地質(zhì)工程 邊坡分類 穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 塊狀結(jié)構(gòu)邊坡 板裂結(jié)構(gòu)邊坡
【摘要】：
山區(qū)高速公路高邊坡穩(wěn)定性問題已成為威脅施工安全,制約工程進(jìn)度,影響安全運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵技術(shù)問題。雖然在勘察和設(shè)計(jì)階段均對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,但由于我國(guó)現(xiàn)階段公路工程勘察設(shè)計(jì)的特點(diǎn),許多邊坡地質(zhì)問題在勘察和設(shè)計(jì)階段很難暴露出來,迫切需要一套適合山區(qū)高速公路的高邊坡動(dòng)態(tài)支護(hù)設(shè)計(jì)理論和方法體系。本文通過對(duì)湯屯高速公路大量高邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征和變形破壞模式研究,遵循定性分析與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合的基本學(xué)術(shù)思想,系統(tǒng)總結(jié)了公路邊坡主要支護(hù)措施及其適用條件,提出了基于支護(hù)的邊坡地質(zhì)工程分類方案,在此基礎(chǔ)上,對(duì)不同類型的邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法及支護(hù)方案進(jìn)行優(yōu)選,得出適合不同類型邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法及支護(hù)方案,并通過
邊坡監(jiān)測(cè)反饋分析實(shí)現(xiàn)邊坡動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及信息化施工。
論文以研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件為背景,從施工期高邊坡地質(zhì)條件調(diào)查復(fù)核入手,以邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征和變形破壞模式為主線,以邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)為基礎(chǔ),對(duì)高邊坡施工期動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié),細(xì)化、深化邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征調(diào)查、變形破壞模式分析、基于支護(hù)的地質(zhì)工程分類、支護(hù)設(shè)計(jì)適宜性評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)反饋等相關(guān)工作的方法、過程,并以研究區(qū)內(nèi)塊狀、板裂兩類特殊巖體結(jié)構(gòu)高邊坡為例進(jìn)行深入分析,進(jìn)行全過程動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)研究。通過這些工作,以期獲得一套基于地質(zhì)工程原理,具有一定理論意義并可指導(dǎo)工程實(shí)踐的高速公路高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的研究方法、工作流程。
通過上述研究,在邊坡地質(zhì)工程分類、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法及動(dòng)態(tài)支護(hù)設(shè)計(jì)方面取得了一定的進(jìn)展,主要包括:
(1)針對(duì)山區(qū)高等級(jí)公路的地質(zhì)復(fù)雜性和公路建設(shè)過程中對(duì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的要求,基于地質(zhì)過程機(jī)制分析和變形控制的基本思想,提出了一套山區(qū)高等級(jí)公路高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的地質(zhì)工程分析理論和評(píng)價(jià)方法。即:以邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征和變形破壞模式研究為基礎(chǔ),以服務(wù)于支護(hù)設(shè)計(jì)的邊坡地質(zhì)工程分類為核心,通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)類型邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法及支護(hù)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選,建立了一套適合山區(qū)高速公路高邊坡動(dòng)態(tài)支護(hù)設(shè)計(jì)的理論和方法體系,形成了“地質(zhì)條件詳細(xì)調(diào)查—巖體結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)描述—邊坡變形破壞模式分析—基于地質(zhì)過程的定性與定量穩(wěn)定性評(píng)價(jià)—災(zāi)害控制與支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)—監(jiān)測(cè)反饋分析”的工作方法,發(fā)展了針對(duì)高邊坡具體地質(zhì)條件的非模式化優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念和方法。
(2)系統(tǒng)研究了適于邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和支護(hù)設(shè)計(jì)的巖體結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法。建立了適合山區(qū)公路邊坡的巖體結(jié)構(gòu)分類方案,將巖體結(jié)構(gòu)分為塊狀結(jié)構(gòu)、次塊狀結(jié)構(gòu)、碎塊狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu);根據(jù)公路邊坡的特點(diǎn),建立了結(jié)構(gòu)面分級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)描述體系,將結(jié)構(gòu)面分為三類,控制性軟弱結(jié)構(gòu)面、一般性軟弱結(jié)構(gòu)面和裂隙類結(jié)構(gòu)面;在此基礎(chǔ)上研究了邊坡巖體結(jié)構(gòu)分區(qū)的方法。
