煤系地层路堑边坡稳定性分析——以夏蓉高速k46+830～k46+980左侧边坡为例

西南科技大学研究生学位论文煤系地层路堑边坡稳定性分析——以夏㫿高速K46+工30～K46+左工0ᐜ侧边坡为例年级：2012姓名：邵晓川申请学位级别：硕士专业：地质ᐛ程指导教师：陈廷方ᬭᥜ ClassifiedIndex:P642U.D.C:550SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisTheResearchonStabilityofHighwayLayeredRockSlope——withtheleftslopeofK46+830～K46+980inXiaRonghigh-speedasanexampleGrade:2012Candidate:ShaoXiaochuanAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:GeologicalEngineeringSupervisor:ChenTingfangApril.10,2015 独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：席略<1円期：)关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他S制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵立•此规定）签名:灣呔"/曰期：7c/t,汊） 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ė页摘要䲿着ഭ民㓿济的飞䙏发展，ᡁഭส础设施建设达到了前ᡰᵚᴹ的高峰，⭡于ᡁഭ是а个多山的ഭ家，尤ަ是在西南地४，在ޜ路等ᐕ程建设中нਟ避免的要对岩土体进㹼开挖，䲿ѻ大䟿的边坡稳定性䰞仈н断出⧠DŽ大䟿资料证ᇎ，边坡失稳破ൿ多发生在节理ǃ软弱夹层ǃ断层ǃ软岩等结构面处，ޣ于䘉Ӌ的边坡稳定性研究已ᴹ很多DŽ而ᵜ文ᡰ研究的是а种ޜ路建设中出⧠的特↺的地层———煤系地层对路堑边坡稳定性的影响，䘉类地层在䍥ᐎ省境内广泛࠶ᐳ，ަ在н਼的条Ԧл岩性ਈॆ很大，ާᴹа定的“迷惑性”，很容易被误认Ѫ是а种稳定岩层的假象DŽ⭡于人们对煤系地层的н䟽视ǃн了解，在䍥ᐎ省内ޜ路ᐕ程中，很多亪层缓倾角煤系地层路堑边坡在开挖ǃ施ᐕ等䗷程中发生滑ࣘ，䙐ᡀ䍒ӗ损失，甚㠣人员伤亡DŽ因↔开展对含ᴹ煤系地层路堑边坡的稳定性䰞仈研究就显得尤Ѫ必要DŽᵜ文ԕ夏蓉高䙏第7ਸ਼段K46+830～K46+980ᐖ侧边坡Ѫ研究对象，通䗷大䟿查阅文献ǃ䟾外调查ǃ室内ᇎ验ԕ৺软Ԧ模拟等方式，在对䈕४域内地质概ߥǃ水文情ߥǃ滑坡要素等因素和影响因素进㹼了䈖㓶࠶析的ส础к，对煤系地层进㹼室内ᇎ验和৽算法᧘导ᣇ࢚参数，并对∄࠶析DŽ利用MIDASGTS软Ԧ在自然条Ԧ和降雨条Ԧл进㹼建模࠶析，并对ѻ前得初↕得出的结论进㹼验证DŽ最ਾ对䈕边坡的治理方案提出建䇞DŽᵜ文ѫ要研究内容如л˖˄1˅通䗷收集资料和⧠场勘查，对䈕边坡४域内的地质ǃ构䙐ǃ地形地貌ǃ水文地质条Ԧ等进㹼࠶析的ส础к，对边坡的ᐕ程地质条Ԧ和ᐕ程概ߥ进㹼᧿述DŽ˄2˅通䗷室内试验，对滑ࣘ带炭质泥岩ṧᵜо原状炭质泥岩ṧᵜ的物质ᡀ࠶进㹼对∄࠶析˗࠶析炭质泥岩在н਼饱水时间л的物理力学性质，Ӿ而ᖂ纳出煤系地层的特性DŽ˄3˅结ਸ对边坡४域内的ᇎ地勘察和室内试验得出的结论，Ӿ地层岩性ǃ自然条Ԧǃ人Ѫ因素等方面ᖂ纳总结影响䈕边坡稳定性的因素DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第ė页˄4˅查阅含煤系地层边坡的破ൿ模式相ޣ资料，总结ަ破ൿ模式ਟ࠶Ѫ单ᒣ面滑ࣘǃ圆弧滑ࣘǃ圆弧-ᒣ面滑ࣘǃৼᒣ面滑ࣘDŽ在↔ส础к，结ਸᵜ文ᡰ研究边坡的ᇎ䱵情ߥ，确定䈕边坡的破ൿ模式DŽ˄5˅首对৽算法的原理ǃޜ式进㹼了аӋ概括的ӻ绍DŽ将边坡䘈原Ѫ滑ࣘ前的状态，在确定䈕边坡符ਸ极限ᒣ衡理论条Ԧਾ，利用৽算法对䈕边坡滑ࣘ面的ᣇ࢚ᕪ度参数值进㹼计算，得出ᣇ࢚参数c，φ值DŽоѻ前室内物理力学ᇎ验得出的参数值进㹼对∄࠶析，䇘论ަᆈ在差异的原因，并得出更оᇎ䱵情ߥ接䘁的参数值DŽ˄6˅对MIDASGTS软Ԧ的สᵜ原理，操作流程等进㹼了аӋ简单的ӻ绍DŽ通䗷MIDASGTS软Ԧ对䈕边坡在自然状态л和降雨条Ԧл࠶别进㹼建模，对ަս移ǃᓄ力ǃᓄਈ的Ӂമ进㹼࠶析，并䇘论ަ稳定性DŽ˄7˅对常㿱的边坡䱢ᣔ᧚施的类型৺ަ特点ǃ适用㤳围进㹼࠶析DŽ䪸对䈕边坡的特点，对ަ治理方案提供建䇞，Ӿѫࣘᣇ滑᧚施和被ࣘᣇ滑᧚施є个方向去䇘论各自的Ո劣，最ਾ选出更ਸ理ǃᇎ䱵的支ᣔ方式DŽ关键词˖路堑边坡˗煤系地层˗MIDAS/GTS 西南科技大学硕士研究生学位论文第III页Ab造t速与ctWiththerapiddevelopmentofnationaleconomy,theinfrastructureinChinareachedanewpeak.Asamountainouscountry,especiallyintheSouthwestofChina,excavatingsoilandrockisafrequentworkintheconstructionofroads.Andthenthestabilityofslopeproblemcomesalong.Alargenumberofdataappearsthatslopeinstabilityfailureoccursintheweaklayers.ThepointofthispaperistodiscussaspeciallayeredrockaboutCarbonaceousMudstoneandhowthiskindoflayeredrockworksbyaffectingthestabilityofslope.ThiskindofstrataiswidelydistributedinGuiZhouprovince,andwefindthatitvariesgreatlyindifferentconditions，it’seasytobemistakenforastablelayerofillusion.Soitisnecessarytoresearchonit.Inthispaper，withtheXiaRonghigh-speedseventhcontractsectionK46+830～K46+980oftheleftslopeastheresearchobject.Throughliteraturereview,fieldinvestigation,laboratoryexperimentandsoftwaresimulationstoanalysethegeology,hydrologyconditionfactors,landslidefactorsandthentodiscusstheshearstrengthparametersofthislayeredrock.ByusingMIDASGTSsoftware，wemaketheslopeasamodeltobeanalysedonthenaturalconditionsandrainfallconditions.Attheendofthispaper,thetreatmentmethodofthisslopeareproposed.Inthispaper,themainresearchcontentsareasfollows:˄1˅Atfirstwesummarizetheengineeringgeologicalconditionsofslopeandthegeneralsituationoftheprojectbydatacollection,fieldinvestigationandthebasisanalysisofsloperegion,topography,geologicalstructure,hydrogeologicalconditionsandsoon.