成层风化砂砾岩路堑边坡安全保障措施研究
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摘要
随着西部大开发战略的加快,公路的修建越来越多,其中高等级的高速公路修建尤为重中之重。而高速公路路堑边坡的开挖,对公路周边的地质体和生态环境都必然会造成重大影响,如果不查清这些影响并采取有效措施,将会对该高速公路的建设和运营带来严重后果。所以对高速公路路堑边坡安全保障对策的提出就显得十分重要。
论文首先总结了边坡工程研究和治理的国内外发展概况,特别是有限差分数值分析法和预应力锚固法的发展概况。然后系统地阐述和分析了路堑边坡稳定性研究理论,包括路堑边坡稳定性的主要因素,路堑边坡的主要破坏形式和路堑边坡边坡稳定性的主要分析方法等。这些为之后进行的数值模拟工作中结果分析做好理论基础工作。
接着以宝天高速公路BT——17合同段为依托,在分析工程背景的基础上,通过现场土工试验和岩石试验结果,结合规范和各种资料,根据经验折减得到数值分析时所使用的力学参数以及其他计算条件。结合地质分析和地质分析所得到的参数,采用快速拉格朗日差分法,通过对原始状态边坡的边坡稳定性数值分析,得到原始状态下边坡的滑裂面等。在这些基础上,第5章提出了边坡的安全保障对策。由于目前对边坡地质安全保障措施的效果分析拥有比较成熟的条件,因此在第6章对此进行了效果评价,得出边坡得到以上对策保障后,完全达到高速公路路堑边坡的安全需求,并且对策方案是较为经济合理的。
With the acceleration of implementing the Great Western Development Strategy, constructions of highway will be more, especially super highway. At the same time ,the excavation of super highway’s slope had grave influences in it’s blocky and environment .If we do not study these influences and take operative measures ,it will have grave consequences when construct and operate super highway. So ,it’s very important to bring up safety control method of side slope .
This paper firstly give a summary of the development of side slope and the manage of side slope, especially analyze the finite difference method and prestressed anchorage method. Then systematically explain and analyze the stability theory of side slope, including the factors, destruction forms and analysis methods in the stability theory.
Secondly, depending on BT-17 contract section of BaoTian super highway, based on analyze the background of this construction, get by series experimentations, norms and experiences ,then we have the mechanics parameter and other parameters for the numerical calculation. With the Fast Lagrangian Analysis of Continua method, through the numerical calculation for original state of this slope that based on geology analyze and series parameters , we have the slope’s sliding surface .Based on these dates and analyzes ,it bring up safety control method of side slope ,and make an evaluation for the geology safety control which we have the conditions now. And it’s safety meanwhile economically to take these methods for this side slope.
论文首先总结了边坡工程研究和治理的国内外发展概况,特别是有限差分数值分析法和预应力锚固法的发展概况。然后系统地阐述和分析了路堑边坡稳定性研究理论,包括路堑边坡稳定性的主要因素,路堑边坡的主要破坏形式和路堑边坡边坡稳定性的主要分析方法等。这些为之后进行的数值模拟工作中结果分析做好理论基础工作。
接着以宝天高速公路BT——17合同段为依托,在分析工程背景的基础上,通过现场土工试验和岩石试验结果,结合规范和各种资料,根据经验折减得到数值分析时所使用的力学参数以及其他计算条件。结合地质分析和地质分析所得到的参数,采用快速拉格朗日差分法,通过对原始状态边坡的边坡稳定性数值分析,得到原始状态下边坡的滑裂面等。在这些基础上,第5章提出了边坡的安全保障对策。由于目前对边坡地质安全保障措施的效果分析拥有比较成熟的条件,因此在第6章对此进行了效果评价,得出边坡得到以上对策保障后,完全达到高速公路路堑边坡的安全需求,并且对策方案是较为经济合理的。
With the acceleration of implementing the Great Western Development Strategy, constructions of highway will be more, especially super highway. At the same time ,the excavation of super highway’s slope had grave influences in it’s blocky and environment .If we do not study these influences and take operative measures ,it will have grave consequences when construct and operate super highway. So ,it’s very important to bring up safety control method of side slope .
This paper firstly give a summary of the development of side slope and the manage of side slope, especially analyze the finite difference method and prestressed anchorage method. Then systematically explain and analyze the stability theory of side slope, including the factors, destruction forms and analysis methods in the stability theory.
