順層巖質(zhì)高邊坡開(kāi)挖誘發(fā)變形研究.pdf

1、本文依托國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“西南山區(qū)干線公路路基災(zāi)變過(guò)程控制理論與動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)研究(編號(hào):2015BAK09B00)”，針對(duì)西南山區(qū)軟硬互層順層巖質(zhì)高邊坡開(kāi)挖誘發(fā)變形問(wèn)題，以“巖石-層面-巖坡”為研究思路，采用了室內(nèi)試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合，分析了砂巖及泥巖不同卸荷速率下力學(xué)指標(biāo)變化規(guī)律，探究了接觸面與薄層單元模擬層狀巖體界面特性效用，討論了層面參數(shù)、地質(zhì)條件和一級(jí)及多級(jí)開(kāi)挖方式對(duì)順層巖坡應(yīng)力變形分布及數(shù)值影響。
　　本研究主要內(nèi)容

2、包括：⑴過(guò)巖石試驗(yàn)，得到了不同應(yīng)力狀態(tài)下砂巖及泥巖破壞形式的差異性?？估瓘?qiáng)度試驗(yàn)，砂巖破裂面呈圓弧、豎直微裂縫及豎直寬縫狀;泥巖破裂面呈弓形及豎直微裂縫狀。三軸壓縮試驗(yàn)，砂巖為壓縮-剪切破壞，彈性模量隨圍壓增加而增大;泥巖為張拉及壓縮-剪切破壞，變形模量隨圍壓增加先增大后減小。三軸卸荷試驗(yàn)，砂巖破裂面從斜直線過(guò)渡成“Y”型，為壓縮-剪切-張拉破壞;泥巖為壓縮-剪切破壞;圍壓隨軸向應(yīng)變曲線大多呈兩段直線，偏應(yīng)力呈三段直線。⑵卸荷條件下砂巖

3、及泥巖力學(xué)指標(biāo)隨卸荷速率變化規(guī)律不趨一致。低圍壓時(shí)砂巖隨卸荷速率增大呈先緩慢增大后趨于穩(wěn)定，高圍壓時(shí)泥巖隨卸荷速率增大呈先減小后增大。砂巖與泥巖最大卸荷比均處于0.5左右，且隨卸荷速率增大先緩慢減小后緩慢增大。隨卸荷速率增大，砂巖卸荷模量呈先減小后趨于穩(wěn)定，變形模量隨卸荷速率增大呈減小至穩(wěn)定狀態(tài);泥巖卸荷模量呈先減小后增大趨勢(shì)，變形模量隨卸荷速率增大呈先減小后略微增大變化趨勢(shì)。⑶采用接觸面與薄層單元模擬巖層界面，探究了砂巖泥巖層面結(jié)構(gòu)剪

4、切特性。非線性階段，接觸面法所得應(yīng)力應(yīng)變曲線呈雙曲線，薄層單元法中曲線達(dá)極限剪切強(qiáng)度后呈水平直線。兩者均可模擬層面剪切特性，但前者難以模擬大開(kāi)挖區(qū)域，后者所得數(shù)據(jù)存在離散性;因此，薄層單元方式更能體現(xiàn)開(kāi)挖作用下層面剪應(yīng)力分布。⑷開(kāi)挖誘發(fā)坡腳應(yīng)力集中，這引起了平臺(tái)沿層面及坡面向臨空面產(chǎn)生變形。開(kāi)挖面水平向變形隨層面剪切模量增大而減小，平臺(tái)中點(diǎn)變形隨泊松比增大而增加。開(kāi)挖平臺(tái)豎直向變形隨巖層厚度增加而先增大后減小，層間應(yīng)力鋸齒狀現(xiàn)象隨巖層傾