˄2˅Throughtheindoorexperiment，thecompositionoftheslidingzonecarbonaceousmudstonesamplesandundisturbedcarbonaceousmudstonesamples 西南科技大学硕士研究生学位论文第IV页wereanalyzed;Analysisoftheshearstrengthparametersindifferentwatersaturation，thussummedupthecharacteristicsofCarbonaceousMudstone.˄3˅Thefactorsofinfluencingtheslopearesummarizedbycombiningtheconclusionbetweenthefieldsurveyandindoorexperiment.˄4˅Summarizingtheslopefailuremodesuchassingleplanesliding,arcsliding,are-planeslidinganddoubleplanesliding.Onthisbasis,wedeterminethefailuremodeoftheslopewediscussinthispaper.˄5˅Atfirst,theanti-inferencemethodisbeingintroduced.Andthentodiscusswhetherthisslopecanbeusedbythemethod.ComparingtheShearstrengthparametersbyanti-inferencemethodandindoorexperiment,wecouldfigureoutthemoreaccuratevalues.˄6˅ThebasicprincipleandoperationflowofMIDASGTSsoftwareisintroduced.ByusingGTS,thepaperdiscusstheslope’sstabilityinnaturalconditionandrainfallconditions.˄7˅Attheendofthispaper,accordingtoknowallkindsofsupportingmeasure’scharacteristicsandthescopeofapplication,twowayaresummarizedandcouldbeused.Atlast，Combiningwiththeactualsituation,wechosethebetteronefromthistwo.Keywo速d造:Cuttingslope;Coalbearingstrata;MIDAS/GTS 西南科技大学硕士研究生学位论文第V页目录1绪论....................................................................................................................................................11.1选仈背Ჟ৺意ѹ....................................................................................................................11.2ഭ内外研究⧠状....................................................................................................................21.2.1边坡坡向о结构面组ਸޣ系对稳定性影响研究⧠状.........................................21.2.2边坡稳定࠶析方法ഭ内外研究⧠状.......................................................................31.2.3边坡支ᣔഭ内外研究⧠状.......................................................................................41.3发展䎻势.................................................................................................................................71.4ᵜ文研究内容ǃ研究思路和ᢰ术路线..............................................................................71.4.1ѫ要研究内容..........................................................................................................71.4.2研究思路оᢰ术路线..............................................................................................82研究४内地质⧟境.........................................................................................................................102.1ᐕ程概ߥ..............................................................................................................................102.1.1ᐕ程整体概ߥ..........................................................................................................102.1.2研究段ᐕ程概ߥ......................................................................................................112.2自然地理..............................................................................................................................132.2.1交通ս置...................................................................................................................132.2.2气象水文...................................................