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1、201脾第期西南公路岩石高边坡稳定性分析李洲广甘高速公路建设指挥部成都摘要】西南山区山高坡陡,地质条件复杂,公路、铁路及水电建设将不可避免地形成大量的岩石高边坡,其稳定性常成为工程所关注的重点。针对山区某岩石高边坡工程,采用弹塑性有限元方法并结合工程地质分析,研究了高边坡在开挖、降雨、地震等多种组合工况下的稳定性,并给出了开挖松动区范围,为工程设计提供了参考。【关键词】岩石高边坡,稳定性,有限元,开挖松动区【中图分类号」`【文献标识码】所示。开挖边坡岩体以弱风化、强卸荷的,级大引言理岩岩体组成,碎裂一块裂结构,
2、岩体嵌合松弛,近年来随着西部大开发的持续深入,在西南山完整性普遍差边坡坡脚局部为弱卸荷的级大理区修建的公路、铁路及水电工程正不断增加,在高岩岩体,完整性较差。陡斜坡岩体上修建的岩石高边坡工程也越来越多。据前期地质调查和勘探揭示,该开挖边坡范围这些高边坡与一般工程边坡相比,突出的特点是坡内岩体中夹有较多的顺层绿片岩透镜体,而且绿片体所处的地质条件复杂、边坡高陡、地质构造应力岩性状差、软化,普遍强风化成黄褐色,构成开挖明显、地质构造发育等。边坡中的软弱部位。强风化的顺层绿片岩夹层在后岩石高边坡的稳定性常常是工程所关
3、注的重缘开挖边坡中出露时,与后缘向倾陡倾角裂隙点,许多学者和工程技术人员采用不同方法对岩石组合,可能构成边坡中不稳定块体,局部可能发生高边坡的稳定性进行了分析,获取了大量有价值的顺层滑动破坏。成果。目前用于分析岩石边坡稳定性的方法主要有下游侧开挖边坡坡向与岸坡近于垂直、与岩层极限平衡法,工程地质类比法以及以有限元为代表走向交角大,坡高较低,开挖边坡较为稳定,但与的数值分析方法等。极限平衡法具有概念清晰、操下游开挖边坡坡向近于平行的一向陡倾松作方便和经验丰富的特点,在工程中得到了广泛的弛张裂隙对边坡稳定不利。应用
4、,但是其缺点是没能考虑岩体的应力应变关系,仅将坡体视为刚体,无法得到变形结果。有限强卸荷界线元作为数值分析方法的代表,凭借其强大的复杂边界条件和材料模拟能力,在边坡工程设计中日益得到重视,目前已在多数大型岩石高边坡工程稳定性分析中得到应用,并取得了良好的效果。本文结合西南山区某岩石边坡工程,采用弹塑性有限元方法对该高边坡在各种工况下的稳定性进行了分析,其研究方法及计算结果可供类似工程参考。图边坡地质断面图边坡地质条件西南山区某岩石开挖边坡高约一,总计算模型及参数选择体走向约,倾向,边坡的地质断面图如图概化的地质
5、力学模型如图所示。模型沿、轴李洲岩石高边坡稳定性分析的计算范围为。开挖边坡高约,分爆破开挖不加支护。该工况主要考虑两级开挖。整个模型划分为个三节点三角形单爆破开挖对边坡的影响,根据工程实践经验,大理元,计算区域的右边界采用法向约束,底部二向约岩中实施爆破的影响深度为左右,有必要对爆破束。初始应力场包括自重应力场和构造应力场,由范围内的参数进行适当的折减。根据中科院年于边坡工程属于地表工程,对于一般开挖深度不是在生产试验中总结的经验,岩体结构面的内摩擦角很大的边坡而言,其构造应力场在长期的地质作用爆后比爆前降低一
6、巧,粘聚力爆后比爆前降下已消失殆尽,故计算时将初始地应力场处理为自低一。该工况按在距坡面左右的范围对重应力场。岩体参数进行如下折减内摩擦角爆后比爆前降低巧,粘聚力爆后比爆前降低。工后降雨不加支护。考虑到降雨应该从地表往下渗,将强卸荷线以上的岩土体的参数取为饱和状态下的参数。隽摊纵下工后地震不加支护。根据成勘院提供岳娜纽长的地震资料,地震的烈度为珊级。根据拟静力法将地震影响折合成一个水平方向的加速度,大小为,在最后一级开挖完成后施加于模型上。工后降雨地震不加支护。该工况同图网格剖分图时考虑工况和工况的因素,将强卸
7、荷线以上的岩采用弹塑性材料模拟岩体,屈服准则采用莫尔土体的参数取为饱和状态下的参数并施加水平方向的加速度。一库仑屈服准则,岩体力学参数见表。锚杆、锚索分别使用锚杆和锚索单元模拟,喷射混凝土则采用爆破开挖加支护。该工况是在工况板单元模拟,相关参数见表。的基础上考虑支护措施,即在每级开挖完成后按设表岩体力学参数计方案及时进行支护。工后降雨加支护。内力学参数名称原始参数爆破影响范围工后地震加支护。,卜价衍'毋。工后降雨地震加支护。】住刀刀以】〕人另计算结果及分析,以】〕以〕各种工况下边坡开挖完成后开挖面最大水平位之一
8、移列于表中。部分位移、应力计算结果见图和图注“”下参数表示饱水状态爆破影响范围按距开挖坡面范围记。。由表可知对于爆破开挖不加支护的工况工表锚杆索、喷射混凝土参数况,坡面最大水平位移为,考虑降雨后,种类直径厚度长度问、排距预应力备注位移增加了,考虑地震后,位移增加了,同系统锚杆小、中、高强螺纹钢筋时考虑地震和降雨,位移增加,量值大约为混凝土喷层若爆破开挖过程中同时进行支护工况预应力锚索小
