摘要
边坡稳定性是工程建设中经常遇到的岩土工程问题,从理论到工程实践,前人己经进行了很多研究,但在实际中仍存在诸如不确定性等难以解决的问题。瑞寻高速公路沿线分布的大量的红砂岩,易风化崩解、长期强度低,且岩层产状多为单斜缓倾,易变形,稳定性很差,极容易出现顺层滑坡等工程问题。因此分析红砂岩顺层边坡的稳定性影响因素和变形破坏规律对于顺层岩质边坡工程的安全具有重要意义。本文以瑞寻高速公路项目为依托,从红砂岩的工程性质研究入手,重点分析了顺层边坡的变形破坏机理,对顺层边坡稳定性进行了评价,并提出了防治措施。本文主要内容如下:
(1)阐述了瑞寻高速公路沿线的工程地质条件,通过试验分析了赣南红砂岩物理力学性质及膨胀特性。
(2)针对瑞寻高速公路沿线已发生的顺层滑坡和潜在的顺层滑坡,对其边坡类型和破坏机理进行了分析。
(3)基于强度理论的刚体极限平衡分析对红纱岩顺层边坡在不同工况下进行了稳定性分析,并运用FLAC3D对其变形情况、位移情况、应力分布特征进行了模拟研究,证明了水是影响顺层边坡稳定性的重要因素。
(4)根据顺层边坡的地质特征、失稳形成机制以及稳定性分析结果,以安全、合理、经济为原则,提出了顺层边坡的治理建议。
Slope stability is a geotechnical problem often encountered in construction projects.Predecessors had done a lot of research on it from theory to engineering practice. However,in practice there still exist some difficult issues to solve, such as non-determinacy, etc.With long-term low intensity, the large amount of red sandstone distributing alone thehighway of RuiXun, is easy to weather and disintegrate. The attitude of rock oftenmanifests a gentle monocline dipping, which makes the rock easy to deform, and with thepoor stability, the rock is very prone to the engineering problems of bedding landslide.Therefore, it is significant to the safety of bedding rock slope engineering to analyze thestability influencing factors and the deformation and failure rules of the red sandstonebedding slope. Basing on the highway project of RuiXun, this paper starts with theresearch on the engineering properties of the red sandstone, analyzes the deformation andfailure mechanism of the bedding slope, evaluates the stability of the bedding slope, andthen proposes preventives measures. The main contents of this paper are as follows:
(1) The engineering geological conditions along the highway of RuiXun is described,including the physical and mechanical properties and the swelling characteristics of the redsandstone of southern Jiangxi.
(2) Targeting at the bedding landslide that has occurred and the potential along thehighway of RuiXun, I analyzes its slope types and failure mechanisms.
(3) Based on the strength theory of limit equilibrium, I analyzes the stability of thebedding slope of red sandstone under different working conditions. Then by usingFLAC3D, I conduct a simulation study on its deformation, displacement and stressdistribution, and prove water being an important factor that affects the bedding slope.
(4) According to the geological features of the bedding slope, instability formationmechanism and the result of the stability analysis, following the principles of safety,reasonableness and economy, some suggestions on the treatment of the bedding slope are proposed.
引文
[1]张作辰.滑坡地下水作用研究与防治工程实践[J].工程地质学报.1996,4(4):80~85
[2] Watkins, J.S. Regional Stratigraphy of the Deepwater Gulf of Mexico [C]31st Annual OffshoreTechnology Conference. USA Houston,1999,(12):25~30
[3]张忠撤.俄罗斯地台东部上二叠纪红层的成因及该地区粘土质岩石的工程地质性质[M].北京:地质出版社,1958.
[4]彭华、吴志才.关于红层特点及分布规律的初步探讨[J].中山大学学报,2003年9月4(25):109~113.
