论文摘要
随着西部大开发的不断深入,水利水电工程、采矿工程、交通运输工程发展迅猛,在这些工程建设中,往往会由开挖而形成大量的高陡边坡,但是,在开挖或营运过程中,这些高边坡经常发生变形失稳现象,在这些失稳边坡当中,又是以顺层岩体边坡占多数。因此,深入研究顺层岩体边坡在开挖过程中的工程特性对我们实际工程有重要的指导意义。本文针对公路顺层边坡的特点,运用理论分析、模型试验与数值模拟相结合,对公路顺层边坡的分类、破坏模式与变形发生机制、开挖过程位移变化规律、开挖过程中应力变化规律、开挖过程中出现的破坏现象等进行了系统研究,取得的主要成果如下:1、在现场实地考察和地质勘察报告的基础上,将开挖岩体顺层边坡分成2大类（顺层岩体边坡、岩土复合顺层型边坡）5小类。2、依据岩性及其组合、岩体结构、岩体强度、结构面间距、结构面走向与边坡走向的关系、结构面倾角与坡角的关系等各种不同组合情况具体分析了开挖顺层岩体边坡可能的破坏模式,包括整体滑动、顺层滑动、楔形体滑动等。3、针对开挖顺层岩体边坡两种典型的破坏模式（滑动破坏、溃屈破坏）,从单层或多层岩体的受力情况来分析,分别建立了滑动破坏的极限平衡表达式和单层、多层岩体发生溃屈破坏的弹性曲线微分方程。4、以典型顺层岩体边坡为研究对象,配制出了与该边坡岩体物理力学性质相似的相似材料,并设计出了反力系统来加载坡内由自重应力水平方向的分量。5、分三阶段来开挖相似模型试验,采用边开挖边量测的方法来测开挖过程中坡内位移、应力的变化规律。第一阶段完成后5小时内,沿坡临空面方向位移量较大,随后在4天内基本上趋于收敛。应力则开挖卸荷后变化很大,坡内有些量测点的应力并不是一直减少,而是时大时小的,这是由于相邻点之间发生了应力转移的缘故,但是最终是减小的趋势,应力收敛是一个长期的过程。第二、三阶段开挖后的情况与第一阶段开挖后的情况基本一致,只是位移、应力的变化数值没有第一阶段变化量大。6、利用FLAC3D模拟实际工程路段,得出开挖过程中坡内位移、应力变化情况。其结果与模型试验的结果相比较可得出:随着开挖的进行,位移、应力变化发展趋势两种手段得到的结果是基本一致的,位移在数值上相当接近;比较对应点最大、小主应力值,可以得出模拟结果比实际量测结果反分析得出的结果要小35倍。7、模型试验分三阶段开挖后,坡脚出现了应力集中现象,并在第二层岩体处发生了滑动破坏,坡体后缘出现了拉-张裂缝,这与施工现场边坡后缘出现裂缝的现象是一致的,从FLAC3D后处理图可以看出坡体后沿出现了明显的拉-张裂缝,并在层间发生了滑动破坏。