巖質高邊坡關鍵塊體的確定及穩(wěn)定性評價研究——以湯屯高速公路為例.pdf

1、在巖質高邊坡，特別是長大節(jié)理發(fā)育的巖質邊坡中，巖體的失穩(wěn)破壞常常表現(xiàn)為由幾組結構面和臨空面切割的巖塊失穩(wěn)。這些塊體的失穩(wěn)可能會嚴重影響到邊坡的整體穩(wěn)定、威脅施工安全。塊體理論是評價塊體穩(wěn)定性的基本理論和方法，找出關鍵塊是塊體理論的評價基礎。但如何快速自動的判斷關鍵塊體，還沒有成熟的方法。有鑒于此，論文結合湯屯高速公路的Ⅰ-1和Ⅱ-9高邊坡，利用先進的離散元模擬技術，探討關鍵塊體的自動識別方法；在此基礎上，采用基于塊體理論的SASW軟件來

2、實現(xiàn)邊坡塊體的穩(wěn)定性評價和支護設計。主要研究內容和成果如下： (1)在塊體建模方面，創(chuàng)新性地利用ANSYS軟件，實現(xiàn)復雜塊體的建模；并通過編寫軟件，成功的導入3DEC，解決任意復雜塊體在3DEC中的建模問題；通過3DEC軟件，成功的實現(xiàn)了關鍵塊體的識別；利用基于塊體理論的SASW軟件，對識別出的關鍵塊體進行穩(wěn)定性校核和塊體穩(wěn)定性影響因素的敏感性分析，并提出了有效的支護方案；利用3DEC進行支護效果的模擬驗證，為支護方案的可行性進

3、行分析。 (2)通過對Ⅰ-1和Ⅱ-9高邊坡的擠壓帶，節(jié)理、層面等結構面進行系統(tǒng)的描述和研究，分析邊坡可能的變形破壞模式。其中，Ⅰ-1高邊坡屯溪側呈碎塊結構以及山岔側坡體內主要結構面與坡面組合成的關鍵塊體對邊坡的穩(wěn)定性起控制作用；Ⅱ-9高邊坡沿層面的軟弱夾泥層和結構面的組合，可能會形成坡面上的方量較大的關鍵塊體。 (3)利用上述建模思路，識別出Ⅰ-1和Ⅱ-9高邊坡的關鍵塊體分布，并選擇典型剖面進行了坡體的位移分析。結果表明

4、，兩高邊坡的關鍵塊體穩(wěn)定性較差，需要及時的支護。 (4)通過SASW軟件對兩高邊坡的關鍵塊體進行穩(wěn)定性校核，并對該塊體進行了因素敏感性分析，得出爆破和地震對塊體穩(wěn)定性的影響顯著的結論；在此基礎上，進行了有效的支護設計。 (5)通過3DEC軟件對支護措施進行模擬驗證，結果表明支護措施有效地控制了坡體變形，對關鍵塊體起到了很好的錨固作用。通過與監(jiān)測反饋資料的對比分析可知，研究結果與實際情況較吻合。 綜上，利用離散元來