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1、山区公路边坡变形破坏过程机制模拟试验研究公路交通技术2009年12月第6期TechnologzofHighhwYTr巳Q堕塑:QQ:鱼山区公路边坡变形破坏过程机制模拟试验研究黄莘,贺铭(1.招商局重庆交通科研设计院有限公司,重庆400067;2.重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074)摘要:某在建山区高速公路边坡岩性为砂泥岩互层,局部有软弱泥化夹层,边坡存在沿下伏软弱面层面滑动的危险性.通过底面摩擦试验再现此类破坏的发展过程,了解到此类边坡多发生滑移一拉裂破坏,并且了解边坡的破坏范围,有利于边坡的合理加固处治.关键词:公路边坡;变形破坏;机制模拟文章编号:1009—6477
2、(2009)06—0026—04中图分类号:U416.14文献标识码:ASimulationTestInvestigationonSlopeDeformationDamageProcessMechanisminMountainousExpresswayHUANGXin,HEMingAbstract:Thelithologicalcharacterofslopeofsomemountainousexpresswayisthesandshaleinterbedwithweakintercalatedclaylayerinlocalpart,SOtheslopeisfacedwith
3、thedangerofslidingalongtheunderlyingweaksu~ace.ThispaperreproducesthedevelopmentprocessofsuchdamageviathebottomfrictiontestSOastorealizethestatusthattheslipping—rippingdamageislikelytohappenOilsuchslopeandtoknowtherangeofdamagetoslope,whicharebeneficialforthereasonablereinforcingtreatmentofs
4、lope.Keywords:highwayslope;deformationdamage;mechanismsimulation某在建高速公路边坡以岩质顺层不良地质体最为普遍,顺层边坡达百余段,是极易发生破坏且破坏规模较大的一类边坡.目前在部分边坡中可见滑动破坏现象(图1),要保证拟建公路的安全运营必然要采取一定的加固措施.为此,研究边坡的变形破坏成因机制,不但能够了解边坡的破坏范围,而且可对进一步的治理措施提供重要依据.本文以其中一段拟开挖的边坡为例,通过物理模拟再现来研究边坡的变形破坏过程.该段边坡长约120m,最大开挖高度32m,岩层与路线走向夹角30..岩性为侏罗系中统
5、沙溪庙组巨厚层青灰色砂岩和紫红色泥岩互层,泥岩层厚40～50cm,表面风化呈碎屑状.层面产状185./_22.,面平直光滑,无充填.主要发育2组结构面:第1组产状314.85.,面乎直,光滑,可见延伸长度1m,间距1.0m,局部张开5mm;第2组结构面产状63./_52.,面平直,光滑,闭合无充填.边坡岩体质量为Ⅱ～Ⅲ类.边坡地质特征及开挖方式如图l,图2所示.收稿日期:2009—06—3O作者简介:黄莘(1956一),男,四川省内江市人,本科,教授级高工注:侏罗系粉砂质泥岩夹细砂岩,岩体结构较完整,产状180.19.,顺层侧(左侧)3级开挖,下部开挖坡比1:1,上部2级1:1
6、.5.图1滑动破坏特征图2开挖边坡横断面1试验设备本次试验所采用的设备,是根据底摩擦试验的基本原理,由重庆交通科研设计院和四川大学在多2009年第6期黄莘,等:山区公路边坡变形破坏过程机制模拟试验研究27年探索和经验积累的基础上共同新设计的一套全自动化底摩擦试验设施(图3).该设备的最大优点是:橡皮带转速可随时控制,增减速比较均匀,不会出现转速骤增骤减而使摩擦力变化剧烈的不稳定现象;摩擦力可随时从观测仪上获取,可随时利用增减橡皮带转速来进行调节控制,以便适应实际要求,减少了繁琐计算.图3自动化底摩擦仪2模型建立常用底摩擦试验材料主要有2类:第1类是各种硬质块体成型材料,第2类是
7、可重复利用的可塑性材料.本次试验目的是模拟再现含软弱夹层(以2层锡箔纸夹约0.1mm的极薄层滑石粉代替)的边坡(重晶石粉,石英砂和液体石蜡混合而成的可塑性材料)开挖后在重力作用下的变形破坏机制,其地质原型为研究区附近大量存在的含软弱夹层边坡(如南广路K32段,由于软弱夹层被切穿,导致边坡剪断锚索而发生大规模破坏).岩体模拟选用的材料是由重晶石粉,石英砂和液体石蜡混合而成的可塑性材料.在选择材料配合比时,分别进行了配合比为5:3:1和6:2.4:1的剪切试验,剪切试验结果如图4所示.根据现场边
