层状岩质边坡稳定性分析

论文摘要

层状岩质边坡可分为水平坡、顺向坡、反向坡等基本类型。其中顺向层状岩质边坡发生滑坡较为普遍,是工程上最为关注的岩质边坡类型。虽然对这类边坡开展了大量的研究工作,但由于问题的复杂性,许多问题仍未得到很好的解决。稳定性分析中往往忽略一些较为重要的因素,并在假定破坏状态的基础上进行研究,从而使分析结果与实际情况间存在一定的差异。本文主要对顺向层状岩质边坡的变形破坏机理与稳定性进行研究。①文中根据其结构面与坡面的相互关系,对结构面的力学模型进行了一定的探讨;然后采用极限平衡法,研究了顺向层状岩质边坡的顺层滑动失稳,得出影响层状岩质边坡滑动主要因素。②利用MTS岩石材料试验机对梅溪坝高边坡岩石在不同围压下的变形、强度特征进行了试验研究,得出了应力-应变全过程曲线试验,根据岩石的变形特性;得出了岩石各个阶段的变形情况。③根据前面分析层状岩质边坡的变形特征、岩石力学特性。因此,运用岩土类材料的屈服准则、加卸载准则、塑性势理论、以及加载硬化规律等原理,分析了层状岩质边坡的屈服条件以及平面层状弱面的最不利位置。④本论文应用ABAQUS进行三维数值模拟分析,得出该层状岩质边坡的相互作用机理:一方面,加固边坡前,滑坡应力场和应变场的变化情况;另一方面,加固边坡后,滑坡应力场和应变场的变化情况。继而得出了滑坡稳定状况。⑤结合高边坡滑坡的具体地形地貌以及滑坡等情况,进行综合研究,设计出以抗滑桩监测为主、辅以地表位移监测等多层次综合监测系统,经现场一年多的测试,效果很好。⑥梅溪坝高滑坡是十分典型和大型层状岩体滑坡,具有多层的滑动特征。该滑坡一旦失稳,必将产生严重后果。论文对梅溪坝滑坡体的地质特征及监测资料进行研究,对滑坡体的稳定性作了定性分析,并提出了该边坡加固措施。并且数值计算分析结果进行了对比,二者都符合很好。通过本项研究工作,初步建立了一套评价顺倾向层状岩质边坡稳定性的理论体系,有助于增进对该类边坡失稳机理的认识,对该类边坡的治理奠定了一定的理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 课题的研究背景及意义
• 1.3 文献综述
• 1.3.1 国内外边坡稳定性研究现状及发展趋势
• 1.3.2 国内外岩质边坡稳定性研究现状及发展趋势
• 1.3.3 目前国内外对岩质边坡动力稳定研究
• 1.3.4 国内外层状岩质边坡稳定性研究现状
• 1.4 问题的提出
• 1.5 论文研究的主要内容和技术线路
• 1.5.1 研究的主要内容
• 1.5.2 研究的技术路线
• 2 层状岩质边坡失稳机理与滑动分析
• 2.1 层状岩质边坡构成及特点
• 2.1.1 滑坡类型及岩体结构
• 2.1.2 层状岩质边坡的分类及破坏形式
• 2.2 影响层状岩质边坡稳定性的主要因素
• 2.2.1 影响层状岩质边坡稳定性的主要因素
• 2.2.2 不连续结构面的力学特性
• 2.3 层状岩质边坡顺层滑动分析
• 2.3.1 顺层滑动的破坏形式及其破坏机理
• 2.3.2 影响因素分析
• 2.4 本章小结
• 3 层状岩质边坡工程力学特性实验
• 3.1 岩石变形特性实验研究
• 3.1.1 实验设备介绍
• 3.1.2 岩样加工
• 3.1.3 MTS 试验控制变量的选择
• 3.2 MTS 试验结果分析
• 3.2.1 岩样的单轴状态下压缩试验
• 3.2.2 三轴压缩实验
• 3.2.3 常规三轴的试验处理
• 3.3 本章小结
• 4 层状岩质边坡分析事例——梅溪坝高边坡稳定性分析
• 4.1 工程概况
• 4.2 工程地质条件及分析与评价
• 4.2.1 地形地貌
• 4.2.2 地层岩性
• 4.2.3 地质构造
• 4.2.4 滑坡及高边坡区气象、水文地质条件
• 4.3 高边坡影响稳定性因素
• 4.3.1 滑坡的性质及变形特征
• 4.3.2 滑坡的变形原因分析
• 4.4 滑坡的稳定性评价和计算分析
• 4.4.1 滑坡的稳定性评价
• 4.4.2 滑坡的稳定性计算
• 4.4.3 滑坡区特征及稳定性评价
• 4.4.4 处理措施及建议
• 4.5 高边坡滑坡治理优选方案
• 4.5.1 根治方案的选择依据
• 4.5.2 滑坡综合治理措施
• 4.5.3 地表排水措施
• 4.6 本章小结
• 5 层状岩体弹塑性分析的基本理论和方法
• 5.1 岩体变形的弹塑性分析
• 5.2 塑性状态下的本构关系
• 5.3 岩土材料的塑性屈服破坏准则
• 5.4 岩土材料的流动法则
• 5.5 岩土材料的强化准则
• 5.6 弹塑性问题的有限元分析理论
• 5.7 层状岩体弱面屈服条件与破坏条件
• 5.7.1 平面层状弱面的屈服条件
• 5.7.2 平面层状弱面的最不利位置
• 5.8 本章小结
• 6 基于ABAQUS 对高边坡的三维数值模拟分析
• 6.1 ABAQUS 有限元程序简介
• 6.1.1 ABAQUS 的主要模块
• 6.1.2 ABAQUS 的分析模型
• 6.2 ABAQUS 的几点说明
• 6.3 非线性求解
• 6.3.1 线性分析和非线性分析
• 6.3.2 非线性的来源
• 6.3.3 非线性问题的求解
• 6.4 计算模型建立及单元划分
• 6.4.1 模型建立
• 6.4.2 模型单元划分
• 6.5 计算模型的边界条件和载荷施加
• 6.6 各部分关系及材料参数
• 6.7 模型计算结果分析
• 6.7.1 不加锚索抗滑桩和地梁模型计算结果分析
• 6.7.2 加抗滑桩不加锚索和锚索地梁模型计算结果分析
• 6.7.3 加抗滑桩加锚索和锚索地梁模型计算结果分析
• 6.8 本章小结
• 7 监测系统设计与监测结果对比分析
• 7.1 滑坡监测的作用
• 7.2 边坡工程监测的内容和原则
• 7.2.1 边坡工程监测的内容
• 7.2.2 监测设计的原则
• 7.3 滑坡监测系统设计
• 7.3.1 滑坡监测仪器
• 7.3.2 梅溪坝高边坡滑坡监测系统设计
• 7.3.3 监测数据处理
• 7.4 监测结果分析
• 7.4.1 地表监测结果分析
• 7.4.2 抗滑桩内应力监测结果分析
• 7.4.3 抗滑桩变形监测数据分析
• 7.4.4 抗滑桩锚索受力监测数据分析
• 7.5 本章小结
• 8 结论和展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录