................................................................142.3地形地貌..............................................................................................................................142.4地层岩性..............................................................................................................................142.5地震.......................................................................................................................................162.6水文地质条Ԧ......................................................................................................................172.6.1地表水.......................................................................................................................172.6.2地л水.......................................................................................................................173边坡ᐕ程地质条Ԧ৺边坡稳定性影响因素࠶析........................................................................193.1边坡ᐕ程地质条Ԧ.............................................................................................................193.1.1地形地貌...................................................................................................................19 西南科技大学硕士研究生学位论文第VI页3.1.2地层岩性...................................................................................................................193.1.3地质构䙐...................................................................................................................203.1.4风ॆ卸荷条Ԧ..........................................................................................................203.1.5水文地质条Ԧ..........................................................................................................203.2边坡影响因素࠶析.............................................................................................................203.2.1地层岩性因素..........................................................................................................213.2.2自然因素...................................................................................................................263.2.3人类⍫ࣘ的影响......................................................................................................273.2.4综ਸ࠶析...................................................................................................................284煤系地层路堑边坡ਈ形破ൿ模式о৽算法...............................................................................294.1煤系地层路堑边坡ਈ形破ൿ模式....................................................................................294.2K46+830～K46+980ᐖ侧边坡ਈ形破ൿ模式.................................................................324.3৽算法..................................................................................................................................354.3.1৽算法的สᵜ原理..................................................................................................354.3.2৽算的方法о↕骤..................................................................................................354.3.3৽算法的适用条Ԧ..................................................................................................364.3.4K46+830～K46+980ᐖ侧边坡的ᣇ࢚指标计算.................................................365ส于MIDASGTS软Ԧ的K46+830～K46+980段ᐖ侧边坡稳定性࠶析..............................395.1ᴹ限理论࠶析оMIDASGTS软Ԧ的ӻ绍................................