[5]张国庆、田明中、郭福生等江西省丹霞地貌的空间格局及地学背景[J]资源与产业2007年8月第9卷第4卷
[6]李传斌杜宇飞瑞赣高速公路红砂岩路基填筑的质量控制[J]山西建筑20110年6月第36卷第16期
[7]周莲君层状岩体破坏特征的试验和数值分析及其边坡稳定性研究博士学位论文[D]2009年6月。
[8]陈志坚层状岩质边坡工程安全监控建模理论及关键技术研究博士学位论文[D]河海大学,2001.11
[9]郭志。实用岩体力学。北京:地震出版社,1996
[10]邓荣贵,周德培,李安洪等,顺层岩质边坡不稳定岩层临界长度分析[J].岩土工程学报,2002,24(2):177~182
[11]章泽军.长-平陆相红色盆地北东段量化沉积学特征及其演化.[J]沉积学报.1998,16(4)
[12]曾昭璇.我国南方红土区的水土流失问题[J].第四纪研究.1991.1.9~7
[13]居恢扬、顾仁杰我国南方红层的地质特征及其工程地质问题[J]上海铁道学院学报.1991.12
[14]刘汝明、孙英勋、鲁志强.滇西红层的工程地质特征及工程对策[J].云南交通科技,2001,17(6)
[15]何满潮,景海河.软岩工程力学[M]23~26页北京,科学出版社,2002
[16]李奎、张玉光、蔡开基.四川盆地侏罗纪恐龙骨骼及红层的微量元素组合特征[M]..北京,地质出版社,2000
[17]朱定华、陈国兴南京红层软岩流变特性试验研究[J]南京工业大学学报2002年9月
[18]唐时嘉罗有芳四川盆地红层古风化壳的地球化学特征[J]地球化学1987年3月
[19]杜长学长沙市典型岩基的工程地质特性及其承载潜力[J]桂林工学院学报1998年10月
[20]胡昕、洪宝宁、孟云梅等单轴压缩条件下红砂岩微细结构演化规律的试验研究[J]武汉大学学报(工学版)2007年8月
[21]朱珍德、刑福东等南京红山窑第三系红砂岩膨胀变形性质试验研究[J]岩土力学2004年7月第25卷第7期。
[22]邓觐宇.红砂岩你的崩解特性研究[J].中南公路工程,2003年12月第28卷第4期
[23]胡新民、廖汉城.基于红砂岩工程特性的路用研究[J].压实机械与施工技术,2004年8月
[24]卿笃干、朱自强、杨铠.常吉高速沿线红砂岩工程地质特性研究[J].公路工程,2008年12月第33卷第6期.
[25]谭罗荣.关于粘土岩崩解.泥化机理的讨论[J].岩土力学,2001年3月
[26]吉随旺、张倬元、邓荣贵等.川中红色砂泥岩岩石力学特性研究[J].地质灾害与环境保护2000年3月第11卷第1期
[27]周应华、周德培、杨涛等.几种红层软岩力学特征试验研究.第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集:222~226
[28]黄杰.东常高速公路红砂岩路基处理方法研究[J].中国西部科技,2008年10月第7卷第28期
[29]李志勇、邹静蓉、谢强.红砂岩路堑边坡滑坡分析及整治[J].中南公路工程,2001年3月第26卷第1期
[30]李智诚、戴塔根.长沙市红层工程性质之分析[J].岩土工程界,2002年5月第5卷第3期
[31]骆银辉、朱春林、李俊东.云南红层边坡变形破坏机制及其危害防治研究[J].岩土力学,2003年10月第24卷第5期
[32]骆银辉、邓星理、王兴安.试论疏排水在红层地区滑坡治理中的重要作用[J].中国地质灾害与防治学报,2003年9月第14卷第3期
[33]朱宝龙、胡厚田、陈强.红层M形路堑特征及病害的初步研究[J].工程地质学报,2003年11月
[34]陈明晓.红砂岩路堑边坡的病害浅析[J].广东公路交通,2006年增刊
[35]傅志勇、余小双、丁正宇.红砂岩路堑边坡破坏机制分析[J].西部探矿工程,2005(6)
[36]杨志达、李志勇.水在红砂岩路堑边坡破坏中的作用及其防治对策[J].中南公路工程,1999年12月第24卷第4期
[37]胡厚田、赵明彦.中国红层边坡岩体结构类型的研究[J].岩土工程界,2006年6月第28卷第6期.
