高陡冰水堆积体岸坡稳定性分析及防治措施研究

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随着国家西部大开发战略方针的逐步实施,推动了我国西部地区交通事业的快速发展,这不仅给这些地区带来机遇与发展,同时也面临着挑战与难题。然而我国西部又是属于高山峡谷地貌且河流较发育的地区,在这样特殊的地形地貌和复杂地质环境条件下不仅蕴藏着非常丰富的水能资源,同时也制约着这些地区的基础建设设施的发展,例如高速公路等交通工程的修建,因此在这些山区建设公路时会经常遇到大量的库岸边坡等工程地质问题,这些已经是一个不可避免的事实。研究区地处于川滇构造带的北段,地形地貌和地质构造都十分复杂,并且有多条区域性断裂发育,冰水堆积体地貌在该地区也是属于一种比较常见的地貌类型。本文以雅泸高速K92+332~765段高陡冰水堆积体库岸边坡作为研究对象,采用系统工程地质分析原理的总体思路和分析方法,结合研究区库岸边坡特殊的工程地质背景,在此基础上进而对高陡冰水堆积体库岸边坡的结构特征、岩土体间的相互接触特征以及变形破坏机制进行分析研究,以定性定量的研究分析手段为指导,利用极限平衡理论方法和二维、三维的数值模拟计算,对研究区高陡冰水堆积体岸坡的稳定性状况进行分析评价,最后以上述评价结果为依据对岸坡的防护治理措施进行研究。本论文主要的研究内容以及取得的成果如下所示:(1)本文所研究的冰水堆积体主要分布在岸坡高程790~1300m之间的山脊部位,前缘宽约400m,最大厚度大于100m,最薄处仅仅数米,整个岸坡前缘比较陡峭,其组成成分以粗颗粒块碎石为主,颗粒之间多以钙质或泥质胶结连接,呈中密~密实结构的咬合或嵌合状,具有良好的结合作用,级配较差,这些结构特征使得冰水堆积体具有较高的物理力学参数和较好的强度特性。(2)通过分析前期勘探资料,并结合现场详细调查,从而得出研究区岸坡体主要由浅表层稍密块石土构成的松散堆积体和中密碎块石夹土与密实碎块石构成的冰水堆积体两种物质组成,而在接触特征上研究区岸坡各岩土体之间表现出比较复杂的相互接触关系。(3)根据研究区库岸边坡已有的一些变形破坏迹象的特征,并通过对其进行详细的研究分析,本文总结出了4种主要的岸坡失稳破坏模式:蠕滑-拉裂型、侵蚀-剥蚀型、淘蚀-滑移-拉裂型和淘蚀-拉裂-滑塌型。其中,研究区冰水堆积体岸坡又以淘蚀-拉裂-滑塌型变形失稳破坏最为典型。(4)在上述研究分析结果基础之上,根据研究区高陡岸破所受的特殊的工程影响因素,即岸坡受筑防护堤-开挖-行车动荷载-水库蓄水四方面影响因素影响,结合定性定量的分析手段,利用极限平衡理论方法和二维、三维数值计算分析,对研究区高陡冰水堆积体岸坡的稳定性状况、变形应力场的分布特征等进行了研究与分析,其分析结果表明:整个研究段K92+332~765库岸边坡在暴雨+行车荷载+地震工况作用下,其稳定性极差,稳定性系数多小于1,并且位移量的最大值可以达到43cm,极有可能发生失稳破坏;在其余三种工况条件下,只有K92+400~K92+510段岸坡的稳定性较差,变形破坏不符合规定的安全要求,因此本文也对其进行了特殊的防护处理措施研究。(5)综合现场调查结果以及研究区高陡冰水堆积体库岸边坡的结构特征、变形破坏机制的分析,再结合数值模拟计算和极限平衡理论方法的分析结果,本文以K92+400~K92+510段高陡冰水堆积体库岸边坡的防治处理为例,对研究区高陡冰水堆积体岸坡稳定性状况比较差的岸坡段进行防护治理措施的研究,经过比较分析,最后采用了优化后的防护治理方案即使用预应力锚拉桩板墙的防治措施,其治理效果表明该方案对发生淘蚀-拉裂-滑塌型变形破坏的高陡冰水堆积体岸坡能够起到比较好的防护治理效果。
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