浅论红层路堑边坡失稳机理及加固防护技术研究

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1、西南交通大学博士学位论文红层路堑边坡失稳机理及加固防护技术研究姓名：周应华申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：周德培20060101西南交通大学博士研究生学位论文第l页摘要本文以南渝、安楚高速公路的典型红层路堑边坡的研究对象，在广泛的地质资料调研和工程地质特性分析的基础上，采用理论研究、数值分析和大型地质力学模型试验，对红层路堑边坡变形破坏机理、稳定性分析及加固防护措施进行了深入系统的研究。同时利用大量岩样的室内试验和现场试验，研究了红层岩体力学参数的选取原则。通过理论分析和试验研究，得出的主要结论和研究成果如下：(1)根据红层路堑边坡的工程地

2、质特征，按坡体结构将边坡分为近水平、倾斜和上覆堆积层三大类。按岩性组合和结构体特征又将近水平边坡细分为软质泥岩为主的岩体结构、砂泥岩互层的软硬相间的岩体结构、巨厚层砂岩为主的岩体结构，不同岩性组合的近水平边坡破坏机理共有8种；根据岩层倾向和边坡倾向的关系将倾斜边坡岩体结构进一步划分为为顺层、反倾和斜交边坡三个亚类，其中的顺层边坡破坏机制主要为完全平面顺层一滑移型、滑移一拉裂型和滑移一弯曲型三种，反倾边坡的失稳过程分为弯曲一倾倒一滑移三个阶段，斜交红层边坡的破坏形式可分为阶梯状顺层滑塌、阶梯状顺节理滑塌和楔形滑塌三种。(2)提出了红层岩体力学参数选取原

3、则。①通过对试验结果和收集的资料分析，对红层岩石、结构面的力学性质、水理及风化特性有了较为完整的认识；②系统阐述了利用H—B公式计算节理岩体力学参数，研究了BQ指标与RMR指标之间的关系，总结出了利用BQ指标估算岩体弹性模量的经验公式。③结合红层边坡坡体结构和红层的特殊力学性质，提出了红层岩体力学参数的选取方法。边坡岩体所含结构面在4组以下者，主要根据不同地区岩块和结构面力学参数试验值的随机模糊统计结果来选取；而边坡岩体中结构面组数在4组以上者，则应用Hoek—Brown经验强度准则来确定整个节理岩体的综合力学参数。(3)近水平红层路堑边坡稳定性研究

4、。用数值方法对近水平红层中砂泥岩软硬互层边坡开挖变形机理进行分析：对拉裂崩塌破坏采用岩石的抗拉强度对其稳定性进行评价：对后缘陡倾节理发育的平推式滑坡的稳定性评价方法进行了研究。得出了当节理里面充满水时，裂缝位于坡顶线的位置时边坡具有最小的稳定性系数的结论。(4)倾斜红层路堑边坡稳定性研究。建议先用赤平投影图对倾斜红层边第lI缀西南交通大学博士研究嫩学位论文坡失稳模式做出快速、定性的判断。并给出了双坡面临空的边坡破坏时，其结构馘的赤平投影图的关系；对倾斜红层边域中各种破坏模式下的稳定性评价的要素遴章亍了研究，扶斑力场分拆躲受度掇出了顺层一滢移型皴坏其拉

5、裂长整豹计棼方法，提密了簿惑开挖效应下爱簸级层路堑逮瑗弯曩籍辑断盛力和辑断长发晌计算方法，给如了计算楔形体破环模式边坡在两结构黼摩擦角不同的情况下稳定性系数的极限平衡法和塑性力学上限解法。(5)红层高边坡分级歼挖下的稳定性研究。以数值方法分析了设置平台对边坡攘体稳定性的影响和在地形条件允谗的情况下在坡体中部宽平台的合理设嚣送簿了探讨，褥壅了逑骧分级设台除西控熬稳定牲系数臻楚予一瑗到顶舞挖，{三l及平台设饕宽凄达到一定谴时逸皱上下级开挖产生的松弛区互不影响的结论。(6)研究了框架地粱的内力计算方法。根据锚索和锚杆地粱受力模式的不同，给出了求解单片粱内力

6、的解析法，同时分别提出了锚索框架地梁的框架粱熬体不拆分的winkle弹性缝基模型帮镶鞭框絮地梁的链释节点弹性支承戆整傣框架逸粱簇型，势结会篓镶弱有羰元方法分撰了框架魏粱静内力。(7)大型地质力学模型试验研究结果表明：软硬互层的邋水平红层边坡的破坏主要是由降雨下渗引起的，与工程地顾调查和数值分析得到的失稳破坏机蠼是一致的。坡体中部设置宽平台后松弛区范围的试验结聚验证了本文有关宽平台的设计理论；倾斜红层坡面框架粱上的内力进行测试结果与本文豹理论诗冀结象也基本一羧。关键诵；红屡路堑边坡；坡俸缝梅分类：囊体力学参数；隧枕模糊统计法；}loek一鼢。wn经验强

7、度准翻；遥承警缎瀑；禳崧鑫瑟；炎形酸蓼辊理；稳定性；平台；锚秆(索)框架地梁；地质力学模型试验西南爻滋大学博士研究生攀位论文第lll页AbstractBasedOnextensivegeOlogicalinvestigalionandanalysis，defb黼ationand蛾luremee敦鼗ism，s专酶ility馘纛lysisa瘫s弹po难趱e鑫辩resoffo醛cutslopei珏re硅bedsarestudiedsystematicallyandthoroughlyi王lthispapefITheauthorusestheoretic，n

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