• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      開挖方式對緩傾紅層邊坡穩(wěn)定性的影響

      2020-12-07 11:59:50劉洪瑜張玉芳李嘉明侯李杰李健
      鐵道建筑 2020年11期
      關鍵詞:進尺坡體主應力

      劉洪瑜 張玉芳 李嘉明 侯李杰 李健

      (1.中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所,北京 100081;2.中國礦業(yè)大學(北京)能源與礦業(yè)學院,北京 100083)

      云南地區(qū)在高速公路邊坡施工時,時常遇到紅層。其巖性以砂巖、泥巖、頁巖為主,巖性組合以互層為特征,具有透水性弱、親水性強、遇水軟化失水崩解、強度低的特點[1]。在緩傾紅層邊坡開挖施工時,由于坡腳失去支撐,邊坡極易沿緩傾面發(fā)生滑塌[2-3]。

      本文以云南一邊坡為例,分析該邊坡結(jié)構特征,建立簡化的緩傾紅層邊坡模型,計算分析不同開挖高度、開挖角度、開挖進尺下邊坡穩(wěn)定性,探討最優(yōu)開挖方式組合,并分析該組合下緩傾紅層邊坡的變形特征[4-7]。

      1 邊坡模型概況

      1.1 工點概況

      所研究的邊坡位于楚雄至大理高速公路沿線,全長141.527 m。設計方案為4級邊坡,坡體高31.6 m,一、二級邊坡設計坡率為1∶0.75,三、四級為1∶1.00。邊坡設計如圖1所示。

      路塹邊坡位于構造剝蝕中山地貌區(qū)。該地區(qū)山巒疊嶂,谷地錯落,山脊一般狹長平緩,起伏較大。局部有陡峭孤峰,地形切割深度較深,山體坡度多在30°~45°。地表植被較好,多為針闊混交林。

      圖1 邊坡設計

      1.2 地層巖性

      根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪及鉆探揭露結(jié)果,該區(qū)段分布的地層巖性自上而下為:

      1)粉質(zhì)黏土?;液稚?,硬塑,局部含風化角礫碎塊,含量約8%~10%。干強度中等,韌性差,刀切面無光澤。表層40 cm厚含植物根系。

      2)強風化泥質(zhì)砂巖。紫紅色,砂質(zhì)結(jié)構,層狀構造,母巖成分以石英、長石、云母為主,含少量泥質(zhì)成分。節(jié)理裂隙較發(fā)育。巖芯多呈塊狀,塊徑一般3~10 cm。巖體易碎,錘擊易散,遇水易軟化分解。

      3)中風化泥質(zhì)砂巖。青灰色,砂質(zhì)結(jié)構,層狀構造,主要礦物成分為石英、長石等。巖芯多呈塊狀,塊徑一般3~8 cm。節(jié)理裂隙發(fā)育。巖芯風化痕跡明顯。

      4)中風化砂巖。紫紅色,砂質(zhì)結(jié)構,層狀構造,主要礦物成分為石英、長石等。巖芯多呈柱狀,塊徑一般8~30 cm,局部碎塊狀,塊徑一般3~8 cm。節(jié)理裂隙較發(fā)育,約2~3條/m。

      1.3 水文地質(zhì)條件

      地下水以松散層孔隙水和基巖裂隙水為主,孔隙水主要賦存于第四系砂卵石層、黏性土、碎石土層中,多以潛水形式出現(xiàn),水量甚微;基巖裂隙水賦存于砂巖、泥巖的節(jié)理裂隙中,地下水水位較深,主要由大氣降水及周圍地表水入滲補給。

      2 計算模型

      2.1 緩傾紅層邊坡特征分析

      該邊坡上部強~中風化泥質(zhì)砂巖與下部砂巖強度相對較高。中部黃綠色泥質(zhì)砂巖夾層強度較低,且風化痕跡明顯。邊坡上部、下部的巖塊強度對邊坡穩(wěn)定性有影響但不起控制作用。黃綠色泥質(zhì)砂巖軟弱夾層(圖2)的抗剪強度很低,對邊坡穩(wěn)定性起控制作用。