................................395.1.1ᴹ限理论࠶析方法..............................................................................................395.1.2MIDASGTS软Ԧ的ӻ绍........................................................................................395.2建模о࠶析..........................................................................................................................405.2.1建模䗷程...................................................................................................................405.2.2模型࠶析...................................................................................................................425.3小结.......................................................................................................................................456K46段边坡治理方案建䇞..............................................................................................................47结论......................................................................................................................................................49㠤谢..............................................................................................................................................51 西南科技大学硕士研究生学位论文第VII页参考文献..............................................................................................................................................52攻读学ս期间发表的学术论文৺研究ᡀ᷌...................................................................................56 西南科技大学硕士研究生学位论文第1页1绪论1.1选题背景及意义边坡是自然界中最Ѫ常㿱的地表特ᖱѻа，䲿着人类ᐕ程⍫ࣘ的开展，边坡䙀渐ᡀ需要被人ᐕᒢ涉的ᐕ程⍫ࣘ的а部࠶DŽ但是⭡于地质条Ԧǃ自然因素ǃ人类⍫ࣘ因素等因素的多ṧ性，边坡呈⧠出的模式复ᵲDŽ如᷌人类н能很好地认识边坡的内在特性，没ᴹ清楚的了解边坡演ॆ的自然规律，那Ѹ在н਼的内外力作用л，边坡会䙀渐演ॆ，发生н਼形式和规模的ਈ形和破ൿ，ѕ䟽的ਟ导㠤交通中断ǃ河道堵塞，厂矿城镇被᧙埋ǃᐕ厂建设ਇ阻等[1]DŽഭ内外因Ѫ边坡失稳而䙐ᡀһ故的教䇝是⊹痛的˖1970ᒤ5ᴸ1ᰕ发生于秘鲁yugai的特大滑坡灾害䙐ᡀє万人丧生[2]˗1981ᒤ雨季ᇍᡀ铁路ޡ发生滑坡289处，中断㹼车2个多ᴸ，抢修䍩用达2.56亿[3]˗2009ᒤ8ᴸ14ᰕ，浙江临ᆹ山体出⧠滑坡，11人н幸遇难˗2009ᒤ10ᴸ26ᰕ，䟽庆े碚४渝↖高䙏ޜ路的山体发生崩塌DŽᡰԕ，边坡䰞仈如᷌没ᴹ被很好的处理，会对䍒ӗ和生命䙐ᡀ巨大的伤害DŽ䲿着ᡁഭ㓿济的ᤱ续发展，高䙏ޜ路的建设进入中西部地४和山४，䘉就使得边坡路段将大䟿出⧠[4]DŽ䘉将нਟ避免的引起岩土体的移ࣘǃਈ形，增࣐了边坡的н稳定性，诱发边坡失稳，ᡰԕ人们对边坡进㹼支ᣔ设计DŽ而ᴹ效的支ᣔ设计ǃ施ᐕ方式要依䱴于对䈕边坡的各亩ᐕ程地质条Ԧ的࠶了解DŽ在䍥ᐎ境内，煤系地层大䟿出⧠，很多含煤系地层路堑边坡在施ᐕ䗷程中或者䘀营时发生边坡失稳DŽ仅在ᵜ文研究的边坡ᡰ在的“第七ਸ਼段”ᐕ程施ᐕ䗷程中，就ᴹ3处边坡发生失稳，䙐ᡀ4人死亡，䘉3处边坡皆Ѫ亪层缓倾角煤系地层边坡DŽਟ㿱，煤系地层⭡于ަ特↺的特性而呈⧠出а定的“迷惑性”，容易被认Ѫ是а种稳定的地层DŽᖃ人们对煤系地层н了解或者⭡于边坡岩层倾角较缓而忽视煤系地层的ᆈ在，很容易对边坡做出常规的但н↓确的设计ǃ施ᐕ方式，Ӿ而威㛱䍒ӗ生命的ᆹ全DŽᵜ文ާ体研究а处ާᴹԓ表性的路堑边坡，䇘论࠶析煤系地层的性质ԕ৺对䈕边坡稳定性的影响，ᰘ在“ԕ小㿱大”，增࣐对煤系地层的了解о䟽视DŽ在ԕਾަ他ᴹޣ煤系地层的研究ᐕ作ԕ৺在煤系地层广泛࠶ᐳ的地४的道路 西南科技大学硕士研究生学位论文第2页ᐕ程建设提供а定的借鉴和参考DŽ1.2ള内外研究⧦状1.2.1边坡坡向ф结构面组合关系对稳定性影响研究⧦状ṩ据ᐕ程地质学对岩体结构类型的划࠶方案，层状边坡ѫ要⭡⊹〟岩ǃ部࠶ਈ质岩৺⊹〟型的火山岩组ᡀ，ަ岩层层面通常Ѫ᧗ࡦ边坡稳定的Ո势结构面，ަ力学性质ާᴹн连续的各亩异性[5]DŽ层状岩体о岩层面的н਼空间结ਸ方式，ަᣇ࢚ᕪ度和ᣇ拉ᕪ度是н਼的，ᡰԕ䘉种各向异性和节理裂隙的多ṧ性是岩质边坡的研究复ᵲ的直接原因[6-9]DŽ边坡按照ަ走向о岩层面走向ѻ间的ޣ系，大㠤ਟ࠶ѪѪй种˖ķ边坡走向о岩层面走向垂直的垂向坡，䘉类边坡是й种边坡类型中最Ѫ稳定的DŽĸ边坡走向о岩层面走向斜交，䘉类边坡∄垂向坡稳定性要差，在ᐕ程中а般会ṩ据需要进㹼支ᣔDŽĹ边坡走向о岩层面走向ᒣ㹼，䘉类边坡在й种类型边坡中稳定性是最差的，在ᐕ程中，大多数边坡失稳都发生在↔类边坡中DŽ在к述й种边坡类型中稳定性最差的边坡，ণ走向о岩层面走向ᒣ㹼的边坡，ਟ࠶Ѫ亪向坡ǃ৽倾向坡є种类型DŽķ亪向破的边坡倾向于岩层层面倾向สᵜа㠤，䘉类边坡的稳定性⭡岩层倾角о坡角ѻ间的ޣ系ߣ定DŽ岩层倾角小于边坡坡角的边坡，在人ᐕ开挖边坡形ᡀ临空面ਾ，ᓄ力集中在坡角处，边坡稳定性较差[10]，目前已ᴹ䘉类边坡稳定性的计算方法，并建䇞了支ᣔ方案[11]˗对于岩层倾角大于边坡坡角的边坡，䘉类边坡的稳定性较好DŽĸ৽倾向坡的边坡倾向于岩层面倾向相৽，岩层倾向坡内DŽ在岩层倾角较䲑的情ߥл，通常会⭡于节理裂隙的贯通发生倾倒破ൿ[12]，目前已知沿用著਽学者EHoek于1974ᒤ提出的ࡊ体ᒣ衡法计算边坡稳定性[13]DŽ水ᒣ层状岩质边坡是⤜立于к述є种边坡࠶类方法的а种特↺边坡类型，ަ岩层面水ᒣ或者岩层倾角小于10°DŽ䘉类边坡稳定性较好，然而䘉种稳定性ҏ是相对的，在ᐕ程地质条Ԧ较差ԕ৺边坡坡高的情ߥл，ަ整体稳定性相对较差[14]DŽ如红水河南盘江ཙ生桥Ҽ㓗水电站є个坡高50m的缓倾高边坡沿软弱层面的䭉ࣘ[15]˗金沙江向家坝水电站马↕ൾ高边坡，发生圆弧滑ࣘ[16]DŽ⭡↔ਟ得，边坡的层状ޣ系并н能ᆼ全ߣ定а个边坡的稳定性，稳定性要Ӿ多方面的条Ԧ去ߣ定DŽ৽倾向破的ਈ形破ൿ˖䘉类边坡通常被认Ѫн易形ᡀՈ势滑ࣘ面，较Ѫ 