基于應(yīng)變軟化理論的順層邊坡失穩(wěn)機(jī)理及局部破壞范圍研究
定 價(jià):42 元
- 作者:鄭立寧 胡啟軍 謝強(qiáng)
- 出版時(shí)間:2017/1/1
- ISBN:9787564351823
- 出 版 社:西南交通大學(xué)出版社
- 中圖法分類:TV698.2
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
本書綜合采用資料統(tǒng)計(jì)、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算、理論分析、現(xiàn)場監(jiān)測,及現(xiàn)場調(diào)研等多種手段,從層間泥化夾層的應(yīng)變軟化效應(yīng)研究入手,結(jié)合應(yīng)變軟化接觸單元本構(gòu)模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn),建立含層間應(yīng)變軟化效應(yīng)的順層邊坡接觸元模型,對(duì)順層邊坡泥化夾層問題進(jìn)行深入研究,并分別依托宜萬線巴東車站順層邊坡和重慶湘渝高速順層滑坡對(duì)本研究成果進(jìn)行驗(yàn)證。
進(jìn)入 21 世紀(jì)以來,全國的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)入新的高潮,截至 2015 年年底,全國鐵路營業(yè)里程達(dá)到 12.1 萬千米,其中高鐵營業(yè)里程超過 1.9 萬千米,全國高速公路總里程已經(jīng)達(dá)到 11.7 萬千米。大量的交通基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)必然導(dǎo)致數(shù)量繁多的順層路塹邊坡開挖出現(xiàn),其中含泥化夾層緩傾角(巖層傾角<35)順層路塹邊坡支擋防護(hù)難度較大,往往具有局部破壞現(xiàn)象,存在漸進(jìn)性失穩(wěn)機(jī)理,但該理論一直缺少深入的分析與研究。
漸進(jìn)性破壞理論一般源于巖土材料的應(yīng)變軟化效應(yīng)。為了深入分析順層邊坡漸進(jìn)性失穩(wěn)機(jī)理,確定其局部破壞范圍,我們綜合采用資料統(tǒng)計(jì)、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算、理論分析、現(xiàn)場監(jiān)測及現(xiàn)場調(diào)研等多種手段,從層間泥化夾層的應(yīng)變軟化效應(yīng)研究入手,結(jié)合應(yīng)變軟化接觸單元本構(gòu)模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn),建立含層間應(yīng)變軟化效應(yīng)的順層邊坡接觸元模型,對(duì)該系列問題進(jìn)行深入研究。本書共 6 章:第 1 章為緒論,重點(diǎn)提出問題,并對(duì)比國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,總結(jié)形成研究思路;第 2 章為泥化夾層剪切強(qiáng)度變化特征試驗(yàn)研究,重點(diǎn)研究不同類型泥化夾層應(yīng)變軟化特征、泥化夾層水敏感性及時(shí)間效應(yīng);第 3 章為含應(yīng)變軟化特征的數(shù)值接觸單元模型研究,重點(diǎn)研究 FLAC 接觸單元應(yīng)變軟特征的實(shí)現(xiàn);第 4 章為基于應(yīng)變軟化理論的順層邊坡力學(xué)行為分析,重點(diǎn)研究含應(yīng)變軟化接觸單元的順層邊坡計(jì)算模型的漸進(jìn)性破壞特征;第 5 章為順層邊坡首段局部破壞范圍研究,重點(diǎn)研究層厚、巖層傾角等因子對(duì)首段局部破壞范圍的影響,并形成計(jì)算公式;第 6 章為工程實(shí)例,重點(diǎn)研究了長期現(xiàn)場監(jiān)測的宜萬鐵路巴東車站順層邊坡工程,且結(jié)合重慶湘渝高速順層滑坡、四川簡陽雷打石順層滑坡進(jìn)行工程驗(yàn)證。本書部分研究成果可應(yīng)用于工程實(shí)踐,同時(shí)也為今后進(jìn)一步深入研究順層邊坡穩(wěn)定性奠定了一定的理論基礎(chǔ)。
在本書的撰寫期間,感謝西南交通大學(xué)程謙恭教授、文江泉副教授、趙文副教授、郭永春副教授在研究過程中的具體指導(dǎo),感謝楊丹老師在室內(nèi)試驗(yàn)過程中大力支持及趙陽、徐飛飛、宋磊等的辛勤勞動(dòng),感謝鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司周海、中鐵西北科學(xué)研究院有限公司吳坤在現(xiàn)場案例分析過程中的鼎力幫助。
在本書的出版過程中,得到了中建地下空間有限公司薛國州總經(jīng)理、田強(qiáng)常務(wù)副總經(jīng)理的支持與鼓勵(lì),在此一并感謝。
