大瑞铁路高黎贡山段隧道进出口边坡稳定性评价研究

论文摘要

新建大瑞铁路全长350km,穿行于青藏高原南东缘之横断山脉中段和南西端的滇西高原,沿途多高山峡谷地形。桥梁隧道总长占线路全长的75%,成为架在高桥长隧上的国际通道。由于高黎贡山越岭地区复杂的地质环境将对岩体的稳定性造成极为不利的影响,导致两岸的铁路隧道工程边坡存在一定的安全隐患,因此,深入系统地研究河谷两岸工程边坡岩土体的结构特征、稳定性,具有重要的理论意义和工程实用价值。本文以怒江左岸的四个桥基边坡（滥枣河上坝大桥,马溢河大桥,老白河大桥,澡塘河大桥）作为研究对象,首先通过现场试验（回弹仪）和现场取样室内实验等手段,查明了岩石及结构面的强度特征,然后利用UDEC离散元数值模拟软件对地震荷载下边坡的变形破坏模式进行分析,并结合Newmark方法综合评价边坡在地震荷载下的稳定性,最后利用Geo-Studio软件中的QUAKE/W模块,建立计算模型,研究不同高度上水平地震加速度放大系数的变化规律。综合以上手段对峡谷区隧道进出口边坡岩体工程适宜性进行系统地评价,用以更好地指导斜坡防护工程。论文的主要研究成果有:1.研究区工程地质环境条件研究:包括研究区自然地理环境条件、地形、地貌特征、构造地质条件以及桥址区工程地质条件。2.得到了岩石及结构面的强度特征,如岩体的重度、抗压强度、抗剪强度、抗拉强度、弹性模量,结构面的抗剪强度等,为边坡的稳定性评价提供依据。3.二维离散元（UDEC）数值模拟结果表明,变形基本集中于强风化层,且大多以坡体表层的错动滑落为主,个别坡体在陡缓交界处出现较大拉裂破坏,甚至影响到整体稳定性。4.利用Geo-Studio软件中的SLOPE/W和QUAKE/W两大模块,在基于Newmark方法的基础上得出了各边坡瞬时最小安全系数及永久位移值,并通过与临界位移值100mm的比较,对各边坡稳定性进行了评价。5.在输入同一场地水平地震波的基础上,对各边坡指定坡高水平加速度进行监测,并总结了加速度放大系数随高度的变化规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外对高陡斜坡研究的历史回顾和发展趋势
• 1.3 高陡斜坡工程稳定性评价的研究历史与发展现状
• 1.4 研究内容与技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 论文主要研究成果及技术路线
• 第2章 研究区工程地质环境条件研究
• 2.1 自然地理环境条件
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.3 气象水文
• 2.2 区域地质背景
• 2.2.1 地层岩性
• 2.2.2 地质构造
• 2.2.3 岩浆活动
• 2.2.4 水文地质条件
• 第3章 岩体的物理力学特性研究
• 3.1 JRC-JCS 模型的应用[45][46]
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 JRC-JCS 模型确定抗剪参数的原理
• 3.1.3 确定等效的Mohr－Coulomb 准则的抗剪参数
• 3.1.4 计算参数的采集与确定
• 3.1.5 计算结果
• 3.2 结构面力学参数的试验研究
• 3.2.1 试验方法与原理
• 3.2.2 试样的采集
• 3.2.3 试验结果分析
• 3.3 试验综合成果
• 3.4 岩石物理力学参数的选取
• 3.4.1 岩石的抗压强度、弹性模量和泊松比
• 3.4.2 岩石的抗拉强度
• 3.4.3 岩石的抗剪强度
• 3.5 小结
• 第4章 地震荷载下边坡变形破坏模式数值模拟分析
• 4.1 离散元法的基本原理及UDEC 程序特点
• 4.2 滥枣河上坝大桥两岸边坡失稳模式分析
• 4.2.1 边坡离散元计算剖面的概化
• 4.2.2 离散元计算模型的建立及参数选取
• 4.2.3 滥枣河工程边坡计算结果
• 4.3 老白河大桥两岸边坡失稳模式分析
• 4.3.1 老白河工程岸坡计算模型的概化
• 4.3.2 离散元计算模型的建立及参数选取
• 4.3.3 老白河桥隧边坡离散元模型计算结果
• 4.4 马溢河永新大桥两岸边坡失稳模式分析
• 4.4.1 永新桥工程岸坡计算剖面的选取和概化
• 4.4.2 离散元计算模型的建立及参数选取
• 4.4.3 马溢河桥隧边坡离散元模型计算结果
• 4.5 麦地河大桥两岸边坡失稳模式分析
• 4.5.1 麦地河计算剖面的选取
• 4.5.2 离散元计算模型的建立及参数选取
• 4.5.3 麦地河桥隧边坡离散元模型计算结果
• 第5章 地震荷载下基于Newmark 法的边坡稳定性分析
• 5.1 Newmark 方法简介
• 5.2 Geo-Studio 动态模拟计算
• 5.2.1 Geo-Studio 软件分析步骤
• 5.2.2 地震加速度的选取
• 5.2.3 地震荷载下稳定性计算结果
• 第6章 边坡动态加速度放大系数预测研究
• 6.1 国内外研究进展
• 6.2 水平动态加速度放大系数的研究
• 6.2.1 地震惯性力和地震影响系数
• 6.2.2 研究模型的建立
• 6.2.3 同一河谷两岸边坡加速度放大系数随高度变化规律
• 6.2.4 同一岸坡加速度放大系数随高度变化规律
• 6.2.5 各高度加速度放大系数建议取值
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果