108国道广北段岩质边坡变形破坏机制及稳定性研究
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摘要
西部大开发，交通是关键。公路建设已成为西部开发的首要任务。四川省是西南地区经济发展的龙头，108国道是我国中西部地区纵贯南北的主干线，是西部经济发展的大动脉，而108国道广元北段地处低山地段，边坡失稳现象较常见。
经过近百年的发展，边坡的稳定性研究经历了一个由静态到动态、确定性到非确定性、二维到三维、均质各向同性到非均质各向异性的发展历程。本文基于前人的研究成果，作者以108国道广元北段的典型岩质边坡为背景，运用现已逐步形成的地质原型研究→成因机制分析→稳定性分析计算→工程地质评价为主体的系统工程地质分析方法对其进行研究。
本文在现场调研和资料收集的基础上，对广北段典型边坡的变形破坏机制和稳定性评价进行了详尽的研究。其主要内容包括：①通过详细研究该区岩土体的基本类型及特征、边坡结构及其组合类型，并提出合理的治理措施，本研究区边坡结构类型主要为顺向、反向和切向三大类型。②进行公路边坡的稳定性研究，首先必须搞清边坡的变形破坏机制模式。通过对典型边坡的物理模拟试验，研究发现K23+850处中倾顺向岩质边坡变形破坏形式为滑移—拉裂型，而K47+750处的陡倾内反向岩质边坡的变形破坏形式为弯曲—拉裂型。③其次是建立合理的地质模型，对边坡进行定性及定量评价。通过对典型边坡的HSMR稳定性分级及极限平衡法定量评价，研究发现K23+850及K28+500处边坡的稳定状况都很差，需加大治理力度。④通过对典型边坡K23+850和K47+750的离散元数值模拟研究，再现和预测了该边坡的变形破坏全过程，对治理该类型边坡提供了可靠的地质依据。
Traffic is very important in the west development project, so the highway construction become its first mission. As the lead of southwest economy, Sichuan plays a very important role in the developing. 108 Highway is the South and North mainline to run through middle-west area in my country, and is the main artery of west area economy developing. Guangyuan north section of 108 National Highway lies in low mountains, and its slope often is unstable.
By a hundred of years development, the study on slope stability has experienced such progression: From statistic to dynamic, confirming to unconfirming, double dimensions to three-dimension and from isotropy to anisotropy. Based on current research fruits, for example 108 Highway's typical rock slope, the writer adopts the system engineering geology analysis method that become already and gradually with the geology prototype research, analyzing the mechanism cause, stability analysis calculation and engineering geology evaluation to research them.
With investigation on the spot and data collection, the context proceeds to the typical slope in details of research about transform and the failure mechanism and evaluation with the stability. Its main contents includes:(1)Through studying in details the basic type and characteristic, slope constructions and its combination types of the area's rock soil, and putting forward to manage the measure reasonable, the context finds the result that this area's slope construction type is main dip slope, scarp slope and transverse slope.(2)Before studied the stability of the highway slope, it must be knowing the transform and the failure mechanism mode. Through imitated to experiment to the physics of the typical model slopes, it can be found that the K23+850's dip slope is belong to creep-sliding and fracturing, that the K47+750's scarp slope is belong to bending and fracturing, (3)it is a effective method by establishing the reasonable geology model, and proceed to study with evaluation of determine the nature and fix quantifying. With HSMR stability classification and extreme limit evaluation, K23+850 and K28+500's slope stability are very bad. They need the enlargement manayes dint degree.(4)By DEM researching the typical K23+850 and K47+750's slope, it reappears and predicts whole process of the slope transform and the failure. The process provides the dependable geology gist to manage the typical slope.