感謝中國建筑股份有限公司毛志兵總工程師為本書作序。
由于作者水平有限,書中難免有不妥之處,懇請(qǐng)專家及同行批評(píng)指正。
作
者
2017年1月
鄭立寧,高級(jí)工程師,中建地下空間有限公司總工程師兼技術(shù)中心主任,四川省地下空間產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院院長,中國巖石力學(xué)學(xué)會(huì)地下空間專委會(huì)常務(wù)理事,四川省土木建筑學(xué)會(huì)地下空間專委會(huì)主任,主持國家科技部十三五國家重點(diǎn)專項(xiàng)子課題、住建部科技研發(fā)項(xiàng)目、四川省科技廳科技支撐計(jì)劃重大課題等項(xiàng)目總計(jì)7項(xiàng),主編中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)3部,四川省地方標(biāo)準(zhǔn)2部,發(fā)表學(xué)術(shù)論文23篇,獲得授權(quán)專利13項(xiàng),獲得省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)5項(xiàng)。
第1章 緒 論 - 1 -
1.1 問題的提出 - 1 -
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 - 3 -
1.2.1 泥化夾層剪切強(qiáng)度變化特征研究現(xiàn)狀 - 3 -
1.2.2 基于應(yīng)變軟化理論的邊坡力學(xué)行為特征研究現(xiàn)狀 - 5 -
1.2.3 順層邊坡失穩(wěn)機(jī)理研究現(xiàn)狀 - 7 -
1.2.4 順層邊坡局部破壞范圍研究現(xiàn)狀 - 9 -
1.3 存在的主要問題及擬解決的方法 - 10 -
1.4 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線 - 11 -
1.4.1 主要研究內(nèi)容 - 11 -
1.4.2 研究技術(shù)路線 - 12 -
第2章 泥化夾層剪切強(qiáng)度變化特征試驗(yàn)研究 - 15 -
2.1 泥化夾層應(yīng)變軟化特征試驗(yàn)研究 - 15 -
2.1.1 順層滑坡中的典型層間泥化夾層類型分析 - 15 -
2.1.2 采樣區(qū)工程地質(zhì)特征 - 17 -
2.1.3 試樣的制取與保存 - 19 -
2.1.4 試樣的物質(zhì)成分分析 - 20 -
2.1.5 應(yīng)變軟化試驗(yàn)過程及結(jié)果 - 20 -
2.1.6 泥化夾層應(yīng)變軟化試驗(yàn)方法及步驟總結(jié) - 24 -
2.2 不同類型泥化夾層應(yīng)變軟化特征綜合分析 - 25 -
2.2.1 泥化夾層峰殘剪切強(qiáng)度值分布特征總述 - 25 -
2.2.2 不同類型泥化夾層峰殘剪切強(qiáng)度值對(duì)比分析 - 27 -
2.2.3 泥化夾層應(yīng)變軟化過程中的塑性剪切位移分析 - 30 -
2.3 水對(duì)泥化夾層應(yīng)變軟化特征的影響分析 - 31 -
2.3.1 水對(duì)泥化夾層峰值剪切強(qiáng)度的影響 - 31 -
2.3.2 水對(duì)泥化夾層應(yīng)變軟化過程的影響 - 33 -
2.4 泥化夾層剪切強(qiáng)度隨時(shí)間變化的軟化及硬化特征研究 - 35 -
2.4.1 試驗(yàn)方法 - 35 -
2.4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析 - 36 -
2.5 本章小結(jié) - 38 -
第3章 含應(yīng)變軟化特征的數(shù)值接觸單元模型研究 - 40 -
3.1 FLAC接觸單元及應(yīng)變軟化本構(gòu)特征 - 40 -
3.1.1 FLAC接觸單元特征 - 40 -
3.1.2 FLAC應(yīng)變軟化-硬化本構(gòu)模型特征 - 41 -
3.2 FLAC接觸單元應(yīng)變軟特征的實(shí)現(xiàn) - 41 -
3.2.1 鏈表式數(shù)據(jù)類型的特點(diǎn) - 42 -
3.2.2 FLAC接觸單元數(shù)據(jù)的訪問與修正 - 42 -
3.2.3 FLAC接觸單元數(shù)據(jù)類型的特點(diǎn) - 43 -
3.2.4 FLAC中含應(yīng)變軟化特征接觸單元的完善 - 44 -
3.3 含應(yīng)變軟化接觸單元的直剪試驗(yàn)數(shù)值驗(yàn)證 - 46 -
3.3.1 模型的建立 - 47 -
3.3.2 剪切應(yīng)力-位移關(guān)系曲線模擬結(jié)果 - 48 -
3.3.3 漸進(jìn)性破壞過程及內(nèi)部應(yīng)力變化特征 - 48 -
3.4 接觸單元強(qiáng)度參數(shù)演化與剪切應(yīng)力-位移關(guān)系曲線研究 - 51 -
