山区高速公路顺层岩质边坡开挖过程模型试验.pdf

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1、公路与汽运总第158期Highways&AutomotiveApplications153山区高速公路顺层岩质边坡开挖过程模型试验*曾坚，李振存。，郭昕，张锐，李念(1．长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙410004；2．深圳高速工程顾问有限公司，广东深圳518034；3．长沙理工大学公路工程省部共建教育部重点实验室，湖南长沙410004)摘要：针对湖南某高速公路顺层岩质高边坡，以相似理论为基础，采用砼板模拟岩层、黏土模拟结构面，进行边坡开挖室内模型试验，探讨边坡开挖过程中坡内位移和应力变化规律。结果表明，顺层岩质边坡在开挖过程中应力变化比较复杂，无明显规律；开挖过程中坡

2、体内位移随着开挖坡顶位移有明显峰值现象，即在开挖过后1d基本稳定，但开挖到第7层时坡体内位移发生突变。关键词：公路}顺层岩质边坡；室内模型试验；变形与应力变化规律；相似理论中图分类号：U416．1文献标志码：A文章编号：1671—2668(2013)05—0153—03顺层岩质边坡的破坏与失稳是目前岩土工程重厚～厚层状。强风化层岩质较软，岩体极易破碎，厚大灾害之一，研究其破坏机制、破坏类型以及稳定性0．O～1．2m；中风化层岩质较坚硬，岩体破碎，厚具有现实意义。以往一般采用刚体极限平衡法进行0．O～1．9m；微风化层岩质较坚硬，节理裂隙不发分析，其中刚体极限平衡法对不同类型的

3、边坡破坏育，岩体较完整，岩芯多呈柱状，少量呈短柱状、碎块型式进行假设，它建立在丰富的工程经验的基础上，状，厚度大。岩层产状为320。12。～15。，左边坡为抽象出简化的力学模型。朱晗迓等运用特殊函数理顺向坡，岩层产状对边坡稳定性不利。选取KI5+论对顺倾向层状岩质边坡进行分析，得出各层岩体225断面作为试验对象，边坡高度均在10m以上，溃曲曲线的理论公式，并对边坡溃曲破坏的破坏位最高处超过30m。边坡采用分级开挖，每级边坡高置以及临界坡长进行了求解；邓荣贵等结合渝怀(重度为10m，第一级坡率为1：1，以上各级坡率均为庆一怀化)铁路工程实例，并参考一般顺层边坡的结1：1．25。

4、左侧顺层边坡采用锚杆防护，其他采用骨构特征，对其失稳的临界长度进行了探讨；刘小丽等架植草防护，左侧坡顶设置截水沟。边坡横断面结结合弹性板的稳定理论，运用能量法对缓倾角顺层构如图1所示。岩质边坡的弯曲失稳机制进行了探讨。然而对顺层一～～岩质边坡变形机理以及开挖过程中的位移、应变变、、}、化没有深人的研究。该文采用室内模型试验模拟边膳＼＼坡开挖过程，根据经典力学理论，通过对微元体的积}麦、分效应模拟大型复杂的岩土模型，研究岩土体的应、u=========r——c========力、应变关系及破坏模式，分析顺层岩质边坡开挖过图1K15+400~480路堑边坡典型横断面程的变形破坏机

5、制及发展过程。1工程概况2模型试验方案湖南某高速公路KI5十4O0—48O石质边坡，上2．1试验模型制作覆盖层厚度小，顶部分布薄层覆盖层，主要为第四系考虑到原边坡开挖坡度较缓，如果同比例缩放，种植土及粉质黏土，厚度为0～3m。下伏基岩为钙将会造成模型的长、高比例失调，不利于模型试验的泥质胶结红砂岩，含少量砾石，砾石成分主要为石英开展。为了更好地进行边坡模型试验，将模型中的砂岩、石英和硅质岩，粒径一般为0．5～1．5cm，中边坡开挖坡率定为1：0．5，然后按照模型与原边坡*基金项目：湖南省交通科技项目(201006)；公路工程省部共建教育部重点实验室(长沙理工大学)开放基金资助

6、项目(k~110104)公路与汽运总第158期Highways8LAutomotiveApplications155式便可以得到各测点主应力值：月6日上午开挖至第8层完成第二级开挖。在边坡i~1,2-ax-bay1开挖卸荷过程中，不断记录百分表读数，通过分析得+4rxy(4)．．出顺层岩质边坡开挖过程中沿边坡倾角方向位移变9一tan2口一__=兰_-(5)化曲线(如图6所示)。由图6可以看出：边坡在开0．x一挖至第7层时出现突变情况，其中最大位移出现在0．1-0"2r一—坡顶处，且在2012年11月6El上午开挖第7层时‘maX^(⋯6)坡顶处出现明显张拉裂缝(如图7所示)。

7、式中：代表大主应力的方向角，即O。方向线与大主应力的夹角(自O。方向线沿顺时针方向时为负，沿逆时针方向时为正)。童：由此可以把试验所测应变转化为开挖过程中坡彗6体内的应力值，进而得出开挖过程中坡体内应力变2化曲线(如图5所示)。由图5可以看出：顺层岩质O边坡开挖卸荷过程中应力变化过程比较复杂，其衰1o-3l1o_3111111-03l1一o411一o4l1—o6上午下午上午下午减有波动现象出现；开挖完成后其应力变化逐渐减日期弱，但所持续的时间较长。图6顺层岩质边坡开挖过程中沿边坡倾角+1_口_+3士+5