[38]石豫川、冯文凯等.国道108线某段倾角顺层边坡变形机制物理模拟研究[J].成都理工大学学报,2003.30(4):35~40
[39]冯文凯,石豫川等.缓倾角层状高边坡变形破坏机制物理模拟研究[J].中国公路学报,2004.17(2):32~36
[40]赵青、黄质宏、唐晓玲.顺层状岩质边坡的数值模拟分析[J].贵州大学学报,2007.36(5):59~64
[41]龚文惠、王平、陈峰.顺层岩质路堑边坡稳定性的敏感性因素分析[J].岩土力学,2007.28(4):812~816
[42]牛双建、东兆星、李顺波等.顺层岩质边坡稳定性影响因素综合分析.岩土工程与地下工程,2007.28(5):81~83
[43]李维光、楼建国.降水条件下顺层滑坡影响因素和稳定性分析.采矿与安全工程学报,2006.23(4):498~501
[44]江西省地质矿产局.江西省区域地质志[M].1984年6月
[45]杨建华、王桂尧等.水对强夯前后红砂岩路基的影响及试验研究[J].公路与汽运,2008年11月第6期。
[46]胡广韬、杨文远.工程地质学[M]北京:地质出版社.2005,10
[47]王茹、唐春安、王述红.岩石点荷载试验若干问题的研究.东北大学学报,2008年1月第29卷第1期
[48]蔡文娟、李威等.智能岩石点荷载试验仪的设计.煤矿机械,2006年12月第27卷第12期
[49]焦守林、蒋丽丽.用点荷载强度试验测定岩石抗压强度.山东煤炭科技,2011年第2期
[50]朱珍德.红砂岩膨胀力学热性试验研究[J].岩石力学与工程学报,2005.2.第24卷第2期
[51]李道明.顺层岩质边坡稳定性分析与防治研究.博士学位论文[D].武汉理工大学,2007.5
[52] Gau, Q.Q., Cheng, H.T. et al. The Strength Deformation and Rupture Characteristics of RedSandstone under Polyaxial Compression. Proceeding of5thInternational Congress on RockMechanics [J].1983, Melbourne(Australia).
[53] Omer, A, K, Toshikazu. The Stability of Slopes and Under-Ground Openings against FlexuralToppling and Their Stabilization [J]. Rock Mechanics and Rock Engineering,1992,25:143~165
[54] W,G,R,E,B,J. Toppling of Rock Slopes Proceedings of the Speciality Conference on RockEngineering for Foundation and Slopes [J],Coloroado,1976
[55]沈婷、丰定祥等.由结构面和岩桥组成的剪切面强度特性研究[J].岩土力学,1999.03第20卷第1期
[56] Lo,K,Y,A,Wai,et,al. Time Dependent Deformation of Shaly Rocks in Southern Ontario [J].Cana.Geotech,1978,15
[57] Broadbent, C. D.K, K.C.(1971). Rheology Aspects of Rock Slope Failure [C]. Proc.of13th Sympon Rock Mechanices.;537~573
[58] Y.M.Cheng. Location of critical failure surface and some future studies on slope analysis.Computers and Geotechnics.2001.3(28);13~17
[59]蔡美峰.岩石力学与工程[M].科学出版社,2009年7月
[60] AwardAAL-Karni, MoslehAAl-Shamrani. Study of the effect of soil anisotropy on slope stabilityusing method of slices. Computers and Geotechnics.2000.2(26):57-60
[61]刘辉韩彦辉. FLAC原理、实例与应用指南.北京.人民交通出版社.2005
[62]杨立强张中杰林舸等. FLAC基本原理及其在地学中的应用[J].地学前沿,2003.10(1):24~28
[63] FLAC. Fast LagrangianAnalysis of Continua. version4.0. User’s Manual. Itasca Consulting Group.Inc.USA.2002
[64]柴建设、陈彩、甘得清、周兴国.用拉格朗日元法分析矿山边坡的稳定性[J].矿业研究与开发,2000.(5):11~13
[65]梁海波、张明、李仲奎、谷兆祺.快速拉格朗日差分法及其应用[J].红水河,1997.16(2):21~24
[66] Marti J Cundall P. Mixed Discretization Procedure for Accurate Modelling of Plastic Collapse [J].International Journal of Numerical and Analytical Methods in Geomechanics.1982.6(8):129~139
[67]王少飞.重庆奉节大坪滑坡稳定性分析及评价[D]2008年