3.5 本章小結(jié) - 54 -
第4章 基于應(yīng)變軟化理論的順層邊坡力學(xué)行為分析 - 56 -
4.1 順層邊坡復(fù)合接觸元模型的設(shè)計(jì) - 56 -
4.1.1 模型的幾何特征 - 56 -
4.1.2 接觸單元的設(shè)置 - 56 -
4.1.3 模型的本構(gòu)關(guān)系及材料參數(shù) - 58 -
4.2 應(yīng)變軟化接觸單元對(duì)層間應(yīng)力特征的響應(yīng) - 58 -
4.2.1 應(yīng)變軟化效應(yīng)前層間接觸單元的受力特征 - 58 -
4.2.2 產(chǎn)生應(yīng)變軟化效應(yīng)的力學(xué)準(zhǔn)則 - 60 -
4.2.3 應(yīng)變軟化效應(yīng)對(duì)層間應(yīng)力特征的響應(yīng) - 61 -
4.3 應(yīng)變軟化效應(yīng)的鏈?zhǔn)絺鬟f - 63 -
4.3.1 漸進(jìn)性破壞現(xiàn)象的產(chǎn)生 - 64 -
4.3.2 漸進(jìn)性破壞過程中層面應(yīng)力變化特征 - 67 -
4.3.3 漸進(jìn)性破壞的機(jī)理 - 69 -
4.4 順層邊坡破壞特征分類 - 71 -
4.5 本章小結(jié) - 71 -
第5章 順層邊坡首段局部破壞范圍研究 - 73 -
5.1 首段局部破壞范圍的定義 - 73 -
5.2 首段局部破壞范圍的影響因子敏感度分析 - 74 -
5.2.1 單因子敏感度分析 - 74 -
5.2.2 多因子敏感度分析 - 76 -
5.3 首段局部破壞范圍理論計(jì)算公式分析 - 78 -
5.3.1 局部破壞范圍與層厚的關(guān)系 - 79 -
5.3.2 局部破壞范圍與巖層傾角的關(guān)系 - 79 -
5.3.3 局部破壞范圍與泥化夾層峰值摩擦角的關(guān)系 - 80 -
5.3.4 局部破壞范圍與泥化夾層殘余摩擦角的關(guān)系 - 80 -
5.3.5 局部破壞范圍與泥化夾層峰值黏聚力的關(guān)系 - 81 -
5.3.6 局部破壞范圍與泥化夾層殘余黏聚力的關(guān)系 - 81 -
5.3.7 局部破壞范圍與泥化夾層塑性剪切位移的關(guān)系 - 82 -
5.3.8 局部破壞范圍與坡長的關(guān)系 - 82 -
5.3.9 首段局部破壞范圍理論計(jì)算公式的擬合 - 86 -
5.4 理論計(jì)算公式的簡化分析 - 87 -
5.4.1 泥化夾層的極限應(yīng)變軟化特征 - 87 -
5.4.2 首段局部破壞范圍理論計(jì)算公式的簡化分析 - 87 -
5.5 基于現(xiàn)場樣本邊坡特征的理論計(jì)算公式修正分析 - 88 -
5.6 含泥化夾層順層邊坡局部破壞范圍的計(jì)算方法及步驟 - 91 -
5.6.1 確定順層邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征 - 91 -
5.6.2 分析順層邊坡中泥化夾層特征 -91 -
5.6.3 邊坡破壞模式判斷 -92 -
5.6.4 局部破壞范圍計(jì)算 -92 -
5.7 本章小結(jié) -92 -
第6章 工程實(shí)例 -94 -
6.1 宜萬線巴東車站順層邊坡開挖現(xiàn)場監(jiān)測及數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證 -94 -
6.1.1 宜萬線巴東車站工程地質(zhì)條件 -94 -
6.1.2 宜萬線巴東車站順層邊坡支擋設(shè)計(jì)方案 -97 -
6.1.3 現(xiàn)場監(jiān)測方案及監(jiān)測過程 -101 -
6.1.4 分項(xiàng)監(jiān)測成果分析 -106 -
6.1.5 監(jiān)測成果綜合分析 -115 -
6.1.6 數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證 -119 -
6.1.7 無支護(hù)作用下的開挖局部破壞范圍分析 -126 -
6.1.8 小 結(jié) -127 -
6.2 重慶湘渝高速順層滑坡破壞特征 -127 -
6.2.1 工程概況 -127 -
6.2.2 滑坡工程地質(zhì)條件 -127 -
6.2.3 滑坡基本特征 -129 -
6.2.4 滑坡形成的原因 -130 -
6.2.5 滑坡滑移范圍的理論計(jì)算驗(yàn)證分析 -131 -
6.3 四川簡陽雷打石順層滑坡破壞特征研究 -131 -
6.3.1 工程概況 -131 -
6.3.2 滑坡工程地質(zhì)條件 -132 -
6.3.3 滑坡基本特征 -134 -
6.3.4 滑坡形成的原因 -135 -
6.3.5 滑坡滑移范圍的理論計(jì)算驗(yàn)證分析 -136 -
6.4 本章小結(jié) -137 -
結(jié) 論 -138 -
參考文獻(xiàn) - 141 -