【正文】 本課題將數(shù)值模擬與監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計及監(jiān)測手段結(jié)合，對碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性加以評價，適合目前工程設(shè)計現(xiàn)狀，其研究成果對巖質(zhì)邊坡的預(yù)應(yīng)力加固處理具有指導(dǎo)意義。2) 研究巖質(zhì)邊坡監(jiān)測系統(tǒng)的合理設(shè)計及布置，開展現(xiàn)場監(jiān)測，對施工期邊坡穩(wěn)定及變形狀況實(shí)施動態(tài)跟蹤，以驗(yàn)證設(shè)計加固措施并為設(shè)計的適當(dāng)修正提供數(shù)據(jù)支持；確保試驗(yàn)路段陡坡路基挖方工程邊坡原位支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，取得設(shè)計施工經(jīng)驗(yàn)，為邊坡支護(hù)技術(shù)及施工工藝研究提供相應(yīng)數(shù)據(jù)及參數(shù)，為后續(xù)相關(guān)工程作出示范。本課題采用信息設(shè)計的原理，將監(jiān)測與理論分析及實(shí)際工程結(jié)合起來，研究適合碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡的支擋防護(hù)設(shè)計方法。解決這一難題的途徑之一是引入信息設(shè)計方法，它基于施工期逐步明朗的地質(zhì)條件及監(jiān)測結(jié)果，對巖體工程進(jìn)行動態(tài)設(shè)計。本文將結(jié)合科研項(xiàng)目，以西攀高速公路 K132高邊坡為依托工點(diǎn)，通過巖質(zhì)邊坡現(xiàn)場監(jiān)測試驗(yàn)，對邊坡穩(wěn)定性評價中的一些重點(diǎn)方向進(jìn)行研究，為設(shè)計、生產(chǎn)工作提供一定的理論依據(jù)。盡管越來越重視“信息反饋”和選擇最符合本工程的反饋途徑的研究動向，但某些巖土工程確實(shí)也存在著“重監(jiān)測、重儀器、輕(信息)反饋”的傾向。3) 在信息反饋方面越來越重視工程監(jiān)測的實(shí)用性。越來越多的研究者主張根據(jù)各種工程信息(包括設(shè)計意圖、設(shè)計方法、工程尺寸、形狀、各部分布局以及施工方法)、地質(zhì)條件(包括工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件和環(huán)境地質(zhì)條件等)的評價、巖土體的力學(xué)性質(zhì)、氣象資料、專家群體經(jīng)驗(yàn)、數(shù)值分析的結(jié)果、已經(jīng)發(fā)生的各種工程事故及其所用監(jiān)測儀器的性能等各方面信息的綜合集成結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計。各種GPS、全站儀、各種鉆孔測斜儀以及自動監(jiān)測系統(tǒng)等都代表了當(dāng)前監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展方向。利用這類儀器，在完成某點(diǎn)某次監(jiān)測以后，可根據(jù)需要以攜帶方式將儀器(或儀器的測讀部分)移走以便進(jìn)行下一測點(diǎn)或同一測點(diǎn)下一次監(jiān)測。巖土工程監(jiān)測技術(shù)研究和實(shí)施有以下幾點(diǎn)發(fā)展趨勢 [54]：1) 在監(jiān)測儀器方面向“可移動監(jiān)測”和“高檔化”方向發(fā)展。文獻(xiàn)[53]中介紹的“深基坑工程監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與預(yù)測報警系統(tǒng)” 是一個集監(jiān)測數(shù)據(jù)處理、圖形繪制與管理、變形預(yù)測及險情分析判別于一體的專家集成系統(tǒng)，也是深基坑工程監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與預(yù)測報警的有效工具。上世紀(jì)九十年代以來，在許多大型工程的設(shè)計、施工中 [46]大量運(yùn)用現(xiàn)場監(jiān)測方法，基本實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場監(jiān)測的自動化、標(biāo)準(zhǔn)化，出現(xiàn)了監(jiān)測自動化系統(tǒng) [448] 、數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng) [46]、安全預(yù)報系統(tǒng) [50、51]和一批新的具有優(yōu)良性能的現(xiàn)場監(jiān)測儀器。要開展這些科研工作，需要應(yīng)用現(xiàn)場監(jiān)測方法，取得工程的實(shí)際數(shù)據(jù)，這也從一個方面推動了現(xiàn)場監(jiān)測在道路工程中的應(yīng)用。