(3)在邊坡主要支護(hù)措施總結(jié)及其適宜性研究的基礎(chǔ)上,通過對(duì)滑坡體、潛在圓弧形破壞、深部塊體失穩(wěn)、淺表層塊體失穩(wěn)四種常見類型邊坡的支護(hù)方案設(shè)計(jì)研究,系統(tǒng)總結(jié)了邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)方案和對(duì)應(yīng)的具體支護(hù)措施,按照支護(hù)措施特點(diǎn)和支護(hù)工程強(qiáng)度將邊坡的支護(hù)方案類型劃分為削方減載、強(qiáng)支護(hù)、弱支護(hù)、坡面防護(hù)四種類型,并研究了各種支護(hù)方案的適用范圍。
(4)建立了基于支護(hù)的邊坡地質(zhì)工程分類方案。根據(jù)邊坡的巖體結(jié)構(gòu)特征和變形破壞模式將邊坡分為塊狀結(jié)構(gòu)邊坡、板裂結(jié)構(gòu)邊坡、碎裂結(jié)構(gòu)邊坡和散體結(jié)構(gòu)邊坡,分別研究了各類邊坡形成的地質(zhì)條件、影響穩(wěn)定性的因素、主要變形破壞模式,并研究了它們對(duì)應(yīng)的邊坡支護(hù)方案和具體支護(hù)措施,有利于在公路施工過程中根據(jù)邊坡類型快速選擇支護(hù)設(shè)計(jì)方案。
(5)對(duì)湯屯高速公路沿線分布較廣的塊狀結(jié)構(gòu)巖體邊坡,在塊體理論的基礎(chǔ)上,建立了基于運(yùn)動(dòng)學(xué)原理的離散元模擬技術(shù)的關(guān)鍵塊體搜索方法和基于塊體理論的關(guān)鍵塊體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法,即采用離散元方法確定關(guān)鍵塊體,再利用基于強(qiáng)度理論的塊體穩(wěn)定性分析方法評(píng)價(jià)關(guān)鍵塊體穩(wěn)定性,然后根據(jù)邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征及變形破壞模式提出設(shè)計(jì)方案和具體支護(hù)措施,最后利用離散元方法評(píng)價(jià)支護(hù)后邊坡穩(wěn)定性狀況,并通過監(jiān)測(cè)反饋分析實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),發(fā)展了塊狀結(jié)構(gòu)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及支護(hù)設(shè)計(jì)方法。
(6)首次對(duì)皖南山區(qū)古老板裂化變質(zhì)巖邊坡的形成機(jī)制和失穩(wěn)模式進(jìn)行系統(tǒng)研究,并提出針對(duì)性的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法和支護(hù)設(shè)計(jì)對(duì)策。研究區(qū)板裂巖體邊坡主要有順層和反傾兩種類型,根據(jù)公路沿線大量?jī)A倒變形體巖體結(jié)構(gòu)特征的研究,將傾倒變形體分為板柱狀傾倒變形體、碎裂狀傾倒變形體、散體狀傾倒變形體三種類型。通過深入分析,總結(jié)了板裂巖體邊坡變形破壞模式、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法,并提出了相應(yīng)的支護(hù)方案。
【關(guān)鍵詞】：地質(zhì)工程 邊坡分類 穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 塊狀結(jié)構(gòu)邊坡 板裂結(jié)構(gòu)邊坡 【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：U416.14
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2008.086138
【目錄】：
- 摘要5-7
- ABSTRACT7-13
- 第1章 引言13-33
- 1.1 選題依據(jù)與研究意義13-14
- 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-29
- 1.2.1 巖體結(jié)構(gòu)特征研究14-18
- 1.2.2 邊坡變形破壞模式研究18-20
- 1.2.3 高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)研究20-23
- 1.2.4 高邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)研究23-25
- 1.2.5 塊狀結(jié)構(gòu)巖體邊坡研究25-27
- 1.2.6 板裂結(jié)構(gòu)巖體坡研究27-28
- 1.2.7 高邊坡監(jiān)測(cè)反饋研究28-29
- 1.3 研究技術(shù)路線29-30
- 1.4 主要工作和取得的成果30-33
- 1.4.1 完成的主要工作30-31
- 1.4.2 取得的主要成果和創(chuàng)新點(diǎn)31-33
- 第2章 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件33-40
- 2.1 氣象水文33
- 2.2.1 氣象33
- 2.2.2 水文33
- 2.2 地形地貌33-35
- 2.3 地層巖性35-36
- 2.3.1 地層35-36
- 2.3.2 巖漿巖36
- 2.4 地質(zhì)構(gòu)造36-38
- 2.4.1 褶皺構(gòu)造36-37
- 2.4.2 斷陷盆地37
- 2.4.3 斷裂構(gòu)造37-38
- 2.5 水文地質(zhì)條件38-39
- 2.6 地震39-40
- 第3章 邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征研究40-54
- 3.1 概述40-41
- 3.2 巖體結(jié)構(gòu)分類體系41-44
- 3.2.1 現(xiàn)有巖體結(jié)構(gòu)分類體系41-42
- 3.2.2 湯屯高速公路巖體結(jié)構(gòu)分類體系42-44
- 3.3 結(jié)構(gòu)面的工程地質(zhì)分級(jí)44-48
- 3.3.1 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)面分級(jí)體系44-46
- 3.3.2 湯屯高速公路結(jié)構(gòu)面分級(jí)體系46-48
- 3.4 結(jié)構(gòu)面的現(xiàn)場(chǎng)描述體系48
