黄土-砂岩二元结构路堑高边坡失稳机制模拟分析

论文摘要

在地质背景复杂的西北地区进行路堑开挖的工程中遇到了大量以上部为黄土层、下部为砂岩层的典型二元结构路堑高边坡。为确定黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的失稳变形机制,依托兰永线高速公路K35+092段工程,利用有限元分析软件GEO-studio建立了黄土-砂岩二元结构路堑高边坡开挖全过程的数值模型。通过对边坡在分步开挖卸荷过程中的坡顶水平位移、竖向位移、深层水平位移、边坡稳定性安全系数变化,以及边坡在开挖状态下应变模拟结果的分析,对黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的破坏特征以及失稳破坏机制进行了较为系统的研究。研究结果表明:黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的结构特点、地层岩性决定了其失稳变形机制,在开挖卸荷过程中,坡顶水平位移不断增大,土体内塑性应变累积,边坡稳定性逐渐降低;黄土-砂岩二元结构路堑高边坡中的软弱夹层充当"滑动垫层",起到"润滑"以及"弱化边界"的作用,是边坡潜在的不稳定因素之一;随着路堑边坡的刷方卸荷,上覆黄土坡体发生滑移破坏并对下伏砂岩坡体产生巨大的冲击力,而下伏坡体顺层剪出破坏产生的"联动作用"再次引发上覆坡体的滑塌下错,致使边坡整体失稳。为避免类似黄土-砂岩二元结构路堑高边坡失稳滑塌的发生,可采用框架预应力锚杆支护结构对边坡进行加固。

论文目录

• 1 研究背景
• 2 典型二元结构路堑高边坡变形特征
•   2.1 工程概况
•   2.2 边坡变形破坏过程及其特征
• 3 有限元数值模拟分析
•   3.1 模型建立及计算原理
•   3.2 数值模拟结果分析
•     3.2.1 稳定性分析
•     3.2.2 变形分析
•     3.2.3 应变分析
•   3.3 边坡失稳机制
• 4 边坡加固建议
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 叶帅华,赵壮福,时轶磊

关键词: 路堑高边坡,二元结构,失稳破坏机制,有限元模拟,安全系数

来源: 长江科学院院报 2019年12期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 公路与水路运输

单位: 兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室,兰州理工大学岩土与地基基础检测中心

基金: 国家自然科学基金项目(51508256,51768040),甘肃省建设科技攻关计划项目(JK2015-5),兰州市科技发展计划项目(2015-3-131))

分类号: U416.1

页码: 126-132

总页数: 7

文件大小: 5065K

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