兰永一级公路边坡开挖变形及稳定性研究

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1、兰永一级公路边坡开挖变形及稳定性研究第1章绪论1.1研究背景及意义近年来，我国的经济水平得到了高速发展，与此同时作为国民经济命脉的交通运输业也顺势蓬勃发展，公路建设在规模及水平上得到了不断提高。根据交通部十二五规划的相关资料可以看出我国公路建设的步伐将不断增大，尤其是高等级公路更是如此。随着高等级公路的飞速发展，在修建这些公路中势必形成的大量路塑边坡，而这些边坡的稳定性问题成为影响公路是否能安全运营的主要因素。所以，人们逐渐认识到了公路边坡工程的重要性，加大了其在科研中的研究分析强度，将科研的结果用于公路设计中，或

2、科研与设计相结合，指导边坡的施工及后期养护工作，取得了较好的成果。但是，尽管公路边坡的稳定性问题受到了高度重视，公路边坡的失稳现象屡见不鲜，究其原因主要在于我国早期修建的公路等级相对较低，修建的公路规模较小进而选线比较灵活，这样就避免了很多深挖高填的边坡的存在，所以公路边坡失稳及滑坡的现象少见，使得人们放松了警惕而忽略了公路边坡的加固、防护及后期监测的问题。根据交通部统计显示近十几年的公路发展势头迅猛，我国已经进入了大量修筑公路尤其是高等级公路的新阶段，高等级公路的建设不仅向修建条件更加恶劣的丘陵、山区延伸，而且在

3、一条公路线路上还同时跨越了不同的地质地貌，在这种坏境条件的限制下再加上高等级公路修建时的技术指标控制，就会必然出现大量的深挖路暂高边坡及高填的路基边坡，这些深挖高填边坡的稳定性问题比一般的普通边坡更为复杂，边坡的稳定性问题成为制约公路安全运营的关键因素，在近期的研究中公路边坡的稳定性问题日益突出。同时，由于人们对山体的稳定性、边坡破坏与防护治理的重要性认识还不够，或者由于岩土工程的复杂性，最终使得许多边坡工程在施工期间或施工完成后发生了滑塌破坏，带来了严重的后果：一方面增加了工程的投资、延误了工期，另一方面由于边坡

4、的失稳破坏阻塞或中断了交通带来不便。因此，在公路的修建过程中一定要重视边坡工程施工期和后期的稳定性，以保证公路的正常安全运营。..1.2层状岩土质边坡国内外研究现状二十世纪六、七十年代，国家大力推进基础设施及道路工程的建设，研究者们把越来越多的注意力集中在边坡工程中岩土体的可变形性，而且逐渐的认识到这种可变形性还具有时效性。所以许多研究者就提出了卸荷岩土力学的概念并加以研究[1_5]，结合岩石力学、卸荷岩体力学及地质分析方法，开始了对边坡破坏的形成演变过程进行地质过程分析的新时代[6]。七十年代中后期，在金川、抚顺

5、露天矿的开采过程中发生了大量的高边坡变形甚至是失稳问题，这引起了研究者们对边坡开挖变形这一问题更加关注[7-9]。根据大量的实际工程研究，研究者们深入的对边坡的破坏规律及变形破坏模式进行了系统的研究，取得了一些有益结论，其中，提出初始地应力对边坡变形及破坏模式的定性影响规律就是此阶段最为重要的理论贡献。但研究也具有局限性，由于这一时段的理论及研究手段限制，对边坡变形的复杂过程的量化分析还有待于发展，而此时期人们更多的研究还是属于定性的分析[1G]，即还是建立在概念模型的基础之上进行的分析。二十世纪后期，研究者们通过

6、进一步的研究补充和完善了边坡变形破坏的地质模式（王兰生等，1982、1989；孙玉科等，1983)，而且对于不同的地质模式提出了其相应的计算方法（Saram法，1979、1981；黄润秋，1988;王兰生、陈明东，1989)，随着计算机的发展，人们逐渐幵始运用物理模拟及数值计算手段来研究边坡工程，而且这种方法也逐渐得到了认可，研究者们利用有限元、离散元等数值模拟方法对边坡的失稳破坏过程进行模拟，从而对边坡失稳破坏等有了全面的认识和评价。.第2章顺层岩土质边坡破坏模式及稳定性研究理论2.1顺层边坡开挖变形破坏模式及特

7、征在长期的地质运动调整之后，边坡处于原始的应力平衡状态。在进行大量的切坡修路之后，形成大量高低不等，范围大小各不相同的路暂边坡。在开挖路塱边坡时，打破了其原始地应力平衡，出现了不平衡应力，为了达到新的平衡，边坡体内开始进行应力的调整进而会产生边坡的变形，这种调整会一直持续直到边坡体达到了二次的应力平衡，而这种调整会是坡面附近发生崩塌、滑坡等破坏。在治理和预防边坡失稳时，首先得分析出影响此类型边坡的关键因素及发生破坏的关键部位，其次还要分析清楚这种结构形式的边坡主要发生的破坏模式，以及发生这种破坏的机理，这些预先的分

8、析理论在边坡稳定性分析中至关重要。根据以往的研究，根据破坏机理将顺戾岩质边坡的破坏模式分为以下几种顺层滑移、滑移-拉裂、滑移-压至拉裂、塑流-拉裂、滑移-压碎（渍）剪断、弯曲-拉裂、崩塌、楔形体滑移和平面旋转滑移拉裂破坏。..2.2顺层路塾边坡稳定的影响因素在顺层边坡发生破坏的影响因素中，最重要的一个因素就是结构面的存在。岩体的结构面往往与周围的岩土体具有不