二是對道路工程路用性的要求，它要求針對道路工程中的如路基沉降、路面開裂等問題開展科學(xué)研究，提出解決辦法?，F(xiàn)階段，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對道路工程的要求不斷提高，使現(xiàn)場監(jiān)測在道路工程中得到應(yīng)用與發(fā)展。由于起步較晚，加之道路工程自身的復(fù)雜性使得現(xiàn)有的現(xiàn)場監(jiān)測方法仍有許多不足之處。現(xiàn)場監(jiān)測在道路工程中的應(yīng)用開始于上世紀(jì)末，在橋梁 [335] 、隧道 [33339] 、高邊坡 [44444] 等易發(fā)生安全事故的部位開展了一些現(xiàn)場監(jiān)測工作，如對橋梁、隧道及邊坡進(jìn)行變形監(jiān)測以預(yù)防其發(fā)生失穩(wěn)破壞?，F(xiàn)場監(jiān)測工作首先是由于安全監(jiān)測的需要，在一些大型的礦山和水電工程中得到應(yīng)用，如湖北大冶礦露天采場邊坡作過多點(diǎn)位移計、測斜儀、錨桿應(yīng)力計等監(jiān)測，四川二灘電站庫首滑坡作了變形網(wǎng)、鉆孔測斜儀、滲壓計、平洞位移、應(yīng)力等監(jiān)測，湖北三峽工程茅坪溪防護(hù)工程泄水洞進(jìn)口高邊坡作了鉆孔測斜儀、多點(diǎn)位移計、測縫計、和錨桿應(yīng)力計 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 6 頁等監(jiān)測，這些工程中現(xiàn)場監(jiān)測的成功應(yīng)用和監(jiān)測取得的成果為現(xiàn)場監(jiān)測在其它工程中的應(yīng)用起到了良好的示范推動作用。對現(xiàn)場監(jiān)測儀器安裝埋設(shè)與觀測的標(biāo)準(zhǔn)化、程序化和質(zhì)量控制措施也在逐步的形成和完善之中[228] 。我國從 20世紀(jì) 80年代開始，結(jié)合一些大型工程項(xiàng)目對工程中存在的問題進(jìn)行研究，提出了一些考慮地質(zhì)條件，巖體性質(zhì)，監(jiān)測空間和時間連續(xù)性要求監(jiān)測布置原則和方法 [22224] ，促進(jìn)了監(jiān)測設(shè)計和監(jiān)測方法的發(fā)展。20 世紀(jì) 70年代以來，對現(xiàn)場監(jiān)測項(xiàng)目的確定，監(jiān)測儀器的選擇、布置，監(jiān)測儀器的埋設(shè)技術(shù)，以及觀測方法和觀測資料的整理分析等方面的研究工作大大加強(qiáng)。在此之前，巖土工程主要依靠結(jié)構(gòu)物的可靠度設(shè)計來保證其安全，但由于巖土體的復(fù)雜性和不確定性，加之巖土力學(xué)又是一門新的科學(xué)，尚屬半經(jīng)驗(yàn)半理論的性質(zhì)，這就使巖土工程具有很大的風(fēng)險性?？尚械姆椒ㄊ且岳碚摲治龊蛯＜医?jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行初步設(shè)計，然后以監(jiān)測手段逐步對其修正，以便向更合理、更真實(shí)的實(shí)際情況逼近，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的目的。 道路工程現(xiàn)場監(jiān)測工作的發(fā)展及應(yīng)用概況巖土工程是修建于巖土體上或巖土體中的地質(zhì)工程?？煽慷壤頊S是一種迅猛發(fā)展的新方法，自 70年代應(yīng)用于邊坡工程以來，受到了國內(nèi)外巖土界的高度重視。3) 有限元法 [1317]近十年以來，有限元法已廣泛應(yīng)用于邊坡的穩(wěn)定性分析之中，積累了大量經(jīng)驗(yàn)，由于有限元法是建立在連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基礎(chǔ)上，所以能直接求得單元應(yīng)力張量的全部分量，可直接求得研究范圍內(nèi)邊坡巖體的應(yīng)力場和位移場，通過計算所得的應(yīng)力場，與剛體極限平衡法結(jié)合，可以計算邊坡關(guān)鍵部位的點(diǎn)安全系數(shù)或塊安全系數(shù)，真實(shí)反映了地下水等環(huán)境因素作用效應(yīng)和加固處理措施的工程效果等。國內(nèi)有多家研究單位在剛體彈簧元的應(yīng)用上做了很多工作，如四川大學(xué)，河海大學(xué)等。2) 剛體彈簧元法 [12]剛體彈簧元法能處理巖體錯動、斷裂失穩(wěn)時所反映出的非連續(xù)介質(zhì)的特點(diǎn)。