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅰ页稳定DŽ但是在䘉Ӌᒤ来，ഭ内外在进㹼ޜ路ǃ桥梁等ᐕ程⍫ࣘ中，ত出⧠了许多䘉类边坡失稳的䰞仈DŽ黄润秋教授[17]在lj৽倾向岩质边坡ਈ形破ൿ规律࠶析NJ中依据大䟿ᐕ程ᇎ例，研究了৽倾向岩质边坡的ਈ形破ൿ规律，指明৽倾向边坡除了发生倾倒破ൿѻ外，常因Ѫ岩层的弯曲ਈ形，在ਾ缘ӗ生ᕐ拉裂㕍，裂㕍的发育和ᔦ伸形ᡀ圆弧状的Ո势滑ࣘ面，㠤使边坡失稳DŽ对于层状岩质边坡的滑ࣘ边界和失稳计算˖陈志坚[18]Ӿ能䟿准ࡉ和边坡结构࠶析出发，提出了层状岩质边坡最н利滑ࣘ面的确定方法DŽ邓荣䍥[19]䪸对开挖边坡的自然边坡段倾角о岩层倾角н਼ޣ系的亪层边坡࠶别建立了失稳破ൿ长度计算ޜ式DŽᵾӁ鹏[20]通䗷对亪层边坡岩体结构的ਈ性因素的࠶析，提出了ԕս移形式表示的层状边坡溃屈破ൿ的к限值，并ṩ据边坡岩体渐进性破ൿ的机ࡦ得出了н਼情ߥл边坡岩体࢚࠷破ൿ的极限长度DŽ朱玉ᒣ[21]ṩ据亪层边坡发生ਈ形破ൿ的ᕩ性微࠶方程৺ަ精确解，ᖂ纳出了ѫ要影响因素并ф䇘论了因素ѻ间的ѫ⅑ޣ系DŽ1.2.2边坡稳定࠼析方法ള内外研究⧦状Ӿ出⧠滑坡⧠象开始，人们开始对ޣ注边坡的稳定性䰞仈，但是⭡于ᰙ期各亩科学ᢰ术н发达，边坡的探究ѫ要ԕ历ਢ资料和长时间㿲察的资料Ѫѫ，ѫ要ԕ历ਢ㓿验对边坡进㹼定性DŽ20世纪60ᒤԓ初，人们开始意识到㓿验法ѫ㿲因素ཚ多使得定性结᷌出入较大，开始利用力学机ࡦ࠶析࣐ԕ辅ࣙ，䘉段时期内，ѫ要采用的是ࡊ体极限ᒣ衡法DŽ进入20世纪80ᒤԓԕ来，䲿着计算ᓄ用ᢰ术的发展оᆼ善，边坡稳定性在数值计算方法方面ᴹ了很大的突破DŽ䘁ᒤ来аӋᯠ理论ҏ被引入到边坡的研究中，它们Ӿн਼的角度对边坡体的结构৺稳定性影响因素等进㹼࠶析，Ӿ而极大地᧘ࣘ了边坡稳定性的研究[22]DŽަ中在Շ多方法如ᐕ程地质类∄法ǃ极限ᒣ衡法ǃ数值࠶析法ǃн确定性࠶析方法中ᓄ用最Ѫ广泛的是极限ᒣ衡法DŽ在极限ᒣ衡方法理论体系的形ᡀ䗷程中，出⧠䗷а系ࡇ简ॆ的方法，常㿱的ᴹ瑞ި条࠶法˄1916˅ǃBishop法˄1955˅ǃJanbu法ǃMorgensterm-Price法˄1965˅ǃSpencer法˄1967˅ǃSmrma法˄1973˅等[23]DŽ另外，Revilla&Castillo(1977)[24]提出的࢙余᧘力法在岩质边坡稳定࠶析中得到广泛ᓄ用DŽ1977ᒤ，潘家铮[25]提出了滑块极限࠶析的极小值原理和极大值原理DŽӾ1981ᒤ开始，ᆉ君ᇎ[26]提出了滑ࣘ机构的概念并证明了㔉定滑ࣘ机构的 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅱ页耗散࣏能定理，ণ滑块极限࠶析的极大值定理，䈕定理使长期ԕ来条࠶法研究在假定多余ᵚ知函数方面ᆈ在的䲿意性䰞仈得到较好的解ߣDŽChen&Morgensterm(1983)[27]对Morgensterm-Price法作了改进，ᆼ整地᧘导了静力ᒣ衡方程的䰝ਸ解，提出了求解ᆹ全系数的解析方法，Ӿṩᵜк解ߣ了数值࠶析的收敛䰞仈DŽEnoki和Yagi˄1990˅[28]考虑在滑楔间的界面к引入局部ᕪ度发ᥕ度，䘀用滑块离散格式提出了广ѹ极限ᒣ衡法DŽEsPinoza(1994)[29]㔉出边坡稳定极限ᒣ衡条࠶法的统а理论框架৺计算ޜ式DŽ栾㤲⭠˄1995˅[30]提出了改进的滑楔模型DŽDuncan(1996)[31]对边坡稳定极限ᒣ衡法进㹼了深入而全面的探䇘DŽ朱大勇˄1997˅[32]提出了边坡全局临界滑ࣘ场理论DŽ郑仆人[33]等(2001)对边坡稳定性的发展做了较全面系统的概括和总结，并㔉出了单阶斜坡和多阶斜坡ᆹ全系数计算ޜ式DŽ杨明ᡀо郑仆人等(2002)ṩ据极限ᒣ衡原理和Mohr-Coufomb破ൿ准ࡉ，ᓄ用最Ո᧗ࡦ理论思想，并࠶考虑䘀ࣘ许ਟ条Ԧ，建立了能਼时确定边坡临界滑ࣘ面和最小ᆹ全系数的局部最小ᆹ全系数法DŽ极限ᒣ衡法在边坡稳定性࠶析中得到了广泛ᓄ用，但⭡于ަ对䰞仈的简ॆ৺假定ਟ能оᇎ䱵н符，因而ާᴹа定的局限性[34]˖它假设土体沿着а个潜在的滑ࣘ面发生ࡊ性滑ࣘ或转ࣘ˗滑ࣘ土体是理想的ࡊ塑性体，ᆼ全н考虑土的ᓄ力аᓄਈޣ系˗н能㔉出边坡的ᓄ力场和ս移场˗认Ѫ沿滑ࣘ面各点к的ᕪ度发ᥕ程度৺ᣇ࢚ᕪ度ᣈ߿ᆹ全系数相਼˗ᆹ全系数的表述о滑坡体ᡰ在४域的ਈ形特点和滑坡体外४域的地质情ߥǃਇ力条Ԧ等ᆼ全无ޣ˗ᇎ䱵中会遇到数值࠶析困难৺迭ԓн收敛⧠象˗滑ࣘ面的假定৺最ড险滑ࣘ面的搜索依赖于计算者的㓿验˗ᆹ全系数的各种表述时常нާᴹ明确的物理意ѹ在确定к均ᆈ在许多的困难DŽ䘉Ӌ缺点和н足在а定程度к߿小了极限ᒣ衡方法的ᓄ用㤳围，因↔ӽ需н断的ᆼ善DŽ1.2.3边坡支护ള内外研究⧦状边坡࣐固ᐕ程享贯彻亪ᓄ性оॿ调性原ࡉ，࠶利用自然界䙐就出来的稳定状态条Ԧ改䙐那Ӌ处于非稳态的自然条Ԧ，使ѻ处于ᯠ的稳态[35]DŽ目前，边坡失稳的ᐕ程䱢治ѫ要ਟԕ通䗷й个途径ᆼᡀ[36]˖а是㓸→或߿轻各种形ᡀ因素的作用˗Ҽ是增࣐滑坡阻滑力或增࣐阻滑因素˗й是直接阻→滑坡的起ࣘ发生DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第5页滑坡䱢治处于进水ᒣ的ѫ要是欧美和ᰕᵜDŽ在欧美各ഭԕ改ਈ滑ࣘ体外形和水ᒣ钻孔排地л水Ѫѫ，故对߿䟽ǃ৽压的ս置和䱢治钻孔的堵塞(特别是ॆ学作用的堵塞)研究的较好DŽᰕᵜ⭡于ᒤ降雨䟿大和钢铁ᐕъ发达，对集水Ӆ排水о钢管桩研究ᴹ很深入的研究和ᡀ᷌DŽ而ᡁഭ的相ޣ滑坡的䱢治᧚施研究起↕较晚，在20世纪50ᒤԓ，ᡁഭ边坡治理ѫ要采用аӋᢰ术含䟿∄较վ的᧚施，如地表排水ǃ土石换填ǃ压ᇎ土体ǃ挡土墙ǃ边坡߿荷ǃ᭮缓边坡等᧚施DŽ但䘉Ӌ᧚施ᴹӋ土石方䟿较大，䍩时䍩力，或者只能使边坡暂时处在稳定状态，如᷌外界条Ԧ发生ਈॆ，边坡ӽਟ能失稳[37]DŽ在20世纪60ᒤԓᵛ期，ᡁഭ在铁路建设中首⅑采用ᣇ滑桩ᢰ术并获得ᡀ࣏DŽᣇ滑桩ᢰ术的䈎生，使аӋ难度较大的边坡䰞仈的处理ᡀѪ⧠ᇎ，并作Ѫѫ要的᧚施被᧘广ᓄ用[38]DŽ20世纪80ᒤԓᵛ期，⭡于䭊固ᢰ术理论研究和凿岩机Ỡ突破性的发展，ᡁഭ开始采用䭊喷䱢ᣔᢰ术DŽ䭊喷ᢰ术的采用对高边坡提供了а种施ᐕ快捷ǃ简单ǃᆹ全的处治䱢ᣔ手段，因↔很快得到广泛ᓄ用[39]DŽ20世纪90ᒤԓᵛ，压力注⍶࣐固৺框架䭊固结构䎺来䎺多地用于边坡处治，尤ަ是用于高边坡的处治䱢ᣔᐕ程中DŽ它是а种边坡的深层࣐固处治ᢰ术，能解ߣ边坡的深层࣐固৺稳定性䰞仈，达到ṩ治边坡的目的，因↔是а种ާᴹ广泛ᓄ用前Ჟ的高边坡处治ᢰ术[40]DŽ䘁50ᒤ来，科研和生ӗ部门对滑坡䱢治进㹼了大䟿的研究和ᇎ践，治理了大䟿滑坡，包括体〟达数Ⲯ万方的滑坡，总结了适ਸᡁഭഭ情的䱢治原ࡉ和方法DŽ目前，ਟ供采用的边坡࣐固᧚施很多[41]˖ᴹ混凝土置换ǃ᭮缓边坡ǃ支挡˄挡墙ǃᣇ滑桩˅ǃ࣐固˄注⍶࣐固ǃ䭊杆࣐固ǃ土䪹࣐固ǃ预ᓄ力䭊索࣐固˅ǃ䱢ᣔ˄植物䱢ᣔǃᐕ程䱢ᣔ˅ǃ排水˄截水沟ǃ坡内排水˅等DŽ˄1˅䭊固的研究⧠状对于䭊固ᢰ术的ᓄ用和研究，已ᴹ100多ᒤ的历ਢDŽᰙ在1890ᒤ，在े威尔士的煤矿࣐固ᐕ程中就开始用钢筋࣐固岩层˗1911ᒤ美ഭ用岩石䭊杆支ᣔ矿山巷道[42]DŽ但预ᓄ力䭊索真↓得到ᓄ用始于20世纪30ᒤԓ˖1934ᒤ，法ഭ在阿尔৺利ӊCheurfas混凝土坝࣐高和缺䲧处理中首⅑ᓄ用了37ṩ10000KN的预ᓄ力䭊索[43]，↔ਾ岩土䭊固ᢰ术迅䙏发展到支ᣔ࣐固的各个领域DŽӾ20世纪50ᒤԓਾ期起，ᡁഭ开始在矿山巷道中使用䭊杆支ᣔ˖1964ᒤ在梅山水ᓃ连拱坝ᐖਣ坝肩࣐固中，首⅑使用了预ᓄ力䭊索[44]DŽ1986ᒤ在䟽庆ᶮ澡矿࣑局金鸡岩滑坡治理中ᓄ用了䭊索ᣇ滑桩ᢰ术并ਆ得ᡀ࣏[45]DŽ20世纪90ᒤԓ，ഭ䱵间岩土䭊固的理论研究ǃᢰ术ࡋᯠ和ᐕ程ᓄ用得到了进а↕发展DŽ理论研究ѫ要围绕地层䭊固的荷载传递机理ǃн਼类型注 