前窑子水库大桥桥址区水库塌岸机理及岸坡稳定性研究

摘要

前窑子水库大桥位于内蒙古和林格尔县前窑子水库内，大桥整体穿前窑子水库通过，是新建大准至朔黄铁路的重要组成部分。前窑子水库近几年来开始蓄水，改变了原有的工程地质条件和水文条件，岸坡构造线受库水浸润和波浪侵蚀不断后退，水库塌岸的发生会对前窑子水库大桥的安全运行造成严重威胁。因此，本文将紧密结合当地工程地质、气象水文、地形地貌等条件对前窑子水库大桥桥址区岸坡的塌岸类型、塌岸机理、塌岸演化趋势及各种塌岸形式对大桥的危害程度进行研究，同时对岸坡在自然状态、地震荷载及地下水作用三种工况下的稳定性进行分析，结合规范要求，为桥址区岸坡的工程防护措施选取及加固程度提供一定判断依据。本文主要的研究内容如下：　　（1）通过资料收集、现场调研得到前窑子水库附近的水文地质、地形地貌、地层岩性等基本工程资料。在总结山区河道型水库塌岸类型划分的基础上，通过前窑子水库大桥桥址区三维岸坡模型弹塑性分析确定了桥址区岸坡塌岸模式、塌岸范围并对其塌岸过程及机理进行了系统分析。通过分析大桥6＃桥墩与岸坡的位置关系，结合桥址区岸坡发生塌岸的规模总结得出若岸坡发生失稳破坏，则各种类型的塌岸会对前窑子水库大桥所造成的威胁大小。　　（2）通过前窑子水库大桥桥址区三维岸坡模型弹塑性分析得到的位移场求得了岸坡最危险截面，针对最危险截面处岩土体的破碎状态、节理走向建立离散元模型，通过计算分析得到岸坡发生滑移失稳的渐进破坏过程并对其进行了详细描述，为桥址区岸坡何时发生滑移型失稳提供了定性判断方法。同时求得了自然状态、地震荷载及水力作用三种工况下岸坡处于临界稳定状态下的位移，为桥址区岸坡何时发生滑移型失稳提供了定量判断方法。　　（3）通过基于连续介质的离散元程序结合强度折减理论对前窑子水库大桥桥址区最危险截面处岸坡在自然状态、地震荷载及水力作用三种工况下的稳定性及安全系数进行了分析计算。结合规范划定的岸坡等级及边坡安全系数推荐值，对前窑子水库大桥桥址区岸坡是否需进行进一步的加固处理进行判断。

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1 绪论

1.1 论文选题的依据和研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.3论文主要研究内容及技术路线

2 前窑子水库大桥桥址区基本工程地质条件

2.1工程概况

2.2 自然地理及区域地质背景

2.3小结

3 岸坡稳定性评价方法对比及稳定性影响因素分析

3.1 基于连续介质的离散元方法CDEM简介

3.2不平衡推力法与强度折减法稳定性评价对比

3.3 岸坡稳定性影响因素分析

3.4 小结

4前窑子水库大桥桥址区水库塌岸机理研究

4.1 前窑子水库大桥桥址区三维岸坡模型建立

4.2 前窑子水库大桥桥址区三维岸坡模型计算结果分析

4.3 前窑子水库大桥桥址区岸坡塌岸类型

4.4 前窑子水库大桥桥址区塌岸演化分析

4.5 小结

5 前窑子水库大桥桥址区岸坡稳定性分析

5.1 桥址区节理岩质岸坡模型概化

5.2 自然状态下的岸坡稳定性分析

5.3 地震荷载作用下的岸坡稳定性分析

5.4 水力作用下的岸坡稳定性分析

5.5 桥址区库岸边坡临界失稳状态位移分析

5.6 水库岸坡设计规范取值

5.7 小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果