顺倾向层状岩土质混合高边坡稳定性分析-论文.pdf

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1、中外公路第33卷第l期242ol3年2月文章编号：1671—2579【2013)Ol-0024-05顺倾向层状岩土质混合高边坡稳定性分析黄欢，龚刚，郭冲，黄生文(1．长沙理工大学岩土工程研究所，湖南长沙410004；2．湖南润湘交通建设发展有限公司)摘要：运用FLAC数值软件对某典型顺倾向岩土互层的岩土质混合高边坡进行开挖数值模拟，比较分析岩土互层边坡与一般层状岩质高边坡的开挖影响，得出了岩土质混合边坡受开挖影响局部产生位移突变现象及位移变化量、影响深度等较一般岩质边坡大的变形特征，并结合现场位移监测结

2、果推断出第1、Ⅱ级坡可能发生浅层剪切破坏；通过比较分析岩土互层边坡中土层与岩层的粘聚力对边坡安全系数及最大变形位移的影响，得出岩土互层边坡中的土层对边坡稳定性影响比岩层明显得多。关键词：岩土质混合边坡；Ubiquitous-joint模型；强度折减；稳定性岩土质混合高边坡是一类复杂的、特殊的路堑边边坡分5级开挖：第1级坡高为7m，坡率为1：0．2；坡，其工程性质不同于一般的土质高边坡或者岩质高第2级坡高为10m，坡率为1：0．75，台阶宽度3m；边坡。它是基岩原位差异风化或溶蚀形成的既含有岩第3、4级坡

3、高为10m，坡率为1：l，台阶宽度3m；第石又含有土层的混合边坡，其结构形态为土石叠置结5级坡高8m，坡率l：1。边坡倾向北偏西2O。，系道构。在工程建设中岩土质混合高边坡较为常见，其形路大里程方向左侧，道路右侧紧靠居民区，故该边坡的式有：上土下岩、岩土互层、岩中夹土、土中夹岩等，其稳定性对居民区的安全至关重要。边坡的地层岩性自中，岩土互层的岩土质混合高边坡常见于沉积岩层状上而下主要有：第四系更新统残坡积层的粉质粘土，颜边坡中，其成因主要是裂隙水沿层理面渗入，使部分较色为褐色、褐黄色，呈硬塑状，厚度较小

4、，含少量碎石；软的岩层风化成土，形成“夹心饼”状的岩土互层，如在元古界冷家溪群灰绿色、浅灰色、青灰色强风化粉砂质粉砂质泥板岩中所见。其中又以顺倾向岩土互层边坡泥板岩，岩石主要成分由绢云母、粘土矿物、石英和少的稳定性较差，极易受开挖卸荷影响发生滑坡、滑塌等量黑色炭质组成，绢云母呈细小纤状具较明显的定向地质灾害。这类高边坡不像一般的顺层岩质边坡一样排列，石英粒径多<0．05mm，少量见波状消光现象，有较成熟的稳定性研究方法，其研究理论不够完善，故为变余粉砂结构，薄～中厚层构造，节理裂隙很发育，研究该类边坡的

5、变形及破坏规律，对分析此类边坡的岩质极软，岩体破碎，岩芯呈碎石状夹土柱；中风化粉稳定性以及提供合理的支护方案具有重要意义。该文砂质泥板岩，中厚层状构造，层理明显。在边坡面附以在建的某高速公路典型顺倾向岩土互层的岩土质混近，可见岩土互层现象，其中土层的厚度为2～4m，该合高边坡为研究对象，根据地质条件，运用有限元数值边坡的层面产状为318。59。，边坡面的倾向为340。，软件Ansys建立数值概化模型，并导入岩土专业数值软件FLAC3。中，对所研究的边坡进行开挖数值模拟，分层面与边坡面成小角度相交，形成顺

6、倾向的岩土互层析其开挖过程中的变形特征，并与一般的层状岩质边坡混合高边坡。的开挖变形作对比，为合理的支护方案提供理论依据。由于该坡为顺层的岩土混合边坡，岩层倾角比较大(59。)，且边坡中的软弱层(土层)、岩层较薄，层状结1工程地质概况构面密集且软弱结构面(土层)在2～5级坡坡面未出露，坡体应力场受重力及开挖卸荷的作用不断发生变研究的工程边坡长约110m，最大高度约45m。化，并在坡体下部形成应力集中，使岩层沿层间挤压带收稿日期：2Ol2一O5—18基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：5127901

7、8)；湖南省交通运输厅科技进步与创新计划项目(编号：201038)；湖南省大浏和浏醴高速公路建设开发有限公司资助项目作者简介：黄欢，女，工程师．E—mail：591972939@qq．com2013年第1期黄欢，等：顺倾向层状岩土质混合高边坡稳定性分析25挤开且形成不同程度的层间错动或者错动趋势，从而向上；计算模型X向长101．1m，Z向高70m，Y向宽在层理面、软弱面(土层)、裂隙面等结构面上产生剪切101TI，土层厚度及其间距取3m，共分5步开挖，该边变形。而这种剪切变形在坡脚处受阻，致使上部岩层坡

8、的总体开挖高度为45m。发生弯曲隆起变形且局部出现微弱的架空现象。随着2．2材料本构模型及计算参数的选取应力集中现象、剪切变形的进一步加剧及岩体本身的该高边坡为岩土互层的混合边坡，其岩层部分的蠕变性质，坡体浅层岩体将发生更明显的层问差异错岩体结构为层状结构，而层状岩体结构根据应力状态、动及后缘拉裂，局部形成拉裂陷落并接着产生滑移一层理面走向及岩块和层理面的材料特性的不同，其屈溃屈破坏。为此，该文利用FLAC。。软件对其进行数服可能发生在岩块