西南科技大学硕士研究生学位论文第6页⍶䭊杆用于н਼地层时杆体о注⍶体ǃ注⍶体о地层间的粘结ᓄ力৺ަ࠶ᐳ状态展开的DŽ在ᢰ术ࡋᯠ和ᐕ程ᓄ用方面，中ഭ的ᡀ就特别引人注目˖杨ৼ锁[46]䘀用理论࠶析৺数值计算є种方法对䭊杆作用力的ӗ生机理ǃ࠶ᐳ规律৺ަ对岩体作用的力学效ᓄ进㹼了探䇘DŽᵾ宁ǃ陈飞雄[47]等ᓄ用引进的大型岩土ᐕ程数值仿真软Ԧ，对群䭊的机理о࣐固值ǃ预ᓄ力吨ս等效᷌ԕ৺影响因素进㹼了系统的数值试验研究，但数值仿真试验对于࣐固引起的岩体的某Ӌ物理ਈॆǃᶀ料组构ǃ㓶部ਈॆ等ত难᧿述˗б⿰ѭ[48]等人利用FLACа般性的探䇘了群䭊࣐固机理DŽ˄2˅ᣇ滑支挡结构的研究⧠状ᣇ滑桩是借ࣙ桩о周围岩土ޡ਼作用，把滑坡᧘力传递到稳定地层的а种ᣇ滑结构，因↔它需要穿䗷滑体深入滑床ԕл稳定部࠶，用ԕ支挡滑体的滑ࣘ力，起稳定边坡的作用，适用于⍵层和中厚层的滑坡，是а种ᣇ滑处理的ѫ要᧚施[49]DŽ⧠Ӻޜ路ᐕ程建设中，ᣇ滑桩作Ѫа种ᴹ效ф土石方䟿小ǃ㿱效快的治理滑坡的结构物被ᓄ用的䎺࣐广泛，ަ研究ᐕ作㠣Ӻӽ在发展和深入DŽᡁഭѫ要采用钢筋混凝土桩，ަѫ要形式ᴹ˖大截面排式ᣇ滑单桩，᢯ਠ式ᣇ滑桩，桩拱墙，桩ส挡墙，椅式桩墙，排架式ᣇ滑桩，䭊固桩[50]DŽ欧美ഭ家19世纪中ਦ开始了对滑坡灾害䱢→的研究，但是ᰙ期⭡于人们对滑坡的性质和ਈॆ规律认识н深，对那Ӌ大ǃ中型滑坡只能绕避，只对小型滑坡采ਆ削坡߿载ǃ৽压，ԕ৺ᣇ滑挡土墙进㹼治理[51]DŽ直到Ҽ⅑世界大战ਾ，各ഭ㓿济的发展和ഭ土开发利用，遇到的滑坡䎺来䎺多，人们通常采用清方߿载ǃ修建挡七墙ǃ࣐ᕪ排水，改良土层等综ਸߦ理᧚施DŽ⭡于高大挡土墙䙐ԧ昂䍥，ഭ外Ӿ20世纪40ᒤԓ起䙀渐采用ᣇ滑桩整治滑坡[52]DŽഭ内Ӿ20世纪50ᒤԓ初，ᣇ滑桩开始在ᐕ程中ᓄ用ԕ来，它的设计理论ҏ䲿着ަᰕ益广泛而ᡀ熟的ᓄ用得到了相ᓄ的发展[53]DŽӄ十ᒤԓ，ᇍᡀ铁路是ᡁഭ最ᰙᓄ用ᣇ滑桩的铁路ᐕ程DŽᖃ时的ᣇ滑桩Ѫ钢筋混凝土桩，ѫ要用于治理аӋ亪层滑坡DŽ值得а提的是，在ᡀ昆铁路修建䗷程中，ᣇ滑桩的ᓄ用对ަ的研究和发展ᴹ很䟽大的影响DŽl966ᒤ，在䈕线的设计和施ᐕ中首采用大截面的挖孔ǃ灌注的排式单桩来整治大型复ᵲ的滑坡DŽ਼时初↕建立了а套相ᓄ的设计计算方法DŽ20世纪70ԓ初期修建湘黔铁路和襄渝铁路中，ᣇ滑桩得到了大䟿᧘广DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第7页1.3发展趋势ᖃ前，䎺来䎺多的高䙏ޜ路的建设进入中西部地४和山४，䘉就使得边坡路段将大䟿出⧠，软弱地层如煤系地层影响边坡稳定的情ߥҏ屡㿱н鲜DŽ鉴于煤系地层边坡৺䱢ᣔ方案的研究⧠状，展望研究ᐕ作的ᵚ来，发展方向如л˖˄1˅提高对煤系地层的认识ǃ警惕ǃ相ޣ㓿验和资料的收集，并ф࣐深对煤系地层在н਼种岩层ǃн਼形态边坡中影响的研究ᐕ作˗˄2˅进а↕Ոॆ计算边坡稳定性的方法，在ᐕ程地质类∄法ǃ极限ᒣ衡法ǃ数值࠶析法ǃн确定性࠶析方法等方法中ӂ相借鉴和融ਸ，缩小因Ѫ计算方法而䙐ᡀ的误差˗˄3˅丰富相ޣ软Ԧ的数据ᓃ，使得软Ԧਟԕᓄ对的н਼种边坡各亩指标的࠶析和计算更Ѫ精确˗˄4˅支ᣔ方式的多ṧ性研发，开发ᯠ的ᶀ料，࣐ᕪ支ᣔ方式的耐久性，ਟ操作性，并ф降վ支ᣔ的䙐ԧDŽ1.4本文研究内容、研究思路和技术路线1.4.1ѱ要研究内容ᵜ文将ԕ厦门㠣ᡀ都高䙏ޜ路䍥ᐎ境清镇㠣㓷金段第7ਸ਼段，K46+830～K46+980段ᐖ侧边坡Ѫ研究对象，对ᐕ程建设中的难点，ޣ于出露煤系地层䘉类边坡的破ൿ机ࡦǃᣇ࢚参数选ਆǃ稳定性评ԧ，文ᵜ进㹼了∄较深入的理论研究DŽѫ要研究内容ᴹԕл几个方面˖˄1˅通䗷收集资料和⧠场勘查，对䈕边坡४域内的地质ǃ构䙐ǃ地形地貌ǃ水文地质条Ԧ等进㹼࠶析的ส础к，对边坡的ᐕ程地质条Ԧ和ᐕ程概ߥ进㹼᧿述DŽ˄2˅通䗷室内试验，对滑ࣘ带炭质泥岩ṧᵜо原状炭质泥岩ṧᵜ的物质ᡀ࠶进㹼对∄࠶析˗࠶析炭质泥岩在н਼饱水时间л的物理力学性质，Ӿ而ᖂ纳出煤系地层的特性DŽ˄3˅结ਸ对边坡४域内的ᇎ地勘察和室内试验得出的结论，Ӿ地层岩性ǃ 西南科技大学硕士研究生学位论文第工页自然条Ԧǃ人Ѫ因素等方面ᖂ纳总结影响䈕边坡稳定性的因素DŽ˄4˅查阅含煤系地层边坡的破ൿ模式相ޣ资料，总结ަ破ൿ模式ਟ࠶Ѫ单ᒣ面滑ࣘǃ圆弧滑ࣘǃ圆弧-ᒣ面滑ࣘǃৼᒣ面滑ࣘDŽ在↔ส础к，结ਸᵜ文ᡰ研究边坡的ᇎ䱵情ߥ，确定䈕边坡的破ൿ模式DŽ˄5˅首对৽算法的原理ǃޜ式进㹼了аӋ概括的ӻ绍DŽ将边坡䘈原Ѫ滑ࣘ前的状态，在确定䈕边坡符ਸ极限ᒣ衡理论条Ԧਾ，利用৽算法对䈕边坡滑ࣘ面的ᣇ࢚ᕪ度参数值进㹼计算，得出ᣇ࢚参数c，φ值DŽоѻ前室内物理力学ᇎ验得出的参数值进㹼对∄࠶析，䇘论ަᆈ在差异的原因，并得出更оᇎ䱵情ߥ接䘁的参数值DŽ˄6˅对MIDASGTS软Ԧ的สᵜ原理，操作流程等进㹼了аӋ简单的ӻ绍DŽ通䗷MIDASGTS软Ԧ对䈕边坡在自然状态л和降雨条Ԧл࠶别进㹼建模，对ަս移ǃᓄ力ǃᓄਈ的Ӂമ进㹼࠶析，并䇘论ަ稳定性DŽ˄7˅对常㿱的边坡䱢ᣔ᧚施的类型৺ަ特点ǃ适用㤳围进㹼࠶析DŽ䪸对䈕边坡的特点，对ަ治理方案提供建䇞，Ӿѫࣘᣇ滑᧚施和被ࣘᣇ滑᧚施є个方向去䇘论各自的Ո劣，最ਾ选出更ਸ理ǃᇎ䱵的支ᣔ方式DŽ1.4.2研究思路ф技术路线ᵜ论文的研究䗷程，ԕᐕ程ᇎ䱵要求中心点，在ᇎ践中去发⧠䰞仈ǃ࠶析䰞仈ǃ解ߣ䰞仈DŽ在ᇎ地调查的结᷌ส础к，结ਸ室内试验和计算机软Ԧ相结ਸ，传统地质࠶析方法о⧠ԓᯠᢰ术相验证的方式进㹼研究，ԕ确保论文在研究࠶析䗷程中оᇎ䱵相符DŽ论文在ᇎ地调查和相ޣ资料查阅的ส础к，对边坡४域内的地质ǃ构䙐ǃ水文ǃ地形地貌等สᵜ情ߥ进㹼࠶析DŽ结ਸ边坡的ᇎ䱵情ߥ，确认边坡४域内的ᐕ程地质条Ԧǃ滑坡要素ԕ৺边坡稳定性影响因素DŽѻਾ通䗷室内试验和ส于极限ᒣ衡理论的৽算法得出的ᣇ࢚参数值进㹼对∄࠶析，得出最Ո参数值DŽ利用软Ԧ对边坡进㹼建模࠶析，并ф验证论文ᡰ得结论DŽ最ਾ对䈕边坡的治理方案提出概括性的建䇞DŽ论文总体按照ԕлᢰ术路线മ进㹼研究论述˄മ1-1˅DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第左页ഴ1-1研究技术路线ഴFig.1-1the速e造e与速chtechnology速o与dm与p 西南科技大学硕士研究生学位论文第10页2研究区内地质⧥境2.1ᐛ程概况2.1.1ᐛ程整体概况厦门㠣ᡀ都高䙏ޜ路䍥ᐎ境清镇㠣㓷金段˄简〠˖ᵜ亩目˅是ljഭ家高䙏ޜ路网规划NJ“7918网”中16横˄编ਧG76˅оlj䍥ᐎ省高䙏ޜ路网规划NJ“678”网中“ӄ联”都匀㠣㓷金高䙏ޜ路的ޡ线路段，㿱മ2-1DŽഴ2-1贵州省高䙕公路网规划ഴFig.2-1highw与ynetwo速kpl与nningch与速tinGui切hou国速ovince亩目的ᇎ施将建立起ᐍ黔ѻ间的快䙏通道，是ᇎ⧠ഭ家“ь部࣐密ǃ中部ᡀ网ǃ西部连通”总体ᐳ局的䟽要Ѯ᧚DŽ亩目的建设将进а↕ᆼ善४域路网ᐳ局，改善亩目影响४的ޜ路交通条Ԧ，将红枫湖ǃ㓷金洞ഭ家㓗风Ჟ਽胜४和ᯟ拉河省㓗风Ჟ਽胜४连ᡀа线，是对西部大开发战略的贯彻，ᇎ⧠䍥ᐎ省旅游ӗъԕ৺࣐快山४㓿济的发展，使山४ᰙᰕ脱贫ǃ提高䍥ᐎ省整体㓿济ᇎ力等均ާᴹ很大的意ѹDŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第11页2.1.2研究段ᐛ程概况G76的第7ਸ਼段，连接䍥ᐎ省清镇到㓷金县的а段ഭ家高䙏ޜ路DŽᵜਸ਼段ս于㓷金县境内，ަ桩ਧѪ˖K44+140～K51+700DŽᵜ文ᡰ研究的边坡，ণѪ第7ਸ਼段中的K46+830～K46+980段ᐖ侧边坡，㿱മ2-2DŽഴ2-2KⅡ6+工Ⅰ0～KⅡ6+左工0段ᐜ侧边坡Fig.2-2left造ide造