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108国道广北段岩质边坡变形破坏机制及稳定性研究

作　者: 万国荣
导　师: 石豫川
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 公路边坡物理模拟 HSMR分级极限平衡法 SlopeCAD SASW 离散单元法稳定性研究
分类号: U416.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

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。

全文目录

1 前言  8-14
  1.1 研究意义及选题依据  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 论文研究内容、研究思路及技术路线  12-14
    1.3.1 主要研究内容  12
    1.3.2 研究思路  12
    1.3.3 技术路线  12-14
2 研究区自然地理及工程地质环境条件  14-27
  2.1 气象、水文  14
  2.2 地形地貌  14
  2.3 地层岩性  14-15
  2.4 地质构造  15
    2.4.1 褶皱  15
    2.4.2 断裂构造  15
  2.5 物理地质现象  15-17
  2.7 水文地质条件  17
  2.7 新构造运动与地震概况  17-18
  2.8 研究区各边坡的基本地质条件  18-27
3 边坡岩体结构及物理力学特性  27-37
  3.1 边坡岩体结构特征  27-32
    3.1.1 岩体结构  27-30
    3.1.2 结构面条件  30-32
  3.2 边坡结构类型  32-36
  3.3 岩土体物理力学特性  36-37
4 典型边坡变形破坏机制研究  37-56
  4.1 边坡变形的主要方式  37
  4.2 边坡变形破坏的地质力学基本模式  37-38
  4.3 典型边坡变形破坏机制的物理模拟研究  38-45
    4.3.1 底摩擦试验方法的原理  38-39
    4.3.2 试验设备简介  39-40
    4.3.4 实验方法  40
    4.3.5 广北段K23+850模拟试验及分析  40-43
    4.3.6 广北段K47+750模拟试验及分析  43-45
  4.4 典型边坡变形破坏机制数值模拟分析  45-54
    4.4.1 离散单元法简介  46
    4.4.2 离散单元法的基本原理  46-49
      4.4.2.1 物理方程-力和位移间的相互关系  46-47
      4.4.2.2 运动方程-牛顿第二定律  47-49
    4.4.3 K23+850边坡数值模拟  49-52
      4.4.3.1 模型建立与参数确定  49-50
      4.4.3.2 模拟成果及分析  50-52
    4.4.4 K47+750边坡数值模拟  52-54
      4.4.4.1 模型建立与参数确定  52-53
      4.4.4.2 模拟成果及分析  53-54
  4.5 小结  54-56
5 边坡稳定性评价  56-75
  5.1 边坡的稳定性分级--半定量评价  56-60
    5.1.1 HSMR分类  57-59
    5.1.2 HSMR法在广北段边坡稳定性分级的应用  59-60
  5.2 典型边坡(K23+850)的定量计算  60-67
    5.2.1 计算剖面的确立  60
    5.2.2 计算方法及原理  60-63
    5.2.3 计算模型及方案  63-64
      5.2.3.1 计算模型  63-64
      5.2.3.2 计算方案  64
    5.2.4 计算参数的选取  64-66
    5.2.5 计算结果及分析评价  66
    5.2.6 因素敏感性分析  66-67
  5.3 典型边坡(K28+500)的定量计算  67-74
    5.3.1 局部稳定性评价的途径和方法  67-71
      5.3.1.1 局部稳定性分析的基本思路  67-68
      5.3.1.2 局部稳定性的研究方法  68-71
    5.3.2 典型边坡局部稳定性评价  71-74
      5.3.2.1 块体边界及块体类型的确定  71
      5.3.2.2 块体物理力学参数的确定  71-72
      5.3.2.3 块体稳定性计算及结果  72
      5.3.2.4 块体稳定性因素敏感性分析  72-74
      5.3.2.5 边坡局部稳定性评价  74
  5.4 小结  74-75
6 结论与建议  75-77
致谢  77-78
参考文献  78-80

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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