经过近百年的发展，边坡的稳定性研究经历了一个由静态到动态、确定性到非确定性、二维到三维、均质各向同性到非均质各向异性的发展历程。本文基于前人的研究成果，作者以108国道广元北段的典型岩质边坡为背景，运用现已逐步形成的地质原型研究→成因机制分析→稳定性分析计算→工程地质评价为主体的系统工程地质分析方法对其进行研究。
本文在现场调研和资料收集的基础上，对广北段典型边坡的变形破坏机制和稳定性评价进行了详尽的研究。其主要内容包括：①通过详细研究该区岩土体的基本类型及特征、边坡结构及其组合类型，并提出合理的治理措施，本研究区边坡结构类型主要为顺向、反向和切向三大类型。②进行公路边坡的稳定性研究，首先必须搞清边坡的变形破坏机制模式。通过对典型边坡的物理模拟试验，研究发现K23+850处中倾顺向岩质边坡变形破坏形式为滑移—拉裂型，而K47+750处的陡倾内反向岩质边坡的变形破坏形式为弯曲—拉裂型。③其次是建立合理的地质模型，对边坡进行定性及定量评价。通过对典型边坡的HSMR稳定性分级及极限平衡法定量评价，研究发现K23+850及K28+500处边坡的稳定状况都很差，需加大治理力度。④通过对典型边坡K23+850和K47+750的离散元数值模拟研究，再现和预测了该边坡的变形破坏全过程，对治理该类型边坡提供了可靠的地质依据。
Traffic is very important in the west development project, so the highway construction become its first mission. As the lead of southwest economy, Sichuan plays a very important role in the developing. 108 Highway is the South and North mainline to run through middle-west area in my country, and is the main artery of west area economy developing. Guangyuan north section of 108 National Highway lies in low mountains, and its slope often is unstable.
By a hundred of years development, the study on slope stability has experienced such progression: From statistic to dynamic, confirming to unconfirming, double dimensions to three-dimension and from isotropy to anisotropy. Based on current research fruits, for example 108 Highway's typical rock slope, the writer adopts the system engineering geology analysis method that become already and gradually with the geology prototype research, analyzing the mechanism cause, stability analysis calculation and engineering geology evaluation to research them.
With investigation on the spot and data collection, the context proceeds to the typical slope in details of research about transform and the failure mechanism and evaluation with the stability. Its main contents includes:(1)Through studying in details the basic type and characteristic, slope constructions and its combination types of the area's rock soil, and putting forward to manage the measure reasonable, the context finds the result that this area's slope construction type is main dip slope, scarp slope and transverse slope.(2)Before studied the stability of the highway slope, it must be knowing the transform and the failure mechanism mode. Through imitated to experiment to the physics of the typical model slopes, it can be found that the K23+850's dip slope is belong to creep-sliding and fracturing, that the K47+750's scarp slope is belong to bending and fracturing, (3)it is a effective method by establishing the reasonable geology model, and proceed to study with evaluation of determine the nature and fix quantifying. With HSMR stability classification and extreme limit evaluation, K23+850 and K28+500's slope stability are very bad. They need the enlargement manayes dint degree.(4)By DEM researching the typical K23+850 and K47+750's slope, it reappears and predicts whole process of the slope transform and the failure. The process provides the dependable geology gist to manage the typical slope.