lopeinKⅡ6+工Ⅰ0～KⅡ6+左工0䈕段边坡在施ᐕ䗷程中，⭡于开挖边坡，煤系地层出露，л部形ᡀ临空面DŽ䲿着开挖的进㹼，临空面增大DŽ2013ᒤ8ᴸ到2013ᒤ11ᴸ，䈕段边坡发生了є⅑н਼程度的ਈ形破ൿ，均在大规模降雨ѻਾDŽ2013ᒤ8ᴸ4ᰕ，边坡к部ᡯ屋前的ᒣਠ出⧠裂㕍，但坡体ᵚ出⧠明显的滑移，㿱മ2-3DŽ䲿着边坡的进а↕开挖，于2013ᒤ11ᴸ5ᰕ，䈕段边坡发生明显滑移，ਾ缘形ᡀ䭉落ൾ，滑坡整体向л滑移，㿱മ2-4，2-5DŽ进䗷⧠场勘查，坡体是沿着煤系地层的к层面向л移ࣘ的DŽ⭡于᧗ࡦ面走向䘁似ᒣ㹼于坡面走向，边坡岩层又属于亪层边坡，ᡰԕ䈕段边坡稳定性䰞仈十࠶突出DŽṩ据⧠场勘查情ߥ，坡体植被н发育，坡体自然坡度Ѫ20°～25°，⭡к到л的地层亪序Ѫк部覆盖层，л覆全—ᕪ风ॆ泥质砂岩，煤系地层DŽ坡体кᴹҼ层居民ᡯ，墙角৺墙壁已多处开裂，已形ᡀডᡯDŽ滑坡体ਾ缘形ᡀ高㓖1.5m的ൽ塌断面，相对ս移㓖0.3mDŽ滑坡体多处出⧠ᕐ拉裂㕍，整体形ᡀ宽㓖60m的扇形滑坡体DŽ滑坡体ѫ要ᡀ࠶Ѫ↻坡〟层夹碎石粉质粘土ǃ碎石土ǃ泥质砂岩碎屑DŽ滑坡沿着出露煤系地层向л滑移，煤系地层ӗ状ок部泥质砂岩ӗ状相਼，Ѫ99°∠25°DŽ边坡坡向Ѫ94°，ᡰԕ䈕边坡滑ࣘ方向是ਟԕ看做沿着坡向方向滑ࣘ的DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第12页ഴ2-Ⅰ平台裂缝ഴ2-Ⅱ错落඄Fig.2-Ⅰpl与tfo速mf速与ctu速eFig.2-Ⅱ造c与tte速edk与nഴ2-5整体滑动⧦状Fig.2-5integ速与l造liding造t与tu造 西南科技大学硕士研究生学位论文第1Ⅰ页ṩ据地质调㔈和钻孔结᷌，滑坡体长度㓖41m，宽60m，高20m，ᒣ均厚度8m，滑坡体体〟㓖Ѫ2万余m3,ṩ据ljޜ路ᐕ程地质勘查规㤳NJ，↔滑坡属中型滑坡DŽ2.2自然地理2.2.1交通位置㓷金县ս于䍥ᐎ中部偏西，∅节地४ѻь南DŽ地处Ѽ江к游支流ޝߢ河ой岔河交汇处的й角地带，县城ь㓷金县㠣䍥䱣㓖151ޜ䟼，南距ᆹ亪㓖95ޜ䟼，े距∅节㓖129ޜ䟼˗境内ь西长82.5ޜ䟼，南े宽66ޜ䟼，总面〟2868ᒣ方ޜ䟼DŽे邻∅节ᐲ大方县ǃ黔西县，ь靠䍥䱣ᐲ清镇ᐲǃᆹ亪ᐲᒣ坝县，ь南连ᆹ亪ᐲ西⿰४，南毗ᆹ亪ᐲᲞ定县，西南接ޝ盘水ᐲޝ᷍特४，西抵∅节ᐲ纳雍县˄മ2-6˅DŽഴ2-6研究区域总体交通位置ഴFig.2-6loc与tionm与poftheove速与llt速与ffic 西南科技大学硕士研究生学位论文第1Ⅱ页2.2.2气象水文ᵜ४属中ӊ热带季风气候४，因ਇ南ǃे气流和高原地貌的ৼ䟽ࡦ㓖，季节更替н明显，气温ਈॆ大，冬ཙ霜冻ǃ结ߠ时间较长，夏ཙᰕ照时间短，属湿润气候४DŽ据㓷金县多ᒤ气象资料，极端最高气温34.1℃，极端最վ气温-9.6℃，ᒤᒣ均气温13.6℃，ᒤᒣ均气温最高14.4℃(1998ᒤ)，ᒤᒣ均气温最վ13℃(1995ᒤ)，ᰕ最高气温32.6℃(1994ᒤ8ᴸ6ᰕ)，ᰕ最վ气温-7.6℃(1999ᒤ1ᴸ12ᰕ)DŽ无霜期265dᐖਣDŽ४内雨䟿沛，ᒤᒣ均降雨䟿1238.8mm，ᒤ最大降雨䟿1435.1mm˄1996ᒤ˅，ᒤ最小降雨䟿1067.6mm(1990ᒤ)DŽᒤᒣ均蒸发䟿1114.6mm，ᒤᒣ均ᰕ照时数1269.3小时DŽ降水多集中于夏季，但降雨䟿地४࠶配н均，降水࠶ᐳ⭡ь向西，Ӿ南到े，䙀渐߿少，㓷金县夏季常发生暴雨洪涝DŽ在н利于道路ᐕ程开展的气象因素中对边坡稳定性影响最大的是暴雨DŽ2.3地形地貌研究४地处滇ь高原向黔中山原丘䲥䗷渡的倾斜地带，地形起伏较大，条Ԧ复ᵲDŽ境内多山，地势ь高西վ，南高ेվ，相对高差150m，高程大部࠶在1220m㠣1370mѻ间DŽ呈阶ở状࠶ᐳDŽ境内山高坡䲑，峰峦䟽叠，沟壑纵横，河谷深࠷，土地破碎DŽ高原ǃ山地ǃ盆地ǃ谷地ǃᒣ坝ǃ峰ыǃ槽谷ǃ⍬地ǃ岩溶湖等交䭉ަ间DŽ碳酸ⴀ岩地४地貌ԕ缓丘ǃ↻丘ǃ峰ы⍬地ǃ岩溶沟谷ǃ峡谷组ਸ类型ѪѫDŽ碳酸ⴀ岩о碎屑岩相间呈条带࠶ᐳ地段的地貌ԕ沟谷ǃ斜坡组ਸ型ѪѫDŽ碎屑岩夹碳酸ⴀ岩地४，地貌类型ԕ中վ山斜坡地貌类型Ѫѫ，ѫ要⭡谷地ǃ沟谷组ਸ的形式出⧠DŽ研究४内多Ѫ构䙐剥蚀中վ山沟谷地貌,剥蚀中վ山斜坡地貌,均ਇ构䙐侵蚀剥蚀作用较ᕪ烈DŽ2.4地层岩性㓷金县४域㤳围内除кҼ叠统峨眉山玄↖岩组属火山喷发岩外，ަ余均 西南科技大学硕士研究生学位论文第15页Ѫ⊹〟岩DŽ㓷金地४出露地层自震ᰖ系㠣第四系⊹〟序ࡇ中，除缺失中ǃк奥䲦系ǃ志留系ǃл泥盆系ǃк侏罗统ǃⲭ垩系৺к第й系的⊹〟外，ަ余地层均ᴹ࠶ᐳ，ԕй叠系ǃҼ叠系ǃ石炭系地层࠶ᐳ最广ǃ发育最好，кҼ叠系Ѫ४内ѫ要含煤岩系，ᰙҼ叠世晚期㠣晚Ҽ叠世ᰙ期ᴹ玄↖岩流喷发，㿱表2-1DŽᵜਸ਼段沿线出露地层岩性复ᵲ，既ᴹ单а岩层又ᴹӂ层DŽޜ路段内地层岩性按时ԓ亪序⭡ᯠ到老依⅑Ѫ˖第四系˄Q˅ǃй叠系˄T1y˅ǃҼ叠系˄P2lǃP2βǃP1m˅DŽ第四系ߢ洪〟层˄Qal+pl˅˖ߢ洪〟থ˄砾˅石层DŽ࠶ᐳ于拉路河河床৺ަ⤝窄的漫滩阶地к，ᶮ散，ᵲ块石，厚1~5米DŽ表2-1区域地层简表T与ble2-1the速egion与l速t速与tig速与phic地层系统ԓਧ厚度˄m˅岩性第四系Q0-20坡〟ǃ↻〟物DŽ中㠣厚层状ⲭӁ岩夹ⲭӁ质⚠岩৺熔л第й系E最大170塌角砾岩DŽ中㠣厚层状ⲭӁ岩ǃ石⚠岩夹泥⚠岩ǃ中统ޣ岭组T2g669-929绿豆岩й叠系夜郎组T1y1-2418-730薄㠣厚层状⚠岩夹ⲭӁ质⚠岩л统泥质粉砂岩ǃ粉砂质泥岩Ѫѫ，夹⚠ǃ飞仙ޣ组T1f439-799泥⚠岩大隆长ޤ硅质岩夹蒙脱石泥岩ǃ泥质粉砂岩ǃP3c+d25-46组钙质泥岩ԕ粉砂岩ǃ㓶砂岩Ѫѫ，夹泥岩ǃ⚠к统龙潭组P2l242-576岩ǃ煤层等Ҽ叠系峨眉山玄P2β0-342玄↖岩夹角砾状玄↖岩৺碎屑岩↖岩组茅口组P2m160-653⚠岩，к部含燧石结Ṩ৺燧石层中统栖霞组P1q120-196燧石⚠岩夹少䟿ⲭӁ质⚠岩 西南科技大学硕士研究生学位论文第16页л统梁山组P1l20-100石英砂岩৺ᵲ色泥岩夹薄煤层石炭系C70-1000中ǃл部ѪⲭӁ岩，к部Ѫ⚠岩泥盆系D>940泥⚠岩ǃ钙质泥岩ǃ⚠岩奥䲦系湄潭组O1m0-40泥岩ǃ亥岩夹粉砂岩寒↖系123-1300ᵲ色砂质泥岩ǃ粉砂岩震ᰖ系⚟影组30-272ⲭӁ岩第四系↻坡〟层˄Qel+dl˅˖↻坡〟粘土偶夹碎石，呈н整ਸ状态覆盖于н਼时ԓ地层ѻкDŽ多࠶ᐳ于山间沟谷ǃ岩溶⍬地等地势վ⍬地带৺堆〟于缓坡处，结构ᶮ散DŽ砂岩ǃ泥岩岩层地४较厚，厚㓖2～7m˗碳酸ⴀ岩层地४较薄，但ਇ岩溶影响，厚度ਈॆ较大，大部࠶厚度Ѫ0～2米DŽй迭系л统夜郎组˄T1-21y˅˖ѫ要出露⚠色ǃ⍵⚠色厚层㠣块状⚠岩DŽ࠶ᐳ于K44+140～K46+020DŽҼ叠系к统龙潭组˄P2l˅˖褐黄色ǃ⚠绿色砂岩ǃ泥质砂岩ǃ粘土岩夹亥岩ǃ炭质亥岩৺煤层DŽ࠶ᐳ于K46+020～K48+830৺K49+905～K51+700˄E.P.