削坡及生态恢复工程中的稳定性问题

论文摘要

对天然边坡进行削坡,当开挖位置在坡面时,往往使得原来单一坡度的边坡,在施工阶段或竣工后形成上下部不同坡度的边坡。这类削坡工程存在两方面的稳定性问题。一方面是削坡的过程中或完成时边坡的稳定性问题,另一方面是对于因开挖遭到破坏的生态平衡系统实施修复、重建工程时存在的客土稳定性问题。1.削坡工程中的稳定性问题。削坡工程中存在下列三种情况:(1)无需设置临时支护结构可开挖至设计深度的削坡工程;(2)需要但为了降低成本不设置临时支护结构,而在开挖至设计深度后再设置挡土结构的削坡工程;(3)采用边开挖边支护的施工方法时,在第一步开挖完成之后、打入土钉等支护结构之前的削坡工程等。削坡工程改变了边坡的边界条件,将导致边坡稳定性降低或者边坡破坏。对于此种稳定性问题,离心模型试验与现场试验结果表明,这类边坡有两种破坏模式。一种是滑裂面始于坡顶,另一种是滑裂面始于坡面。利用极限分析上限法理论讨论并确定边坡发生不同破坏模式的条件,从而给出极限开挖深度、设计开挖深度小于极限开挖深度时的稳定安全系数以及设计开挖深度大于极限开挖深度时的土压力,为解决天然边坡削坡工程中的稳定性设计问题提供理论依据。2.生态边坡工程中的稳定性问题。所谓的生态边坡工程,是指人类在对岩土进行必要的开挖堆填后,利用植物工程和土木工程相结合的方法,对遭到破坏的生态平衡系统进行修复、重建及对遭到破坏的岩土的力学平衡状态进行力学加固,使生态系统和岩土的力学状态达到新的平衡的工程。上述削坡工程破坏了原边坡的力学平衡和生态平衡,有必要实施生态边坡工程。利用混凝土肋梁加固原边坡,并在其形成的混凝土框架中进行植被的方法是较为常见和行之有效的生态边坡工程。混凝土框架中的客土的稳定性关系到生态边坡工程的成败。利用室内模型试验研究了客土的破坏模式及影响其稳定性的因素,利用极限分析上限法讨论了各种情况下客土的稳定性问题。为混凝土肋梁的最佳尺寸设计提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 研究意义，现状及内容
• 1.1 研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 边坡稳定性的研究现状
• 1.2.2 生态边坡稳定性的研究现状
• 1.3 本文的研究内容
• 2 削坡工程中的稳定性问题
• 2.1 模拟削坡工程离心模型试验
• 2.1.1 离心模型试验存在的问题
• 2.1.2 试验概要
• 2.2 试验结果
• 2.2.1 边坡的破坏模式
• 2.2.2 极限开挖深度
• 2.3 削坡工程中边坡稳定性分析
• 2.3.1 破坏模式、许可破坏机构及速度场
• 2.3.2 极限开挖深度、稳定安全系数及土压力上限解
• 2.4 计算结果与试验结果的比较
• 2.5 计算结果的讨论
• 2.5.1 破坏模式及其影响因素的讨论
• 2.5.2 稳定安全系数及其影响因素的讨论
• 2.5.3 土压力及其影响因素的讨论
• 3 生态边坡工程中的稳定性问题
• 3.1 有支挡结构的客土稳定性试验
• 3.1.1 试验设计
• 3.1.2 边坡模型的制作
• 3.2 试验结果
• 3.2.1 客土的破坏模式
• 3.2.2 土体的基本参数及支挡间距与破坏高度及角度的关系
• 3.3 有支挡结构的客土稳定性分析
• 3.3.1 有支挡结构边坡破坏许可速度场的设定
• total)的计算'>3.3.2 全部内力功(E_total)的计算
• total)的计算'>3.3.3 全部外力功(W_total)的计算
• 3.4 计算结果与试验结果的比较
• 4 结论及尚待解决的问题
• 附录Ⅰ边坡削坡工程中极限开挖深度，稳定安全系数，土压力表达式的推导
• 1 破坏模式1 极限开挖深度，稳定安全系数，土压力表达式的推导
• 1.1 破坏模式1 的许可破坏机构及速度场
• 1.2 角度、线段长、面积的计算
• 1.2.1 角度
• 1.2.2 线段长
• 1.2.3 面积
• 1.3 全部内力功的计算
• 1.3.1 直线滑裂面EF 的内力功
• 1.3.2 动径滑裂面的内力功
• 1.3.3 对数螺线滑裂面FD 的内力功
• 1.3.4 全部内力功的消散
• 1.4 全部外力功的计算
• 1.4.1 土体自重做的外力功
• 1.4.2 土压力的外力功
• 1.4.3 全部的外力功
• 1.5 极限开挖深度、稳定安全系数及土压力上限解
• 1.5.1 极限开挖深度上限解
• 1.5.2 稳定安全系数上限解
• 1.5.3 土压力上限解
• 2 破坏模式2 极限开挖深度，稳定安全系数，土压力表达式的推导
• 2.1 破坏模式2 的许可破坏机构及速度场
• 2.2 角度、线段长、面积的计算
• 2.2.1 角度
• 2.2.2 线段长
• 2.2.3 面积
• 2.3 全部内力功的计算
• 2.3.1 直线滑裂面CD 的内力功
• 2.3.2 对数螺线滑裂体OBC 的内力功
• 2.3.3 全部内力功的消散
• 2.4 全部外力功的计算
• 2.4.1 土体自重做的外力功
• 2.4.2 土压力的外力功
• 2.4.3 全部的外力功
• 2.5 极限开挖深度、稳定安全系数及土压力上限解
• 2.5.1 极限开挖深度上限解
• 2.5.2 稳定安全系数上限解
• 2.5.3 土压力上限解
• 附录Ⅱ有支挡结构的客土稳定表达式的推导
• 1 有支挡结构边坡破坏许可速度场的设定
• 2 角度、线段长度、面积的计算
• 2.1 角度
• 2.2 线段长度
• 2.3 面积
• total)的计算'>3 全部内力功(E_total)的计算
• 3.1 直线段CD 上的内力功
• 3.2 对数螺线AC 上的内力功
• 3.3 动径滑动土体ACF 内耗散的内力功
• 3.4 全部内力功
• total)的计算'>4 全部外力功(W_total)的计算
• 4.1 梯形土块CDEF 的外力功
• 4.1.1 重力功
• 4.1.2 水平地震力功
• 4.1.3 渗流力功
• 4.2 三角形ACF 的外力功
• 4.2.1 重力功
• 4.2.2 水平地震力功
• 4.2.3 渗流力功
• 4.3 全部的外力功
• 5 最佳支挡间距上限解
• 附录Ⅲ 客土厚度及破坏角度的关系
• 附录Ⅳ 客土的物理及力学指标
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果