引文
[1]张倬元、王士天、王兰生．工程地质分析原理(第二版)，地质出版社，1994
[2]黄润秋等．黄河拉西瓦水电站高边坡稳定生的系统工程地质研究，成都科技大学出版社，1991
[3]中国水力发电工程——工程地质卷，北京：中国电力出版社，2000．8
[4]卫宏．川西山区公路边坡地质灾害研究，成都理工学院博士论文，2000
[5]张成．小湾电站左岸高边坡岩体质量和稳定性研究，成都理工学院硕士论文，1994
[6]王峥嵘．反倾层状结构岩体边坡变形破坏机制与稳定性评价方法研究，成都理工学院硕士论文，1994
[7]李天斌．岩质工程高边坡稳定性及其控制的系统研究，成都理工大学博士论文，2002
[8]谷德振等．岩体工程地质力学基础．北京：科学出版社，1979
[9]王思敬．赤平极射投影方法及其在岩体工程中的应用．岩体工程地质力学问题(一)，北京：科学出版社，1976
[10]孙玉科，古迅．赤平极射投影在岩体工程地质力学中的应用．北京：科学出版社，1980
[11]孙玉科，姚宝魁．我国岩质边坡变形破坏的主要地质模式．岩石力学与工程学报，1983，2(1)，67—76
[12]黄润秋等．工程地质——传统与未来，成都科技大学出版社，1993
[13]中国地质学会工程地质专业委员会编．全国第三次工程地质大会，成都科技大学出版社(下卷)，1988
[14]黄润秋，许强．工程地质广义系统科学分析原理及应用，地质出版社，1997
[15]刘锦华，吕祖珩．块体理论在工程岩体稳定分析中的应用，水利电力出版社，1988
[16]王士天，严明，黄润秋．高边坡变形破坏机制及稳定性评价，西南交通大学出版社，1994
[17]刘汉超，陈明东等．库区环境地质评价研究，成都科技大学出版社，1993
[18]王兰生，李天斌，赵其华．浅生时效构造与人类工程，地质出版社，1994
[19]黄润秋等．地质灾害过程模拟和过程控制研究，科学出版社，2002
[20]赵其华，王兰生．边坡地质工程理论与实践，四川大学出版社，2000
[21]张喜发．岩土工程勘察与评价，吉林科学技术出版社，1995
[22]杨红灿．高等级公路边坡失稳因素的定量分析方法，公路与汽运，2003，29(03)
[23]吴恒立，徐积江．公路高边坡稳定性及合理支护的研究，重庆交通学院学报，2000，61(01)
[24]林清，张季如．公路开挖边坡的稳定性分析方法研究，长江科学院院报，2003，42(05)
[25]劳动部矿山安全卫生监察局编．露天矿场边坡稳定检测，中国劳动出版社，1992
[26]孙玉科，牟会宠，姚宝魁．边坡岩体稳定性分析，北京：科学出版社，1988
[27]《建筑抗震设计规范》GB50011—2001，中国建筑工业出版社，2002
[28]《水利水电工程地质勘察规范》GB50287---99，中国计划出版社，1999
[29]聂德新等．金沙江向家坝水电站坝址岩体结构、岩体质量及建基面选择研究，成都理工大学工程地质研究所，2003年9月
[30]张倬元，聂德新等．坝址岩石及软弱夹层研究，成都科技大学出版社，1993
[31]李铀，周平，白世伟等．汉十高速公路武～许段边坡稳定性分类研究，岩土力学，2002，252(02)
[32]李九鸣，刘立人，王广和．济青高速公路青龙山垭口边坡稳定性评价与加固设计，勘察科学技术，1994，27(06)
[33]刘绍军．江垭库区人潮溪段公路边坡破坏机制及整治措施，湖南地质，1999，155(02)
[34]京珠高速公路翁城～太和段高边坡稳定性分析，四川水力发电，2001，36(04)
[35]石豫川等，国道108线广北段路堑边坡勘察报告，交通部重庆公路勘察设计所，1999
[36]方仁印．路堑高边坡稳定性研究，东南大学硕士论文，2001
[37]朱益军．高速公路路堑边坡稳定性研究，浙江工业大学硕士论文，2001
[38]郭诚谦．软弱夹层岩体边坡稳定分析安全系数的确定，水利水电技术，1995，9
[39]王思敬等．地下工程岩体稳定分析，科学出版社，1984
[40]孙广忠著．工程地质与地质工程，地震出版社，1993
[41]王家臣著．边坡工程随机分析原理，煤炭工业出版社，1996
[42]蔡美峰，何满潮，刘东燕．岩石力学与工程，科学出版社，2002
[43]王泳嘉，邢纪波．离散单元法及其在岩土力学中的应用，东北工学院出版社，1991，9
[44]潘别桐，黄润秋．工程地质数值法，地质出版社，1993
[45]孙玉科，李建国．岩质边坡稳定的工程地质研究，地质科学，No．4，1965
[46]罗国煜，王培清等．岩坡优势面分析理论与方法，地质出版社，1992
[47]工程地质研究进展编委会．工程地质研究进展，西南交通大学出版社，1993
[48]Cundall P A. A Computer Model for Simulating Progressive Large Scale Movements in Blocky Systems .Proceedings of the Symposium of the International Society of Rock Mechanics,Nancy, France,1971,Vol. 1,Paper No. Ⅱ-8
[49]Cundall P A. The Measurement and Analysis of Acceleration in Rock Slopes. Ph. D. Dissertation,University of London,Imperial College of Science and Technology, 1971
[50]R.E. Goodman. Methods of Geological Engineering in Discontinuous Rock. West Publishing Company, 1976
[51]R.E. Goodman, D.S. Kieffer. Behavior of rock in slopes. Journal of Geotechnical ang Geoenvironmental Engineering. 2000,8:675-684
