的滑面位置。綜合滑帶質(zhì)點(diǎn)安全系數(shù)的定義方法和滑面確定方法，不僅可以預(yù)測(cè)邊坡可能失穩(wěn)的最終滑面位置和整體安全系數(shù)，通過(guò)分析邊坡在不同變形階段的應(yīng)力場(chǎng)特征，還可以確定滑面點(diǎn)安全度的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，從而判斷邊坡的病害失穩(wěn)機(jī)制，指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。通過(guò)具體的工程算例，驗(yàn)證了該方法的可行性。 (10)在詳細(xì)論述邊坡病害預(yù)測(cè)的四種方法的理論聯(lián)系的基礎(chǔ)上

8、，建立了高邊坡病害空間預(yù)測(cè)的理論框架，并論述了各種方法的具體實(shí)施步驟，通過(guò)工程實(shí)例介紹了高邊坡病害空間預(yù)測(cè)理論的具體應(yīng)用。 (11)通過(guò)大型地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)，不僅預(yù)測(cè)了具體工點(diǎn)兩類(lèi)常見(jiàn)坡體結(jié)構(gòu)的病害發(fā)展規(guī)律，解決了工程實(shí)際問(wèn)題，而且和理論計(jì)算結(jié)果相對(duì)應(yīng)，驗(yàn)證了病害預(yù)測(cè)理論計(jì)算方法的有效性。 (12)以定點(diǎn)法為基礎(chǔ)，提出了抗滑樁滑坡推力分布形式的理論計(jì)算方法，該方法不僅可以考慮不同的滑體性質(zhì)，還同時(shí)考慮了不同的坡體幾何形態(tài)