- 3.5 邊坡巖體結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)分區(qū)48-53
- 3.5.1 邊坡巖體結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)分區(qū)原則48-50
- 3.5.2 邊坡巖體結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)分區(qū)50-53
- 3.6 小結(jié)53-54
- 第4章 邊坡變形破壞模式研究54-72
- 4.1 概述54
- 4.2 邊坡變形破壞模式及其發(fā)育條件54-64
- 4.2.1 邊坡塊體失穩(wěn)的基本特征55-58
- 4.2.2 邊坡順層滑移的基本特征58-60
- 4.2.3 邊坡傾倒變形的基本特征60-63
- 4.2.4 邊坡圓弧型滑移的基本特征63-64
- 4.3 湯屯高速公路邊坡主要變形破壞類型64-66
- 4.4 邊坡變形破壞模式與巖體結(jié)構(gòu)關(guān)系66-69
- 4.5 湯屯高速公路重要邊坡變形破壞模式69-71
- 4.6 小結(jié)71-72
- 第5章 基于支護(hù)的邊坡地質(zhì)工程分類研究72-96
- 5.1 概述72
- 5.2 公路邊坡支護(hù)方案設(shè)計(jì)及分類72-89
- 5.2.1 支護(hù)措施及其適宜性研究72-77
- 5.2.2 邊坡支護(hù)方案設(shè)計(jì)77-87
- 5.2.3 公路邊坡支護(hù)方案分類研究87-89
- 5.3 基于支護(hù)的邊坡地質(zhì)工程分類研究89-94
- 5.3.1 分類的目的和基本原則89-90
- 5.3.3 基于支護(hù)的邊坡地質(zhì)工程分類90-94
- 5.4 小結(jié)94-96
- 第6章 塊狀結(jié)構(gòu)巖體邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法和支護(hù)設(shè)計(jì)地質(zhì)工程研究96-115
- 6.1 概述96-97
- 6.2 塊狀結(jié)構(gòu)巖體工程地質(zhì)特性研究97-98
- 6.2.1 地質(zhì)環(huán)境條件97-98
- 6.2.2 塊狀結(jié)構(gòu)巖體地質(zhì)特征98
- 6.3 塊狀結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞模式研究98-101
- 6.3.1 塊體的基本類型98-100
- 6.3.2 塊狀結(jié)構(gòu)邊坡的基本變形破壞模式100-101
- 6.4 塊狀結(jié)構(gòu)巖體邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法分析101-105
- 6.4.1 研究思路和方法101-102
- 6.4.2 復(fù)雜塊體三維地質(zhì)建模及關(guān)鍵塊體的確定102-104
- 6.4.3 關(guān)鍵塊體的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)104-105
- 6.5 工程治理分析105-106
- 6.6 典型實(shí)例分析106-115
- 6.6.1 邊坡工程地質(zhì)條件106
- 6.6.2 邊坡變形破壞模式106-108
- 6.6.3 開挖邊坡關(guān)鍵塊體確定108-111
- 6.6.4 基于塊體理論的關(guān)鍵塊體穩(wěn)定性分析111-112
- 6.6.5 支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)112-115
- 第7章 板裂巖體邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法和支護(hù)設(shè)計(jì)地質(zhì)工程研究115-144
- 7.1 概述115-118
- 7.1.1 板裂巖體特征115-116
- 7.1.2 板裂巖體邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及災(zāi)害控制技術(shù)116-118
- 7.2 板裂結(jié)構(gòu)邊坡工程地質(zhì)研究118-121
- 7.2.1 板裂巖體形成條件研究118-119
- 7.2.2 板裂結(jié)構(gòu)邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征119-120
- 7.2.3 板裂結(jié)構(gòu)邊坡分類120-121
- 7.3 板裂結(jié)構(gòu)邊坡變形破壞模式121-128
- 7.4 板裂巖體邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)128-138
- 7.4.1 順層板裂巖體邊坡128-136
- 7.4.2 反傾板裂巖體邊坡136-138
- 7.5 板裂邊坡支護(hù)方法研究138-144
- 7.5.1 順層板裂巖體邊坡支護(hù)方法研究139-142
- 7.5.2 傾倒變形巖體邊坡支護(hù)方法研究142-144
- 第8章 高邊坡監(jiān)測(cè)與反饋分析研究144-158
- 8.1 概述144
- 8.2 監(jiān)測(cè)儀器的選型及重點(diǎn)邊坡的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)144-145
- 8.2.1 監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備選型144-145
- 8.2.2 邊坡監(jiān)測(cè)的布置145
- 8.3 邊坡監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)反饋145-147
- 8.4 湯屯高速公路2-7邊坡監(jiān)測(cè)與反饋分析147-157
- 8.4.1 多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)成果147-149
- 8.4.2 錨索測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)成果149-150
- 8.4.3 測(cè)斜孔監(jiān)測(cè)成果150-155
- 8.4.4 邊坡整體變形分析及應(yīng)用155-157
- 8.5 小結(jié)157-158
- 結(jié)論158-160
- 致謝160-162
- 參考文獻(xiàn)162-171
- 附錄A 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文171-172
- 附錄B 攻讀博士學(xué)位期間參加的科研實(shí)踐項(xiàng)目172
