殘積層紅黏土路塹邊坡穩(wěn)定性分析方法研究.pdf

1、武廣高速鐵路武漢至韶關(guān)段分布有長達100km的紅黏土，由于對這種區(qū)域性明顯的特殊土和由其構(gòu)成的邊坡的特性認識不足，設(shè)計施工人員往往不能對紅黏土邊坡穩(wěn)定性進行合理的評價，也難以采取合適的防護加固措施。因此，對于紅黏土邊坡進行有針對性的系統(tǒng)研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文依托國家自然科學基金項目：“客運專線無碴軌道紅黏土地基變形特性與動力穩(wěn)定性研究”(50778180)和鐵道部科技研究開發(fā)項目“武廣客運專線灰?guī)r殘積層紅黏土路

2、基變形特性及邊坡穩(wěn)定性試驗研究”(2005K002-B-2-1)，通過室內(nèi)試驗、理論分析、數(shù)值模擬等方法，對紅黏土邊坡穩(wěn)定性進行了一系列研究，主要研究工作和成果如下：
　　 1、通過大量室內(nèi)試驗，獲得了武廣高速鐵路代表性工點(咸寧、泉口、耒陽、郴州)紅黏土的主要物理力學性質(zhì)。結(jié)合現(xiàn)場勘查，闡述了紅黏土邊坡破壞的特性和機理。
　　 2、在常規(guī)剪切試驗的基礎(chǔ)上，對紅黏土原狀土樣進行了干濕循環(huán)條件下的剪切試驗，對于紅黏土抗剪強

3、度指標與含水量的關(guān)系曲線進行了擬合，并進一步提出了紅黏土邊坡穩(wěn)定性分析時的抗剪強度指標選取原則。
　　 3、采用隱式剩余推力法作為反算方法，以“遞推得到的最后一塊土條剩余推力為零”為條件建立多個相似斷面的平衡方程，聯(lián)立求得抗剪強度指標c和()。
　　 4、針對常規(guī)剩余推力法“僅考慮力平衡而忽略力矩平衡”這一不足之處，提出了改進的剩余推力法，該方法同時考慮了力平衡和力矩平衡，其誤差比常規(guī)剩余推力法要小，且收斂速度更快。相對

4、于常規(guī)剩余推力法而言，改進的剩余推力法僅僅增加了一個假設(shè)條件，即：“條底法向力作用點位于條底中心處”。當比例因子為零時，改進剩余推力法等價于常規(guī)剩余推力法。因此，又可以將其視為剩余推力法的一個擴展和補充。
　　 5、對于紅黏土的“上硬下軟”特性，通過引入變異因子，推導了土體粘聚力沿深度線性變化時的邊坡極限分析上限法相關(guān)公式，研究了成層土不同分布情況下的穩(wěn)定性，并對極限分析法與極限平衡法中的評價指標進行了對比。
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5、基于正交試驗，采用有限差分程序Flac3D對于全長粘結(jié)型錨索加固紅黏土邊坡的效果進行了研究。針對具體工點，對于錨索加固的空間參數(shù)選取(如錨索傾角、長度、縱向間距等)也提供了一些合理建議。
　　 7、采用Flac3D對紅黏土路塹高邊坡某典型工點的加固效果進行了評價，計算過程遵循施工步驟，并考慮了不同巖土層材料屬性和多種支擋結(jié)構(gòu)單元的影響，數(shù)值分析得到了一些有用的結(jié)論，這些結(jié)論為類似實體工程的支擋設(shè)計提供了依據(jù)和參考。
　　

6、 8、為了對大范圍邊坡應(yīng)用三維力學模型進行穩(wěn)定性評價，將研究區(qū)域劃分為許多邊坡單元(Slope unit)，使用橢球體下半部來模擬滑面的形狀，通過隨機試算來確定各邊坡單元上可能滑面的位置和姿態(tài)；再采用一種基于GIS的邊坡穩(wěn)定性三維分析模型計算各邊坡單元的最小安全系數(shù)和失穩(wěn)概率，對滑坡災(zāi)害危險程度進行定量評價。通過繪制以安全系數(shù)和可靠度兩種指標為基礎(chǔ)的區(qū)域性邊坡穩(wěn)定性評估示意圖，可以對研究地域的邊坡穩(wěn)定性有一個初步的了解。