      圖2 黃綠色泥質(zhì)砂巖夾層

      該邊坡巖層產(chǎn)狀為NW80°/SW25°,層面為傾向臨空面的緩傾結(jié)構面,對邊坡穩(wěn)定性也起一定的控制作用。

      2.2 簡化模型

      通過分析,該邊坡坡體為三層結(jié)構,上下層為強度較大的巖層,中部為軟弱夾層。層面傾角25°,傾向坡外。以此特征[8]建立簡化模型如圖3所示。

      圖3 簡化模型

      2.3 模型參數(shù)

      結(jié)合相關試驗與經(jīng)驗參數(shù),并依據(jù)現(xiàn)有坡面的既有工程和實際情況確定巖土參數(shù),見表1。

      表1 計算斷面巖土參數(shù)及主滑段反算指標參數(shù)

      3 計算結(jié)果分析

      3.1 開挖高度對坡體穩(wěn)定性的影響

      分析開挖高度h=20,30,40 m 時坡體穩(wěn)定性[9],不同開挖高度坡體總位移見圖4。可知,坡體位移主要發(fā)生在中部夾層以上,隨著坡體開挖高度的增加,坡體位移逐漸減小,但當開挖高度達到中部夾層以下時,坡體位移不再發(fā)生明顯變化。開挖高度為20 m時,坡體最大位移為277 mm;開挖高度為30,40 m 時,坡體最大位移保持在223 mm。

      圖4 不同開挖高度坡體總位移(單位:m)

      不同開挖高度時坡體最大主應力見圖5??芍孩倨麦w上部應力曲線近似水平。②進入坡面后曲線發(fā)生彎曲,總體仍與坡面近似平行,但局部發(fā)生應力集中,而且隨著開挖高度的增加應力集中程度也有所增加。③在坡腳附近,不同開挖高度對應力影響較大。開挖高度20 m 時,坡腳應力曲線保持與坡腳平行;開挖高度30 m 時,坡腳應力曲線彎曲程度加大,進一步產(chǎn)生應力集中;開挖高度40 m 時,坡腳應力重新分布。

      圖5 不同開挖高度坡體最大主應力(單位:MPa)

      為了確定開挖高度增加對坡體穩(wěn)定性的影響程度,對未開挖和開挖后的坡體安全系數(shù)進行分析。

      開挖高度對坡體穩(wěn)定性的影響度見表2??芍?,隨著開挖高度增加,其對坡體穩(wěn)定性的影響逐漸變大,但是單位開挖高度對坡體穩(wěn)定性的影響逐漸減弱。當開挖高度達到30 m 以上時,中部夾層完全露出后,坡體安全系數(shù)保持不變。

      表2 開挖高度對坡體穩(wěn)定性的影響度

      3.2 開挖角度對坡體穩(wěn)定性的影響

      分析開挖角度θ=63°,45°,34°時坡體穩(wěn)定性,坡體總位移見圖6。可知,開挖角度為63°時,坡體位移最大,其值為170 mm,隨著開挖角度的減小,坡體位移總體上也逐漸減?。黄麦w變形區(qū)域均為開挖區(qū)域,說明開挖對坡體的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

      圖6 不同開挖角度時坡體總位移(單位:m)

      不同開挖角度時坡體最大主應力見圖7??芍?,坡體應力曲線總體上與坡面保持平行,但是隨角度增加,應力曲線彎曲程度增大,導致開挖區(qū)域出現(xiàn)應力集中的情況,從而導致其穩(wěn)定性降低,產(chǎn)生破壞。在開挖角度較大時坡體穩(wěn)定性較低,開挖角度較小時穩(wěn)定性增強。

      圖7 不同開挖角度時坡體最大主應力(單位:MPa)

      開挖角度為34°,45°,63°時,坡體安全系數(shù)分別為2.04,1.10,0.83。隨著開挖角度的增加,坡體的安全系數(shù)逐漸降低。

      3.3 開挖進尺對坡體穩(wěn)定性的影響

      分析開挖進尺d=45,55,65 m時坡體穩(wěn)定性,坡體總位移見圖8。可知,隨著坡體開挖進尺的增加,坡體位移主要發(fā)生在中部夾層以上區(qū)域,但是坡體位移先增大后減小。開挖進尺為45,55,65 m 時,坡體最大位移分別為89.93,177.87,132.94 mm。

      圖8 不同開挖進尺時坡體總位移(單位:m)

      不同開挖進尺時坡體最大主應力見圖9??芍?,隨著坡體開挖進尺的增加,坡體應力曲線彎曲程度逐漸減小,應力集中也逐漸減小,坡體穩(wěn)定性增強。

      圖9 不同開挖進尺坡體最大主應力(單位:MPa)