目前國內(nèi)外進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評價的主要方法有 [11]： 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 4 頁1) 剛體極限平衡法剛體極限平衡法是半經(jīng)驗(yàn)性的計算方法，因其有長期的工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，采用的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和安全系數(shù)相配套，所以目前國內(nèi)外工程界仍主要沿用該方法作為判斷邊坡巖體穩(wěn)定性的主要手段。陳祖煜在深入研究潘家錚“最大最小原理”時發(fā)現(xiàn)，這一原理實(shí)際上是塑性力學(xué)上、下限定理的另一種表達(dá)方式，并給出了具體的證明。孫君實(shí)(1984)應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論來實(shí)現(xiàn)這一約束條件。我國潘家錚教授在對極限平衡法的理論基礎(chǔ)做出的解釋中指出，滑坡發(fā)生時，內(nèi)力會自動調(diào)整，以發(fā)揮最大的抗滑能力。由于巖體內(nèi)通常都存在著一組陡傾角的結(jié)構(gòu)面，在發(fā)生滑動破壞時，一方面沿底滑面滑動，一方面也沿這些陡傾角的結(jié)構(gòu)面錯動，因此Sarma法是一個分析巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定較為合理的方法。但在大多數(shù)情況下，問題是靜不定的，極限平衡方法處理這個問題的對策是引入一些簡化假定，從而使問題變得靜定可解，這種處理，使得方法的嚴(yán)密性受到了傷害。錨固技術(shù)是一種邊坡的深層加固處治技術(shù)，能解決邊坡的深層加固及穩(wěn)定性問題，達(dá)到根治邊坡的目的，因而是一種極具廣泛應(yīng)用前景的高邊坡處治技術(shù) [7]。由于抗滑樁具有布置靈活、施工簡單、圬工體積少、承載能力大等多種優(yōu)點(diǎn)，在工程界得到迅速推廣應(yīng)用，并逐步形成以抗滑樁支擋為主，結(jié)合地表排水、清方減載的邊坡綜合處治技術(shù)。在 20世紀(jì) 50年代，我國治理邊坡主要采用地表排水、清方減載、填土反壓、抗滑擋墻及漿 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 3 頁砌片(塊)石等處治措施，但工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明在很多情況下，上述措施僅能使邊坡處于暫時穩(wěn)定狀態(tài)，如果外界條件發(fā)生變化，邊坡仍有可能失穩(wěn)。本文正是基于這一課題，對西攀高速公路 K132碎裂巖質(zhì)高邊坡施工期現(xiàn)場監(jiān)測進(jìn)行了設(shè)計、分析和總結(jié)，并對該邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)評價。另一方面，通過現(xiàn)場監(jiān)測可以了解邊坡的狀態(tài)改變及發(fā)展趨勢，以檢驗(yàn)支護(hù)工程效果，為類似工程的設(shè)計提供參考借鑒。但是，鑒于邊坡地質(zhì)情況的復(fù)雜性、施工過程影響因素的不確定性以及對路塹邊坡的地質(zhì)勘探水準(zhǔn)的限制，對邊坡的變形穩(wěn)定事先準(zhǔn)確預(yù)測還存在很大困難。碎裂巖質(zhì)路塹高邊坡的施工，是一個破壞山體原有力學(xué)平衡而又用支擋支護(hù)工程重建力學(xué)平衡的過程。其中碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡的結(jié)構(gòu)巖體主要有三類：等厚層狀、不等厚層狀、塊狀，其中最常見的是等厚層狀碎裂結(jié)構(gòu)巖體。已有研究 [3]將邊坡巖體按結(jié)構(gòu)特征分為四大類：塊狀結(jié)構(gòu)類型邊坡、層狀結(jié)構(gòu)類型邊坡、碎裂結(jié)構(gòu)類型邊坡、散體結(jié)構(gòu)類型邊坡。為了改變這種局面，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)輻射能力，加快經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)與邊遠(yuǎn)貧困山區(qū)的經(jīng)濟(jì)交流，推進(jìn)邊遠(yuǎn)山區(qū)的脫貧致富，四川省政府決定建設(shè)西(昌)攀(枝花)高速公路，打通四川出海出省通道。我國西南地區(qū)是一個多山的地區(qū)，在山區(qū)修建高等級公路，深挖路塹巖質(zhì)邊坡不可避免，隨著建設(shè)工程中所遇到的巖質(zhì)邊坡問題的增多，這些邊坡工程的穩(wěn)定性及其對周邊環(huán)境的影響已引起了人們的極大關(guān)注。在人們的日常生活中，邊坡失穩(wěn)破壞也經(jīng)常出現(xiàn)。在國家規(guī)劃重點(diǎn)建設(shè)的公路骨干網(wǎng)和各地政府支持建設(shè)的公路中，越來越多的公路所處的地質(zhì)環(huán)境逐漸劣化，許多公路建設(shè)將穿過山區(qū)和丘陵地帶，而這些地帶眾多的地質(zhì)問題將給公路建設(shè)帶來很大的困難，同時也提出了一些新的巖土工程課題，深挖路塹巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性問題即為其中之一。 