[52]E.N.Bromhead. The stability of slopes. London New York: Blackie Academic and Professional, 1992
[53]Award A.Al-Karni, Mosleh A. Al-Shamrani. Study of the effect of soil anisotropy on slope stability using method of slices. Computers and Geotechnics. Volume: 26, Issue: 2, March, 2000
[54]Y.M. Cheng. Location of critical failure surface and some further studies on slope stability analysis. Computers and Geotechnics. Volume: 28, Issue: 3, April, 2001
[55]孔宪立．岩体工程地质及其灾害，上海：同济大学出版社，1993，4
[56]石豫川等．西南山区高等级公路边坡稳定性分级研究，2003，5
[57]宋建波，张倬元等．岩体经验强度准则及其在地质工程中的应用，地质出版社，2002
[58]廖彬．108国道凉山境雅攀高速公路路堑高边坡稳定性分析与设计，2000，38(2)
[59]凌荣华，韩贝传．某高速公路深挖路堑边坡的稳定性研究，水文地质工程地质，1996，40(05)
[60]张季如，曹星．山区公路开挖边坡的稳定性研究及其工程治理——以大甘坪路堑边坡为例，工程地质学报，2003，64(06)
[61]刘军，张倬元．四川某公路边坡缓倾角层状岩体结构面分级及成因分析，成都理工学院学报，1999，279(03)
[62]崔凌秋，高伟．延～图高速公路边坡稳定性分析，吉林交通科技，2001(01)
[63]阎长虹，许宝田，许崧等．甬台温高速公路苍南段路堑边坡稳定性评价，水利水电科技进展增刊，2001(01)
[64]陈向阳，刘炳辉，赖世荣．漳龙高速公路K75+000～K75+100段路堤高边坡稳定性分析，华东公路，2001，70(05)
[2]黄润秋等．黄河拉西瓦水电站高边坡稳定生的系统工程地质研究，成都科技大学出版社，1991
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[34]京珠高速公路翁城～太和段高边坡稳定性分析，四川水力发电，2001，36(04)
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[43]王泳嘉，邢纪波．离散单元法及其在岩土力学中的应用，东北工学院出版社，1991，9
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[46]罗国煜，王培清等．岩坡优势面分析理论与方法，地质出版社，1992
[47]工程地质研究进展编委会．工程地质研究进展，西南交通大学出版社，1993
[48]Cundall P A. A Computer Model for Simulating Progressive Large Scale Movements in Blocky Systems .Proceedings of the Symposium of the International Society of Rock Mechanics,Nancy, France,1971,Vol. 1,Paper No. Ⅱ-8
[49]Cundall P A. The Measurement and Analysis of Acceleration in Rock Slopes. Ph. D. Dissertation,University of London,Imperial College of Science and Technology, 1971
[50]R.E. Goodman. Methods of Geological Engineering in Discontinuous Rock. West Publishing Company, 1976
[51]R.E. Goodman, D.S. Kieffer. Behavior of rock in slopes. Journal of Geotechnical ang Geoenvironmental Engineering. 2000,8:675-684
[52]E.N.Bromhead. The stability of slopes. London New York: Blackie Academic and Professional, 1992
[53]Award A.Al-Karni, Mosleh A. Al-Shamrani. Study of the effect of soil anisotropy on slope stability using method of slices. Computers and Geotechnics. Volume: 26, Issue: 2, March, 2000
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[55]孔宪立．岩体工程地质及其灾害，上海：同济大学出版社，1993，4
[56]石豫川等．西南山区高等级公路边坡稳定性分级研究，2003，5
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[59]凌荣华，韩贝传．某高速公路深挖路堑边坡的稳定性研究，水文地质工程地质，1996，40(05)
[60]张季如，曹星．山区公路开挖边坡的稳定性研究及其工程治理——以大甘坪路堑边坡为例，工程地质学报，2003，64(06)
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[62]崔凌秋，高伟．延～图高速公路边坡稳定性分析，吉林交通科技，2001(01)
[63]阎长虹，许宝田，许崧等．甬台温高速公路苍南段路堑边坡稳定性评价，水利水电科技进展增刊，2001(01)
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