【摘要】：采用现代监测技术、极限平衡和数值模拟的方法,从工程地质、稳定性分析与评价以及数值模拟三个方面,研究了沪蓉西魏家洲特大桥边坡工程在坡顶掘进隧道同时坡腰开挖桥墩的这类岩质高边坡的变形发展趋势、边坡的稳定状况、破坏机制与破坏模式、边坡锚索加固效果等相关的技术问题,取得的主要成果如下: 1、研究了顺层岩质高边坡的一般破坏模式,并具体针对魏家洲特大桥桥基斜坡的工程地质条件,对其破坏模式进行了分析。 2、根据理论分析与边坡破坏模式,对魏家洲桥基斜坡岩体的稳定性进行的极限平衡分析表明:在天然状态下,边坡的安全系数为1.133;在考虑Ⅶ地震下的安全系数为0.977,地震对边坡稳定性影响较大,根据地质资料及施工资料,边坡上有卸荷带与内滑带,随着2号墩和隧道的开挖,在卸荷裂隙发育区和2号墩以下、坡脚以上处可能发生破坏;锚索加固后,安全系数可达到1.294,说明锚索加固在这类边坡上效果较好。 3、建立魏家洲特大桥边坡监测系统,定期监测了施工期期间地表位移、深部位移、锚索预应力损失。并根据边坡地面和地下监测资料,对边坡的变形特点、岩体的变形特征与破坏模式进行了详细的研究,分析了这类边坡地表和深部位移变化规律。 4、建立FLAC—3D计算模型研究了坡顶掘进隧道、坡腰开挖桥墩这类岩质高边坡特殊区域的受力情况。在重力作用下,计算结果表明,边坡的底部受压,坡面受拉,尤其在桥墩开挖处应力集中,受拉状态明显。另外,在隧道顶部和坡脚处也有应力集中的现象。在考虑桥墩和隧道施加一定荷载情况下,研究表明:①坡面受拉情况恶化,桥墩下部区域可能出现局部破坏。②最大不平衡力显示,荷载施加后,整个边坡应力重新分布,但由于模拟过程所加荷载不大,变化不是很大。③荷载作用对Z方向上的位移影响比其它两个方向要大。④荷载对2号墩附近深部岩体和隧道口下方的地表点的稳定性影响大,而对隧道口附近的深部点和其它地表点影响较小。 【关键词】：边坡监测 破坏模式 极限平衡 数值模拟 边坡稳定 岩质高边坡
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U446.2
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2006.060953
【目录】：

• 第1章 引言9-20
• 1.1 岩质高边坡稳定性研究发展过程与现状9-11
• 1.2 滑坡监测技术的研究动态11-14
• 1.3 数值分析方法在研究岩体稳定性方面的应用14-18
• 1.4 本课题研究的目的、内容及意义18-20
• 第2章 顺层岩质边坡破坏模式及加固对策的研究20-41
• 2.1 影响顺层岩质边坡稳定性的主要因素20-23
• 2.2 顺层岩质边坡破坏模式23-26
• 2.3 魏家洲特大桥宜昌岸桥基斜坡破坏模式的分析26-28
• 2.4 预应力锚索加固作用机理28-31
• 2.5 极限平衡法评价锚索加固的效果31-40
• 2.5.1 极限平衡法的简介31-36
• 2.5.2 极限平衡法评价魏家洲特大桥边坡锚索加固作用36-40
• 2.6 本章小结40-41
• 第3章 岩质高边坡稳定性的信息化监测41-61
• 3.1 信息化监测目的和意义41
• 3.2 监测设计的原则和所需基本资料41-42
• 3.3 魏家洲特大桥宜昌岸桥基斜坡监测内容与监测方法42-52
• 3.3.1 魏家洲特大桥宜昌岸桥基斜坡概况42-43
• 3.3.2 地表位移监测43-48
• 3.3.3 深部位移监测48-51
• 3.3.4 锚索受力监测51-52
• 3.4 魏家洲岩质高边坡施工期位移变化规律52-59
• 3.5 本章小结59-61
• 第4章 岩质高边坡受力情况数值模拟61-82
• 4.1 数值模拟计算方法61-63
• 4.1.1 显式有限差分法 FLAC61-63
• 4.1.2 三维有限差分法FLAC3D63
• 4.2 FLAC3D在宜昌岸边坡中的应用63-67
• 4.2.1 计算范围、边界条件和单元类型的选择63-66
• 4.2.2 宜昌岸桥基斜坡三维模型的建立与计算66-67
• 4.3 坡顶过隧道、坡腰开挖桥墩时边坡受力情况研究67-76
• 4.4 荷载作用下桥墩受力研究76-79
• 4.5 监测数据和数值模拟数据的对比分析79-80
• 4.6 本章小结80-82
• 第5章 结论82-85
• 参考文献85-87
• 致谢87