      開挖進尺為 45,55,65 m 時,坡體安全系數(shù)為1.04,1.14,1.50。隨著開挖進尺的增加,坡體安全系數(shù)逐漸增加。

      3.4 影響因素綜合分析

      各因素中對安全系數(shù)影響最大的參數(shù)值分別為開挖高度20 m、開挖角度θ=34°、開挖進尺65 m,將其作為組合工況進行開挖穩(wěn)定性分析。坡體位移及最大主應力見圖10。可知,組合工況下坡體變形依舊集中在中部夾層以上,最大位移為191 mm,坡體應力曲線與坡面平行,且在斜坡區(qū)域未發(fā)生較大彎曲,說明未發(fā)生明顯的應力集中,坡體較穩(wěn)定。

      圖10 坡體位移及最大主應力

      在開挖高度、開挖角度、開挖進尺3種影響因素中保持某單一因素取值不變,分析其另外兩因素對坡體穩(wěn)定性的影響。經(jīng)計算可知,坡體穩(wěn)定性受開挖高度、開挖角度、開挖進尺3種因素的綜合影響,在開挖高度一定、開挖角度減小、開挖進尺增大時,坡體安全系數(shù)增加,由1.25增加到1.53;在開挖角度一定、開挖高度減小、開挖進尺增大時,坡體安全系數(shù)減小,由2.04減小到1.53;在開挖進尺一定、開挖高度減小、開挖角度減小時,坡體安全系數(shù)增加,由1.50增加到1.53。

      4 結(jié)論

      1)隨著開挖高度的增加坡體穩(wěn)定性逐漸下降,但是當開挖高度達到中部夾層以下時,坡體穩(wěn)定性不再發(fā)生變化。這是由于隨著開挖高度的增加,坡體應力集中程度增加,穩(wěn)定性降低,但是由于坡體受力變形主要集中在中部夾層以上區(qū)域,增加夾層下部開挖高度并未對坡體穩(wěn)定性產(chǎn)生明顯影響。

      2)隨著開挖角度增加,坡體穩(wěn)定性逐漸降低。這是由于角度增加導致坡體臨空面角度增加,坡體破壞程度加大。

      3)隨著開挖進尺增加,坡體穩(wěn)定性逐漸增加。這是由于進尺增加導致坡體中部夾層以上區(qū)域逐漸減小,在發(fā)生變形破壞時其影響程度也相應減弱。

      4)單一影響因素取值不變,改變另外兩種因素取值,導致坡體夾層露出位置、坡體臨空面角度、夾層上部區(qū)域面積改變,坡體穩(wěn)定性受到三者的綜合影響。

      猜你喜歡
      進尺坡體主應力
      深埋隧洞開挖進尺比選分析
      河南科技(2023年23期)2024-01-16 10:17:16
      降雨對庫區(qū)邊坡入滲規(guī)律的影響研究
      采動-裂隙水耦合下含深大裂隙巖溶山體失穩(wěn)破壞機理
      煤炭學報(2021年11期)2021-12-09 14:31:24
      烏弄龍水電站庫區(qū)拉金神谷坡體變形成因機制分析
      不同開采位置對邊坡穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬分析
      山西煤炭(2019年2期)2019-08-29 05:35:40
      復合斷層對地應力的影響研究
      復雜油氣藏(2018年4期)2019-01-16 11:23:54
      開挖進尺對豎井開挖影響研究
      隧道循環(huán)進尺的極限平衡分析*
      深部沿空巷道圍巖主應力差演化規(guī)律與控制
      煤炭學報(2015年10期)2015-12-21 01:55:44
      考慮鉆頭進尺影響的深水鉆井水力參數(shù)優(yōu)選
      淮阳县| 长武县| 福安市| 舒城县| 浙江省| 工布江达县| 宁乡县| 武强县| 六安市| 睢宁县| 巩留县| 永嘉县| 渭南市| 滁州市| 佛山市| 根河市| 澄城县| 治多县| 汉川市| 密山市| 板桥市| 龙海市| 丰县| 绥宁县| 长治县| 明溪县| 高阳县| 灵宝市| 琼中| 普安县| 兴仁县| 苏尼特右旗| 滕州市| 靖宇县| 江口县| 遵化市| 东兰县| 江北区| 石景山区| 兴隆县| 旬阳县|