贵州凤新快线某岩质边坡开挖变形及控制措施研究

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本文以贵州省遵义市凤新快线某开挖边坡为研究对象,结合工程地质调查与测绘、现场及室内岩土体试验和数值模拟等研究工作,深入讨论不同开挖方式和不同支护方式下边坡及临近高层建筑的稳定性。获得了如下认识:  (1)研究边坡主要为第三系地层,地层结构上属软硬岩互层,岩性主要为白云岩、泥质白云岩及泥岩,工作区主要为溶蚀—构造形成的垄岗谷地,场地位于南北至遵义紧密复向斜褶皱带,地形上受构造及岩性控制明显。  (2)试验结果显示,天然状态下,当修正系数k分别取20、25时,D1型岩石(含少量泥质白云岩)其抗压强度分别为59.9~60.1MPa,74.8~75.2MPa,抗拉强度为2.3~2.9MPa;D2类型(泥质白云岩或白云质泥岩)其抗压强度分别为50.4~51.0MPa,63.0~63.7MPa,抗拉强度为2.0~2.4MPa;D3类型(白云岩)其抗压强度分别为82.0~82.6MPa,102.5~103.2MPa,抗拉强度为3.3~3.9MPa。白云岩内聚力为5.2MPa、内摩擦角为40.6°;泥质白云岩粘聚力为2.5MPa、内摩擦角为33.4°;白云质泥岩内聚力为1.62MPa、内摩擦角为26.5°。  (3)无论是一次性开挖还是分步开挖,坡体最大位移值均超过了《建筑边坡工程鉴定与加固技术规范》中的相关规定,边坡将发生失稳破坏。采取一次性开挖的工况,边坡x方向的位移最大值为8.77mm,y方向位移最大值为63.56mm,横向变形较纵向变形小,坡体最大主应力值为2.05MPa,在坡脚开挖线处,出现剪应力集中现象,最大剪应力值约为0.4MPa;采取分步开挖的工况下,y方向最大位移值可达66.1mm,同时根据y方向塑性分布云图可知,开挖完成之后,一定范围深度岩体将处于剪切破坏的屈服阶段,且剪切面基本贯通,容易发生失稳破坏。但此种开挖方式下房屋前缘的变形量小于一次性开挖方式,对房屋影响也较小。因此综合来看采用分步开挖方案相对比较合理。  (4)采用桩径1.5m,桩长自坡体顶部到进入开挖高程843m以下5m,桩间距6m的单桩支护,从房屋后缘到边坡开挖线,坡体绝对位移2.2~18.0mm;而在采用桩径1.5m、桩长仍自坡体顶部到进入开挖高程843m以下5m、桩间距6m,前后排距4.5m的“h”型桩的支护的条件下,坡体绝对位移仅为0.001~1.45mm,与单桩相比,减少了83.5%~99.7%的位移量,能满足规范要求,对于临近高层建筑的边坡开挖进行支护更为有效。建议针对研究边坡这类临近高层建筑、开挖深度大的开挖边坡进行支护时,为更好的控制边坡体的位移,更大程度对附近建筑进行保护,建议选用“h”型抗滑桩对其进行支护。
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