三峽庫區(qū)公路碎石土路基滲流弱化機(jī)理及其穩(wěn)定性研究.pdf

1、碎石土路基滑塌地質(zhì)災(zāi)害是庫區(qū)重慶公路地質(zhì)災(zāi)害中存在最為廣泛的災(zāi)害形式，給重慶公路交通造成了重大影響。論文在交通部科技項(xiàng)目《三峽庫區(qū)極端氣候衍生公路災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)研究》(項(xiàng)目號：2009318000001)的支持下，以庫區(qū)重慶公路地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查為基礎(chǔ)，選擇庫區(qū)重慶典型公路碎石土樣本，進(jìn)行路基碎石土室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場測試，以確定不同級配不同含水率下碎石土的物理力學(xué)特性、強(qiáng)度變形發(fā)展規(guī)律及其滲透特性，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行公路碎石土路基流.固耦合分析

2、，完成庫水位影響下的路基邊坡穩(wěn)定性分析。研究有利于提高庫區(qū)重慶公路的抗災(zāi)能力，降低日益嚴(yán)重的頻發(fā)地質(zhì)災(zāi)害對重慶公路交通造成的嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和不良社會(huì)影響。
　　 論文針對庫區(qū)重慶公路碎石土路基特點(diǎn)，對以下內(nèi)容進(jìn)行了研究：
　　 針對庫區(qū)重慶公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)工作中急需解決的地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)問題，通過對現(xiàn)有公路地質(zhì)災(zāi)害已有研究成果及資料的收集與整理，特別是有關(guān)重慶公路歷史地質(zhì)災(zāi)害資料以及重慶公路地質(zhì)災(zāi)害重發(fā)區(qū)奉節(jié)、巫山、云陽、萬州四

3、地的公路工程地質(zhì)和區(qū)域地層條件資料的調(diào)查與分析，以充分掌握庫區(qū)重慶山區(qū)公路區(qū)域工程地質(zhì)、水文地質(zhì)資料、庫區(qū)重慶庫水消落區(qū)分布及公路地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)。再考慮公路工程特點(diǎn)，進(jìn)行重慶干線公路地質(zhì)災(zāi)害源調(diào)查，并結(jié)合歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)，確定區(qū)重慶公路路基地質(zhì)災(zāi)害類型及影響因素。同時(shí)，依據(jù)國土地災(zāi)部門已實(shí)施的庫區(qū)二期滑坡綜合治理項(xiàng)目資料，統(tǒng)計(jì)分析工程實(shí)踐中的各碎石體力學(xué)參數(shù)值及分布規(guī)律，為后續(xù)試驗(yàn)研究及理論分析奠定基礎(chǔ)。
　　 選擇庫區(qū)重慶典型公路路

4、基碎石土樣本，進(jìn)行碎石土物理參數(shù)測試、室內(nèi)壓縮試驗(yàn)、直剪強(qiáng)度試驗(yàn)、三軸剪切試驗(yàn)及現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)，確定碎石土的物理力學(xué)特性，P-S曲線及三軸CD試驗(yàn)曲線。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定含水率及細(xì)粒土d5百分含量與碎石土最大干密度的關(guān)系，細(xì)粒土百分含量及含水率對碎石土抗剪強(qiáng)度參數(shù)C、ψ的影響，不同級配的碎石土壓縮模量隨荷載的梯度變化規(guī)律，以及碎石土滲透特性及其影響因素。再根據(jù)現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)結(jié)果，分析不同級配不同含水率下的強(qiáng)度變形發(fā)展規(guī)律，以及浸水對于

5、碎石土變形參數(shù)的影響。
　　 以庫區(qū)重慶公路路基碎石土為研究對象，確定細(xì)顆粒對碎石土滲透性的影響，以及碎石土滲透系數(shù)K與細(xì)粒土p5質(zhì)量含量的函數(shù)關(guān)系式。以Darcy定律為基礎(chǔ)，分析碎石土應(yīng)力與和滲流場的耦合作用機(jī)理，建立流-固耦合作用下碎石土滲透系數(shù)與碎石土孔隙率的動(dòng)態(tài)計(jì)算函數(shù)式。
　　 考慮庫水位變動(dòng)對受其影響的公路碎石土路基穩(wěn)定性的影響，采用潛水非穩(wěn)定流的布西尼斯克(Buossinesq)標(biāo)準(zhǔn)方程對庫水位下降中潛水非

6、穩(wěn)定浸潤線的求解進(jìn)行推導(dǎo)，采用采用Levenberg-Marquardt算法對λ與M(λ)值進(jìn)行了擬合，給出了λ與M(λ)的指數(shù)擬合函數(shù)關(guān)系式。針對庫區(qū)重慶公路碎石土路基滑坡地質(zhì)災(zāi)害多為沿下伏具有一定坡度的外傾基巖面滑動(dòng)，滑面多為土巖接觸面的特點(diǎn)，提出了疊代求導(dǎo)地下水位浸潤線的計(jì)算方法。最后考慮含水率對碎石土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的影響，對庫水位下降時(shí)的碎石土路基邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算，并與常規(guī)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析。
　　 選取了巫山某受庫