顺层岩体边坡开挖过程模型试验

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1、分类号TU458+.4单位代码10618密级学号106280601硕士学位论文论文题目：顺层岩体边坡开挖过程模型试验ModelExperimentOfARockBeddingSlopeDuringExcavation研究生姓名：曹卫文导师姓名、职称：陈洪凯教授博导刘光华教授级高工申请学位门类：工学专业名称：港口、海岸及近海工程论文答辩日期：2009年4月2日学位授予单位：重庆交通大学答辩委员会主席：刘廷登教授级高工评阅人：刘廷登教授级高工陈野鹰教授2009年4月重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈

2、交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关

3、数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日……………………………………………………………………………………………本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社CNKI系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》

4、规定享受相关权益。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要随着西部大开发的不断深入，水利水电工程、采矿工程、交通运输工程发展迅猛，在这些工程建设中，往往会由开挖而形成大量的高陡边坡，但是，在开挖或营运过程中，这些高边坡经常发生变形失稳现象，在这些失稳边坡当中，又是以顺层岩体边坡占多数。因此，深入研究顺层岩体边坡在开挖过程中的工程特性对我们实际工程有重要的指导意义。本文针对公路顺层边坡的特点，运用理论分析、模型试验与数值模拟相结合，对公路顺层边坡的分类、破坏模式与变形发生机制、开挖过程位移变

5、化规律、开挖过程中应力变化规律、开挖过程中出现的破坏现象等进行了系统研究，取得的主要成果如下：1、在现场实地考察和地质勘察报告的基础上，将开挖岩体顺层边坡分成2大类（顺层岩体边坡、岩土复合顺层型边坡）5小类。2、依据岩性及其组合、岩体结构、岩体强度、结构面间距、结构面走向与边坡走向的关系、结构面倾角与坡角的关系等各种不同组合情况具体分析了开挖顺层岩体边坡可能的破坏模式，包括整体滑动、顺层滑动、楔形体滑动等。3、针对开挖顺层岩体边坡两种典型的破坏模式（滑动破坏、溃屈破坏），从单层或多层岩体的受力情况来分析，分别

6、建立了滑动破坏的极限平衡表达式和单层、多层岩体发生溃屈破坏的弹性曲线微分方程。4、以典型顺层岩体边坡为研究对象，配制出了与该边坡岩体物理力学性质相似的相似材料，并设计出了反力系统来加载坡内由自重应力水平方向的分量。5、分三阶段来开挖相似模型试验，采用边开挖边量测的方法来测开挖过程中坡内位移、应力的变化规律。第一阶段完成后5小时内，沿坡临空面方向位移量较大，随后在4天内基本上趋于收敛。应力则开挖卸荷后变化很大，坡内有些量测点的应力并不是一直减少，而是时大时小的，这是由于相邻点之间发生了应力转移的缘故，但是最终是

7、减小的趋势，应力收敛是一个长期的过程。第二、三阶段开挖后的情况与第一阶段开挖后的情况基本一致，只是位移、应力的变化数值没有第一阶段变化量大。6、利用FLAC3D模拟实际工程路段，得出开挖过程中坡内位移、应力变化情况。其结果与模型试验的结果相比较可得出：随着开挖的进行，位移、应力变化发展趋势两种手段得到的结果是基本一致的，位移在数值上相当接近；比较对应点最大、小主应力值，可以得出模拟结果比实际量测结果反分析得出的结果要小3~5倍。7、模型试验分三阶段开挖后，坡脚出现了应力集中现象，并在第二层岩体处发生了滑动破坏

8、，坡体后缘出现了拉－张裂缝，这与施工现场边坡后缘出现裂缝的现象是一致的，从FLAC3D后处理图可以看出坡体后沿出现了明显的拉－张裂缝，并在层间发生了滑动破坏。关键词：开挖；顺层岩体边坡；变形机制；模型试验；数值模拟ABSTRACTWiththeconstantdevelopmentofthewesternregion,waterconservancyandhydropowerengineering,