论文摘要
在交通运输、矿山开采、水利和国防等建设工程中,存在着大量的高边坡。确保这些高边坡在施工和运营过程中的稳定,对于保证整个建设工程的顺利开展和应用具有非常重要的意义。本文以四川犍为县人民医院门诊大楼后边坡为研究对象,运用工程地质、岩体力学、数值模拟等理论和方法,研究了边坡的变形破坏机理及其稳定性,提出了确保边坡长期稳定的支护方案。取得了以下几个方面的研究成果:1、利用工程地质力学分析原理,对该边坡的变形破坏机理及破坏模式进行了分析研究,结果表明,缓倾角泥化夹层、下部相对软弱的粉砂质泥岩浅部的风化及软化变形、与边坡走向近乎平行和垂直的两组陡倾节理面是导致边坡破坏的主要原因。随着边坡的开挖,中上部巨厚层状砂岩层中陡倾节理面由于应力释放和回弹变形而被拉开,下部软弱基座浅部发生差异变形,当雨水渗入张开节理面,孔隙水压力有所增加而泥化夹层的力学性质进一步恶化,最终边坡发生以座落为主的滑动破坏。2、利用极限平衡法中的不平衡推力法和Spencer法,对该边坡的稳定性进行了分析评价,认为该边坡在不利的自然营力作用下很难保持自身稳定;为了了解不平衡推力法理论假设的可靠性,分析了条块间作用力倾角与稳定系数的关系,结果表明条块间作用力倾角对该边坡的稳定系数影响很大;考虑到不平衡推力法在国内应用广泛的实际情况,利用切角法对其进行了改进处理,切角处理后的不平衡推力法计算结果与Spencer法计算结果基本一致,该结果客观反映了边坡的稳定状态。3、在认识了边坡变形破坏机理和稳定状态的基础上,对该边坡提出了综合治理方案,即系统的排水措施和预应力锚索框架梁支挡措施,结合前人研究成果对预应力锚索框架梁进行了优化设计,结合该实际工程的研究对现有的设计理论作了的一定的改进。4、利用FLAC3D软件对边坡的变形破坏机理进行了数值模拟,验证了工程地质力学分析结论的可靠性;结合强度折减法理论和数值分析方法计算出边坡的稳定系数,与极限平衡法的分析结果接近;为了评价边坡治理方案的合理性,通过FLAC3D中的结构单元模块分析了边坡加固前后的应力和位移等的变化,进一步验证了预应力锚索框架梁治理措施的显著效果。