百色膨胀土堑坡开挖的演化规律及柔性支护技术研究

论文摘要

路堑开挖一段时间后边坡发生坍滑是膨胀土地区筑路常见的工程病害,且这种破坏与坡高、坡率无直接联系。已有工程实践表明,采取土工格栅加筋柔性支护能治理这一工程顽症,但处治对象几乎都是发生滑坍后的膨胀土堑坡。为将柔性支护技术推广应用于新建膨胀土公路,有必要研究开挖堑坡的变形和破坏规律,即大气干湿循环作用对膨胀土裸坡的影响,以获取直接实施柔性支护的可行性及最佳时机。为此,本文以在建百(色)隆(林)高速公路为对象,借助FLAC数值方法,开展膨胀土堑坡开挖过程、变形和破坏规律以及柔性支护处治技术研究。首先,分析了百色膨胀土分布区自然地理和区域地质构造,采取取样试验并结合地质勘查资料,研究了该典型膨胀土的土性及强度特性,获得进行边坡稳定分析和处治设计的必要参数。其次,借助有限差分程序FLAC,研究了膨胀土路堑开挖过程中边坡的应力、应变变化规律及稳定性,发现应力、应变和位移场均随开挖过程不断变化,安全系数逐渐降低,但完成开挖时仍能保持稳定;通过现场工程观测实际开挖堑坡的演化规律,结合数值分析,研究了大气干湿循环对开挖路堑的影响,通过模拟干湿循环条件下其演化过程,得出开挖堑坡若得不到及时治理,经历干湿循环后必发生浅层滑坍的结论。这些都得到实际施工现场的验证。最后,基于对膨胀土边坡传统处治方法弊端之分析及开挖堑坡的演化规律,提出百色膨胀土堑坡柔性支护设计方案并完成了工程施工,同时研究了施工工艺及技术标准。柔性支护施工简便,只需常规筑路机械,如材料、机械、人员齐备,天气良好,10天即可完成一段高10、长超过100m的堑坡支护。通过探讨膨胀土地区新建公路直接采用柔性支护技术处治开挖堑坡的可行性和最佳实施时机,为有效防治膨胀土地区筑路“逢堑必滑”提供了依据和参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 百色膨胀土工程特性的研究
• 2.1 自然地理概况
• 2.2 区域地质构造
• 2.3 百色膨胀土的工程特性
• 2.4 本章小结
• 第三章 拉格朗日元法及 FLAC 程序简介
• 3.1 概述
• 3.2 有限差分法的基本原理
• 3.3 显示差分计算的程序-FLAC 简介
• 3.4 FLAC 的强度折减法
• 3.5 本章小结
• 第四章 百色膨胀土堑坡开挖过程演化规律的研究
• 4.1 路堑开挖过程模型的建立和参数的选取
• 4.2 四塘互通区路堑开挖过程演化规律的研究
• 4.3 四塘互通区堑坡现场开挖的演化过程
• 4.4 干湿循环对开挖路堑的影响研究
• 4.5 膨胀土堑坡开挖的演化规律
• 4.6 本章小结
• 第五章 四塘互通区路堑柔性支护技术研究
• 5.1 膨胀土路堑边坡的处治方法
• 5.2 四塘互通区柔性支护处治方案
• 5.3 柔性支护施工工艺和技术标准研究
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读硕士学位期间参加科研项目和发表的论文