Secondly, depending on BT-17 contract section of BaoTian super highway, based on analyze the background of this construction, get by series experimentations, norms and experiences ,then we have the mechanics parameter and other parameters for the numerical calculation. With the Fast Lagrangian Analysis of Continua method, through the numerical calculation for original state of this slope that based on geology analyze and series parameters , we have the slope’s sliding surface .Based on these dates and analyzes ,it bring up safety control method of side slope ,and make an evaluation for the geology safety control which we have the conditions now. And it’s safety meanwhile economically to take these methods for this side slope.
引文
[1]崔政权,李宁.边坡工程——理论与实践最新发展.(第一版).北京:中国水利水电出版社,1999
[2]黄求顺,张四平,胡岱文.边坡工程[M].(第一版).重庆:重庆大学出版社,2003
[3]徐邦栋.滑坡分析与防治.(第一版).北京:中国铁道出版社,2001
[4]陈宗基.陈宗基论文选.福州:福建科学技术出版社,1994
[5]张悼元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M].(第一版)北京:地质出版社,1981
[6]谷德振.岩体工程地质力学基础[M].(第一版).北京:科学出版社,1979
[7]黄昌乾,丁恩保.边坡工程常用稳定性分析方法.水电站设计,1999,15 (1):89~106
[8]刘立平等.边坡稳定性分析方法的最新进展.重庆大学学报(自然科学版),2000, 23(3):96~104
[9]郑颖人,刘兴华.近代非线性科学与岩石力学问题.岩土工程学报,1996,18(1):98~100
[10] Gen-hua Shi,R.E.Goodman. Generalization of Two-dimensional Discontinuous Deformation Analysis for Forward Modeling. Int. J. For Num. And Analy Methods in Geomech,1989,13:359~380
[11]陈祖煜.土质边坡稳定分析[M] .(第一版).北京:中国水利水电出版社,2003
[12] Itasca Consulting Group,Inc.U DEC (Universal Distinct Element Code) User's Guide. Itasca Consulting Group, 2000
[13]赵明阶,何光春,王多垠编著.边坡工程处置技术.(第一版).北京:人民交通出版社,2003
[14]徐卫亚.边坡及滑坡环境岩石力学与工程研究[M] .(第一版).北京:中国环境科学出版社,2000
[15]程良奎.岩土锚固的现状与发展[J].土木工程学报,2001(34):7~12
[16]岩土注浆理论与工程事例协作组.岩土注浆理论与工程事例[M].(第一版).北京:科学出版社,2001
[17]宝天高速公路BT-17合同段工程地质勘察总说明书
[18]孙玉科等.边坡岩体稳定性分析[M].(第一版).北京:科学出版社,1988
[19]彭小云,张婷,秦龙.高陡边坡稳定性的影响因素分析[J] .西北建筑工程学院学报(自然科学版),2002,19( 3):56~63
[20]张国祥,刘宝深.潜在滑移面理论及其在边坡分析中的应用[M] .(第一版).长沙:中南大学出版社,2003
[21]孙玉科等.中国露天矿边坡稳定性研究[M] .(第一版).北京:中国科学技术出版社,1999
[22] N.K.AH.Maximum. Likelihood Estimation of Slope Stability.Int.J.Rock Min.Sci.&Geomech.Abstrc,1990,31(1):1~5
[23]杨志法,尚彦军等.关于岩土工程类比法的研究.工程地质学报,1997,5(4):56~60
[24] B.McMahon. Design of Rock Slope Against Sliding on Preexisting Surfaces. 3rd Int. Symposium On Rock Mechanics,1976,28(3):803~808
[25]郭汉荣.锥形边坡稳定性分析.岩石力学与工程学报.1998,17 (2):209~214
[26]黄志全.边坡工程非线性分析理论及应用.(第一版).郑州:黄河水利出版社,2005
[27]郑颖人,龚晓南.岩土塑性力学基础[M].(第一版).北京:中国建筑工业出版社,1989
[28] K.Tim Law and Peter Lumb, A limit equilibrium analysis of progressive failure in the stability of slopes,Can.Geotech.J,1978,15(4):113~122
[29]戴自航,沈蒲生.土坡稳定分析普遍极限平衡法的数值解研究[J] .岩土工程学报.2002,24(3):23~29
[30]朱益军.高速公路路堑高边坡稳定性研究.(第一版).杭州:浙江工业大学出版社.2001