stability evaluation?????????????????????? 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 V 頁目 錄第一章 緒論 ................................................................................................................................1 研究背景與意義 ..............................................................................................1 國內(nèi)外應(yīng)用概況 ..............................................................................................2 邊坡處治技術(shù)及穩(wěn)定性研究概況 ............................................................2 道路工程現(xiàn)場監(jiān)測工作的發(fā)展及應(yīng)用概況 ............................................4 本文研究的主要內(nèi)容 ......................................................................................7第二章 邊坡概況及巖石物理力學(xué)試驗(yàn) ..............................................................................9 現(xiàn)場地質(zhì)情況 ..................................................................................................9 地形地貌 ....................................................................................................9 地層巖性 .................................................................................................10 地質(zhì)構(gòu)造及地震 .....................................................................................11 水文地質(zhì)條件 ..........................................................................................12 巖石力學(xué)試驗(yàn)及物理力學(xué)性質(zhì)分析 ...........................................................13 試驗(yàn)巖樣描述 ..........................................................................................13 試驗(yàn)?zāi)康募霸囼?yàn)概況 ..............................................................................17 巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) ..........................................................................20 巖石三軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn) .........................................................................22 邊坡工程開挖及支護(hù)設(shè)計 ...........................................................................28第 3 章 邊坡現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 .................................................