基于應(yīng)變軟化理論的順層邊坡失穩(wěn)機理及局部破壞范圍研究
定 價:42 元
- 作者:鄭立寧 胡啟軍 謝強
- 出版時間: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、室內(nèi)試驗、數(shù)值計算、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本研究成果進(jìn)行驗證。
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)機理,確定其局部破壞范圍,我們綜合采用資料統(tǒng)計、室內(nèi)試驗、數(shù)值計算、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,重點提出問題,并對比國內(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度變化特征試驗研究,重點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,重點研究 FLAC 接觸單元應(yīng)變軟特征的實現(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,重點研究含應(yīng)變軟化接觸單元的順層邊坡計算模型的漸進(jìn)性破壞特征;第 5 章為順層邊坡首段局部破壞范圍研究,重點研究層厚、巖層傾角等因子對首段局部破壞范圍的影響,并形成計算公式;第 6 章為工程實例,重點研究了長期現(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)行工程驗證。本書部分研究成果可應(yīng)用于工程實踐,同時也為今后進(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)試驗過程中大力支持及趙陽、徐飛飛、宋磊等的辛勤勞動,感謝鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司周海、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、田強常務(wù)副總經(jīng)理的支持與鼓勵,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,懇請專家及同行批評指正。
作
者
2017年1月
鄭立寧,高級工程師,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)會地下空間專委會常務(wù)理事,四川省土木建筑學(xué)會地下空間專委會主任,主持國家科技部十三五國家重點專項子課題、住建部科技研發(fā)項目、四川省科技廳科技支撐計劃重大課題等項目總計7項,主編中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(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,獲得省部級獎項5項。
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 泥化夾層剪切強度變化特征試驗研究 - 15 -
2.1 泥化夾層應(yīng)變軟化特征試驗研究 - 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)變軟化試驗過程及結(jié)果 - 20 -
2.1.6 泥化夾層應(yīng)變軟化試驗方法及步驟總結(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度值對比分析 - 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 水對泥化夾層應(yīng)變軟化特征的影響分析 - 31 -
2.3.1 水對泥化夾層峰值剪切強度的影響 - 31 -
2.3.2 水對泥化夾層應(yīng)變軟化過程的影響 - 33 -
2.4 泥化夾層剪切強度隨時間變化的軟化及硬化特征研究 - 35 -
2.4.1 試驗方法 - 35 -
2.4.2 試驗結(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)變軟特征的實現(xiàn) - 41 -
3.2.1 鏈表式數(shù)據(jù)類型的特點 - 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 - 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數(shù)值驗證 - 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 - 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算公式的擬合 - 86 -
5.4 理論計算公式的簡化分析 - 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 局部破壞范圍計算 -92 -
5.7 本章小結(jié) -92 -
第6章 工程實例 -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)值計算驗證 -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)值計算驗證 -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算驗證分析 -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算驗證分析 -136 -
6.4 本章小結(jié) -137 -
結(jié) 論 -138 -
參考文獻(xiàn) - 141 -