公路典型边坡灾变过程演化及监测技术研究

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边坡一旦发生破坏,其危害程度仅仅小于地震次生灾害所带来的影响,合理布置边坡监测对于预防灾害发生起着至关重要,而边坡工程失稳灾变机理及破坏模式等的相关研究,是准确判断边坡危险区域及灾害的预测的基础。针对如何合理设计边坡监测网络,本文采用理论分析、数值模拟和工程验证等方法,首先对边坡进行分类,总结土质边坡、岩质边坡等典型边坡的失稳模式,对其牵引式滑坡力学机制和推移式滑坡力学机制进行分析。通过FLAC3D数值模拟软件分析边坡在不同参数下的稳定性,得到稳定性系数随岩土抗剪强度参数(8(8、递增,当其他参数一定,利用强度折减法计算边坡滑面,粘聚力取值从小到大变化时,其滑面由浅层向坡体深部变化,内摩擦角取值由小到大变化时,其滑面则由坡体深部向边坡浅层变化。利用灰色关联度分析方法分析不同参数条件下边坡变形敏感区域,得到粘聚力较小且边坡处于欠稳定或失稳状态时,其变形敏感区域在坡脚;边坡稳定性好,粘聚力大时,坡体浅层和坡体深部中上区域变形敏感性大;当内摩擦角较小且边坡处于欠稳定状态时,坡体浅层变形敏感,随内摩擦角增大,边坡稳定性增加,坡体中上部变形敏感;在边坡形状的影响中,坡高较小时,坡脚和坡体深部变形大,随坡高的增加,其坡脚受剪切作用越大,其坡脚和坡顶变形敏感;坡度的变化主要会使坡体深部的位移变大;在层状岩质边坡中岩层倾角与其破坏模式关系较大。其次开展典型边坡(土质边坡、顺倾层状岩质边坡、反倾层状岩质边坡)数值模拟计算,分析水平和垂直位移场变化,提出监测布设的关键部位和关键参数,建立了不同地质类型典型边坡监测网络设计方法。最终以开州至云阳高速公路某崩坡积体监测为例,通过数值模拟预测危险区域及稳定性分析,结合位移曲线变化,合理对其监测点位设计。相关研究成果能够实现对典型边坡高效监测,有利于大幅降低灾害发生频率,保障道路交通与人身财产安全,助力“交通强国”和“一带一路”建设,对社会稳定和构建和谐社会都具有重要意义。
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