[31]王泳嘉,郉纪波.数值方法的新进展及其工程应用.(第一版).沈阳:东北工学院出版社,1989
[32]尚岳全,黄润秋.工程地质研究中的数值分析方法.(第一版).成都:成都科技大学出版社,1991
[33]王帽成,邵敏.有限单元法基本原理和数值方法.(第一版).北京:清华大学出版社,1995
[34] Goodman R.E.Methods of geological engineering in discontinuous rocks. West Publishing Co,1976
[35]郭兰波.边界元法及其在岩体力学中的应用.(第一版).北京:中国矿业大学出版社,1991
[36] Brady B.H.G and J.W Bray.The boundary element method for determing stresses and displacements around long opening in a triaxial stress field.Int.J.Rock M ech.Min.Sci.&Geomech.Abstr, 1979
[37]黄润秋,许强.显式拉格朗日差分分析在岩石边坡工程中的应用.岩石力学与工程学报.1995,14(4):346~353
[38]梁海波等.FIAC程序及其在我国水电工程中的应用.岩石力学与工程学报,1996,15(3):225~230
[39] Cundall,P.A.A computer model for simulating progressive large scale movement in blocky system. Proc. Symp. Int.Soci.Rock Mech. Nancy,France 1971,(1):1~8
[40] Cundall P.A. The Measurement and Analysis of Acceleration in Rock Slopes,Ph.D. Dissertation.University of London,Lmperial College of Science and Technology,1971
[41]王泳嘉.离散单元法——一种适用节理岩石力学分析的数值方法.第一届全国岩石力学数值计算及模型试验讨论会文集.1986
[42] Zhang,Ch.Hetal . Application of distinct element method in dynamic analysis of high rock slopes and blocky structures. Soil Dynamics and Earth quake Eng.1997,16(7):385~39
[43]张有天主编.岩石高边坡的变形与稳定.(第一版).北京:中国水利水电出版社.1999
[44]石根华.数值流形方法与非连续变形分析,裴觉民译.(第一版).北京:清华大学出版社,1997
[45] Shi Genhua.Manifold method.In:Proc.Of the First Int. Fonun on DDA and Simulations of Discontinuous Media.Bekerley,California,USA,1996
[46]王芝银,王思敬,杨志法.岩石大变形分析的流形方法.岩石力学与工程学报, 1997.16(5):13~17
[47]秦四清等.滑坡灾害预报的非线性动力学方法水文地质工程地质,1993,18(5)1~4
[48]周萃英等.滑坡灾害系统的自组织.中国地质大学学报,1996,21(6):34~39
[49]易顺民,张首丽.滑坡活动时空结构的信息维特征及其工程地质意义.水文地质工程.1998,5:48~51
[50]张子新.分形块体理论及其在三峡高边坡稳定分析中的应用.自然灾害学报,1995,4 (4):89~95
[51]李造鼎等.岩土动态开挖的灰色突变建模.岩石力学与工程学报,1997,16(3):285~289
[52]李彰明.模糊分析在边坡稳定性评价中的应用.岩石力学与工程学报,1997,16(5):490~49
[53] ThomK,Structure Stability and Morphologenesis Reading.Mass:Beniamin,1975
[54]许强等.反倾层结构岩体弯曲拉裂变形的CUSP突变分析.(第一版).成都:西南交通大学出版社,1993
[55] Weiya Xu&J.F.Shao.Feedback design methodology and artificial neural network theory application in rock slope engineering. Computer Methods and advances in Geomechanics.A.A.Balkema.Rotterdam,1998,(4 ):2569~2576
[56]张德政等.用神经网络评价边坡稳定性.水文地质工程地质,1997,(1):1~4
[57] ITASCA Consulting Group.Inc.FLAC Basics 1999[M ]
[58] ITASCA Consulting Group.Inc.FLAC User Manuals,Version5.0,Minneapolis,Minnesota,2005
[59]龚纪文,席先武,王岳军,林炯.应力与变形的数值模型方法——数值模拟软件FLAC介绍.上海:华东地质学院学报,2002,9(4):220~227
[60]陆士良汤雷杨新安.锚杆锚固力与锚固技术.(第一版).北京:煤矿工业出版社,1998
[61]王国际.注浆技术理论与实践[M](.第一版).徐州:中国矿业大学出版社,2000
[62] C . Fairhust.岩土工程中锚固的数值研究[A].岩土锚固工程技术[M].(第一版).北京:人民交通出版社,1996
[2]黄求顺,张四平,胡岱文.边坡工程[M].(第一版).重庆:重庆大学出版社,2003
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