山区深层高液限土路堑边坡稳定性分析及处治技术研究

摘要

高液限土是一种对工程有害的特殊土。我国的西南山区广泛分布着高液限土，随着高速公路向山区推进，路堑边坡在修筑过程中经常会遇到由于高液限土而引起的病害，高液限土路堑边坡修筑问题也日益受到重视。本文以重庆石忠高速公路路堑边坡修筑技术为依托，对山区深层高液限土路堑边坡稳定性及处治技术做了系统的研究，取得了一些积极的成果。 本文通过现场勘探、室内试验和现场调研，探明了山区高液限土的分布特征以及主要的工程性质：高液限土比一般的粘土含水量高、压缩性大、透水性差，具有一定的胀缩性，土体强度受大气降雨影响强烈，且分布极不均匀，对公路建设危害极大。针对山区复杂的地质与气候条件，以及高液限土的工程特性，本文分析了深层高液限土路堑边坡的前期稳定性，并提出了采用削坡、重力式挡土墙、土钉、土钉＋重力式挡土墙等措施处治深层高液限土路堑边坡，并进行了边坡排水设计及坡面防护设计。 本文利用有限差分法FLAC程序，对石忠高速公路深层高液限土路堑边坡进行了前期稳定性分析，并分别对削坡、重力式挡土墙、土钉、土钉＋重力式挡土墙等加固措施的处治效果进行了数值模拟分析，评价了处治方案的合理性，并重点对土钉支护结构参数进行了正交试验分析。同时，在室内进行了深层高液限土路堑边坡处治的土工离心机模型试验，并观测边坡模型的水平和竖向位移，进一步验证处治措施的有效性和合理性。数值模拟分析和土工离心机模型试验结果表明，削坡、重力式挡土墙、土钉、土钉＋重力式挡土墙这四种处治措施能改善坡体的应力和变形性状，极大的提高边坡的整体稳定性。 论文从理论分析、数值模拟和模型试验三个方面对深层高液限土路堑边坡的稳定性及处治技术进行了系统的研究，得出了一些普遍的结论，为实际工程应用以及进一步的研究工作提供了可靠的理论依据。 本文得到了2006年重庆市交通委员会科技项目“石忠高速公路复杂地质环境条件下路基修筑技术”的资助。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2问题的提出

1.3国内外研究现状

1.3.1边坡稳定性研究现状

1.3.2边坡处治技术研究现状

1.4本文的研究目的、研究内容及技术方案

1.4.1研究目的

1.4.2主要研究内容

1.4.3技术方案

第二章深层高液限土路堑边坡工程特性研究

2.1工程概况

2.1.1概述

2.1.2地形地貌

2.1.3地质构造及地层岩性

2.1.4气候气象条件

2.1.5水文地质条件

2.2高液限土及其特性

2.2.1高液限土的定义

2.2.2高液限土的工程性质

2.3高液限土路堑边坡的主要病害

2.4高液限土路堑边坡病害的成因

2.5本章小结

第三章高液限土路堑边坡前期稳定性分析及处治方案设计

3.1深层高液限土路堑边坡稳定性的工程地质初判

3.1.1各地层工程性质评价

3.1.2人工形成的边坡稳定性评价

3.2深层高液限土路堑边坡前期稳定性数值模拟分析

3.2.1快速拉格朗日法

3.2.2高液限土路堑边坡前期稳定性数值模拟计算

3.3石忠高速公路深层高液限土路堑边坡处治方案设计

3.3.1边坡处治设计程序

3.3.2高液限土路堑边坡处治的基本要求

3.3.3处治方案设计

3.3.4削坡处治路堑边坡方案设计

3.3.5重力式挡土墙处治路堑边坡方案设计

3.3.6土钉处治路堑边坡方案设计

3.3.7土钉+重力式挡土墙处治路堑边坡方案设计

3.4深层高液限土路堑边坡排水设计

3.4.1水对边坡稳定性的影响

3.4.2边坡工程中常用的排水措施

3.4.3水的调查

3.4.4地表排水工程设计

3.4.5地下排水工程设计

3.5深层高液限土路堑边坡坡面防护设计

3.5.1坡面防护设计的一般原则

3.5.2深层高液限土路堑边坡坡面防护要求

3.5.3深层高液限土路堑边坡坡面防护方案设计

3.6本章小结

第四章深层高液限土路堑边坡处治后评价的数值模拟分析

4.1结构单元的模拟

4.1.1梁(Beam)单元

4.1.2锚索(Cable)单元

4.2削坡处治深层高液限土路堑边坡数值模拟

4.3重力式挡土墙处治深层高液限土路堑边坡数值模拟

4.3.1参数的选取及模型的建立

4.3.2结果分析

4.3.3对比分析

4.4土钉处治深层高液限土路堑边坡数值模拟

4.4.1参数的选取及模型的建立

4.4.2土钉支护参数的正交试验优化设计

4.4.3土钉处治路堑边坡效果评价

4.5土钉+重力式挡土墙处治路堑边坡数值模拟

4.5.1参数的选取及模型的建立

4.5.2土钉+重力式挡土墙处治路堑边坡效果评价

4.6本章小结

第五章深层高液限土路堑边坡处治措施的离心模型试验验证

5.1土工离心机试验的基本原理

5.1.1试验原理

5.1.2土工离心机模型的相似性

5.1.3土工离心机模型试验存在的问题

5.2试验实施方案

5.2.1试验设备

5.2.2试验目的

5.2.3模型方案拟定

5.2.4技术路线

5.2.5模型土样配置及误差修正

5.2.6模型的制备

5.2.7加载时间

5.3试验结果及分析

5.3.1试验结果

5.3.2试验分析

5.4离心机模型试验与数值模拟的对比分析

5.4.1计算模型参数

5.4.2计算结果及分析

5.5本章小结

第六章深层高液限土路堑边坡处治措施的施工技术及工程应用

6.1山区深层高液限土路堑边坡处治措施的施工技术

6.1.1削坡处治深层高液限土路堑边坡的施工技术

6.1.2重力式挡土墙加固深层高液限土路堑边坡的施工技术

6.1.3土钉处治深层高液限土路堑边坡的施工技术

6.1.4土钉+重力式挡土墙处治深层高液限土路堑边坡的施工技术

6.2工程应用

6.2.1重力式挡土墙处治深层高液限土路堑边坡工程应用实例

6.2.2土钉处治深层高液限土路堑边坡工程应用实例

6.3本章小结

第七章结论及建议

7.1结论

7.2进一步研究设想

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果