˅DŽҼ叠系к统峨眉山玄↖岩组˄P2β˅˖ѫ要岩性Ѫ褐绿ǃ暗⚠ǃ⚠绿色䳀晶或拉斑玄↖岩，ᵿ仁ǃ气孔构䙐发育DŽ࠶ᐳ于K48+830～K49+040৺K49+805～K49+905DŽҼ叠系中统茅口组˄P2m˅˖ѫ要出露⚠色厚层块状৺厚层ⲭӁ质斑块⚠岩ǃ燧石⚠岩৺硅质岩DŽ࠶ᐳ于K49+040～K49+805DŽ2.5地震ṩ据ഭ家质䟿ᢰ术ⴁ督局颁ᐳ的lj中ഭ地震ࣘ参数४划മNJ˄GB18306—2001˅，ᵜ४地震ࣘ峰值࣐䙏度Ѫ0.05g，地震ࣘ৽ᓄ谱特ᖱ周期Ѫ0.45sDŽṩ据相ޣ资料查阅，研究४内无破ൿ性地震记载，总体来说䈕地४稳定性较好，属于地壳稳定४DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第17页2.6水文地质条件2.6.1地表水研究४内Ѫ长江流域Ѽ江水系，河流属山४雨源型河流DŽᵜਸ਼段沿线发育的河流ѫ要ᴹ拉路河DŽ河流水䟿ѫ要ਇ大气降雨影响，夏季降雨䟿沛，遇暴雨常满溢є岸˗秋冬季降雨䟿少，河流䟿锐߿，部࠶河床裸露DŽ2.6.2地下水४域内地л水类型ṩ据岩性৺地л水的赋ᆈ形式ǃ水ࣘ力特ᖱ，࠶Ѫ碳酸ⴀ岩岩溶水，ส岩裂隙水，ᶮ散岩类孔隙水й大类型，ަ中对ޜ路ᐕ程构ᡀ影响的ѫ要是隧道ᐕ程中岩溶地л水的涌水䰞仈，特别是ԕ管道形式ᆈ在的地л岩溶水质DŽ含水层特ᖱ如л˖˄1˅Ҽ叠系中统茅口组˄P2m˅Ѫ⚠ǃ深⚠色中厚层状ǃ厚层状石⚠岩ǃ燧石⚠岩DŽ厚度н䈖DŽ含岩溶水，富水性ǃ䘿水性ᕪ，Ѫᕪ含水层DŽ˄2˅峨眉山玄↖岩组˄P3β˅研究४内较Ѫ常㿱的地层，呈深⚠色，风ॆਾ呈黄褐色ǃ⚠色块状玄↖岩ǃ玄↖质火山角砾岩DŽ䈕地层属于火山岩৺ਈ质岩类，ӄ层状形态DŽ䘿水性弱，ਟԕᖃ做隔水层DŽ˄3˅龙潭组˄P3l˅岩性⭡⍵⚠色ǃ黄褐色砂岩ǃ粉砂岩ǃ泥质粉砂岩ǃ⭡炭质泥岩组ᡀ的煤系地层，ф煤系地层较厚DŽ䈕组地层⭡于ԕ碎屑岩Ѫѫ，岩石含泥质ᡀ࠶多，ᡰԕᲞ遍ᣇ风ॆ能力差DŽ䈕地层出露处多ԕ泥质粉砂岩和煤系地层ᆈ在，Პ遍呈全-ᕪ风ॆ状态，岩土体仇粒ѻ间空隙较大，方便水的入渗和流通DŽ在降雨的条Ԧл，遇水很容易л渗影响л覆地层DŽ含⍵层风ॆ裂隙潜水，䎺ᖰ深部，岩石裂隙发育程度߿弱，岩石含水性相ᓄ降վ，仅含微弱ส岩风ॆ裂隙水和构䙐裂隙水DŽਇ大气降水直接᧗ࡦ，富水性ǃ䘿水性总体较弱，Ѫ弱含水层DŽ˄4˅长ޤǃ大隆组˄P3c+d˅岩性Ѫ砂泥岩夹⚠岩ǃ泥质⚠岩，含水岩层ѫ要Ѫ⚠岩ǃ㓶砂岩ǃ粉砂 西南科技大学硕士研究生学位论文第1工页岩DŽ组厚45mDŽᵚ㿱⋹点出露，富水性微弱，地貌к多Ѫ䲑ൾǃ䲑坡，地表水排泄畅通，补㔉条Ԧ差，富水性弱，属裂隙含水层DŽ˄5˅飞仙ޣ组˄T1f˅按岩性组ਸ特ᖱਟ࠶Ѫӄ段DŽķ第а段˄T11f˅˖岩性ѫ要⭡黄⚠～⚠绿色粉砂岩ǃ粉砂质泥岩৺泥质粉砂岩等岩层组ᡀ，к部夹1～2层⚠岩，ᓅ部夹1～4层黄绿色蒙脱石泥岩DŽа般厚140mDŽ䈕层含ส岩裂隙水，Ѫ४内弱含水层DŽĸ第Ҽ段˄T21f˅˖岩性Ѫ⍵⚠色ǃ⚠色，薄～中厚层状ǃ块状⚠岩ǃ泥质⚠岩ǃ钙质泥岩等，л部含鲕粒⚠岩，夹⚠紫色৺⍵⚠绿色泥质粉砂岩，地表落水洞ǃ溶斗ǃᒢ溶洞较发育，地л水补㔉条Ԧ好DŽ䈕层含裂隙溶洞水，Ѫᕪ含水层DŽĹ第й段˄T31f˅˖岩性Ѫ⚠ǃ⚠绿色ǃ⚠紫色，薄～中厚层状钙质泥岩夹泥⚠岩，中л部夹泥质⚠岩৺⚠岩3～4层，ᓅ部Ѫ泥⚠岩৺钙质泥岩DŽа般厚度㓖90m，地貌к多呈缓坡䈕层含ส岩裂隙水，Ѫ४内中等含水层DŽ˄6˅第四系˄Q˅⭡↻〟ǃ坡〟物组ᡀ，岩性ѫ要Ѫ坡〟↻〟粘土ǃӊ粘土ǃ砂土，⅑Ѫߢ〟砂ǃ砾石等，厚度а般小于10.00mDŽѫ要࠶ᐳ在⍬地ǃߢ沟৺斜坡ᓅ部DŽަ结构ᶮ散，孔隙度大ǃ䘿水性ᕪǃ含孔隙水，水䟿直接ਇ大气降水᧗ࡦDŽ⭡于面〟ǃ厚度均н大，富水性弱DŽ总体来说，因Ѫ研究४域内地层岩性Ѫ龙潭组˄P3l˅泥质砂岩৺л覆煤层，ᡰԕѫ要ਇ大气降水᧗ࡦDŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第1左页3边坡ᐛ程地质条件及边坡稳定性影响因素࠼析3.1边坡ᐛ程地质条件3.1.1地形地貌夏蓉高䙏K46+830～K46+980ᐖ侧边坡通䗷缓丘斜坡地段，ѫ要Ѫ剥蚀侵蚀斜坡DŽ整体走向Ѫ300°，坡体较Ѫᒣ缓，ᒣ均坡度Ѫ20°～25°，坡体高度在20m～25mᐖਣ，边坡并н属于高边坡㤳畴DŽ路堑边坡亦部海ᤄѪ1380mᐖਣDŽ植被发育а般DŽ3.1.2地层岩性ഴⅠ-1泥质砂岩Fig.Ⅰ-1与速gill与ceou造造与nd造tone䈕段边坡自к而л出露地层Ѫ˖Ҽ叠系к统龙潭组˄P2l˅泥质砂岩，Ҽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第20页叠系к统龙潭组˄P2l˅炭质泥岩DŽҼ叠系к统龙潭组˄P2l˅泥质砂岩࠶ᐳ于边坡表层黄褐色ӊ粘土л部，呈褐黄色˄മ3-1˅DŽҼ叠系к统龙潭组˄P2l˅炭质泥岩࠶ᐳ于Ҽ叠系к统龙潭组˄P2l˅泥质砂岩л覆，⭡于边坡开挖而出露，呈⚠黑色DŽ3.1.3地质构䙖研究४属于扬子构䙐地ਠ黔े隆起遵ѹ断块䍥䱣复ᵲਈ形४˄I3˅DŽ断1A裂多发育于背斜Ṩ部৺ᵜ构䙐体系оަ它构䙐体系ѻ复ਸ部ս，४内无⍫ࣘ断层通䗷，४域地质稳定性较好DŽ无४域性断裂和褶皱构䙐影响DŽ3.1.4风化卸荷条件边坡表层л覆的泥质砂岩处于全-ᕪ风ॆ状态，ѫ要ԕ物理风ॆѪѫDŽ䈕岩层к部处于ᶮ散碎屑状态，л部虽ӽ保ᤱ原ᴹ岩层ӗ状形态，但部࠶岩体ਟ被地质锤轻ᶮ敲落，碎裂DŽ泥质砂岩处于ᕪ度վ，ᶮ散的状态DŽ仇粒间空隙较大，Ѫ水的л渗和贯通ࡋ䙐了条ԦDŽ3.1.5水文地质条件ṩ据研究४内的地层岩性ǃ含水ӻ质和水ࣘ力条Ԧ，䈕段边坡稳定性ѫ要ਇ大气降水᧗ࡦ，地л水对䈕段边坡稳定性影响并н明显DŽ3.2边坡影响因素࠼析影响边坡稳定性的因素ᴹ很多，综ਸ起来ѫ要࠶Ѫє大部࠶˖内部因素和外部因素DŽ内部因素ѫ要包括组ᡀ边坡的地层岩性ǃ地质构䙐和岩体结构等，䘉Ӌ因素对边坡稳定性的影响是在历ਢ长河中长期ਈॆ并ф形ᡀ的，是边坡发生ਈ形破ൿ的ṩᵜ条ԦDŽ他们ߣ定了边坡ਈ形的形式和规模，对边坡 西南科技大学硕士研究生学位论文第21页稳定性起着᧗ࡦ性的作用DŽ外部因素ѫ要包括水文地质作用ǃ气候条Ԧǃ风ॆ卸荷作用ǃ地震ǃ人类ᐕ程⍫ࣘԕ৺植被覆盖等，䘉Ӌ因素相∄内部因素而言是多ਈ而ф䲿机的，是边坡发生失稳的触发条Ԧ，࣐䙏边坡发生ਈ形的䙏度DŽ对于大多数边坡发生失稳的һ例来看，都是内部因素和外部因素综ਸ作用引起的，ᡰԕ对于ᵜ文ᡰ研究的边坡段，要䪸对内部因素和外部因素中单а因素进㹼䙀↕࠶析，再࠶析各亩因素ѻ间的相ӂ作用，得出影响䈕段边坡的ѫ要因素DŽ3.2.1地层岩性因素ṩ据ԕᖰ边坡发生滑塌的ᐕ程ᇎ例来看，ᕪ度高ǃ风ॆ程度нѕ䟽的岩质边坡稳定性较好，н易发生ਈ形破ൿDŽ而边坡发生ਈ形破ൿ最㓸导㠤滑塌的ѫ要原因是岩层处于ᕪ风ॆǃᶮ散的状态，或者是ᴹ软弱夹层ǃ软岩的ᆈ在DŽK46+830～K46+980ᐖ侧边坡к部岩层Ѫ泥质砂岩，ᣇ风ॆ能力差，ਇ风ॆ影响ਾ呈ᶮ散状态，ᕪ度大幅度降վDŽṩ据⧠场勘查，䈕边坡泥质砂岩已呈全-ᕪ风ॆ状态，аᰖ边坡发生失稳，䈕部࠶岩土体会䲿ѻ向л滑落DŽ边坡л部岩层Ѫ炭质泥岩的煤系地层，⭡于边坡的开挖而出露DŽṩ据⧠场勘查情ߥ，滑坡的滑ࣘ面是在炭质泥岩层中的DŽᡰԕ，研究䈕段边坡发生滑ࣘ的ѫ要᧗ࡦ因素，是要对煤系地层的ᐕ程地质特性进㹼䈖㓶研究的DŽ3.2.1.1煤系地层的化学及矿物成࠼K46+830～K46+980ᐖ侧边坡前ਾ发生є⅑н਼程度的明显的滑ࣘ，ޡ਼点是都在雨ཙ的情ߥл发生的DŽᡰԕ降水对䈕段边坡滑ࣘ的影响㠣ޣ䟽要DŽ而㓿䗷ԕᖰ的资料ਟ知，岩土体中的粘土矿物对水的敏感度是十࠶明显的，粘土矿物遇水ਾ表⧠出аӋ⤜特的性质，⭡于内含蒙脱石，伊利石等亲水矿物，遇水ਾ发生膨㛰ǃ崩解，失水ਾ收缩等性质，Ӿ而对煤系地层整体的物理力学性质䙐ᡀ影响DŽ要解ߣ䘉а䰞仈，ᡁ们ᓄ䈕Ӿ煤系地层的矿物ᡀ࠶进㹼࠶析DŽѪ了了解䈕段边坡л覆煤系地层的矿物ᡀ࠶，仅仅对滑ࣘ带的炭质泥岩土ṧ进㹼࠶析是н够的DŽ因Ѫᡁ们н仅要࠶析土ṧ中是否ᆈ在蒙脱石ǃ伊利石等亲水矿物，䘈要࠶析出边坡滑ࣘ前ਾ煤系地层矿物ᡀ࠶含䟿是否ӗ生了ਈॆDŽᡰԕᇎ验ਆє种土ṧ进㹼对∄࠶析，⧠场钻探ਆ原状炭质泥岩˄编ਧѪķǃĸ˅，滑ࣘ带ਆ土ṧ˄编ਧѪĹǃĺ˅DŽ对ṧᵜ进㹼X-射线多矿物㹽 西南科技大学硕士研究生学位论文第22页射ǃ红外吸收谱࠶析，得出结᷌如л表3-1ᡰ示˖⭡മ表中原状炭质泥岩о滑ࣘ带炭质泥岩的对∄ਟ知，滑ࣘ发生ਾ，煤系地层中的矿物ᡀ࠶发生了ਈॆDŽ高岭石ǃ伊利石和石英的含䟿相对降վ了，而蒙脱石的含䟿相对升高DŽ说明⭡于降雨的侵润ਾ引发了岩土体ѻ间的䭉ࣘ，䘉а䗷程н仅仅只是发生了物理ਈॆ，而是发生了物理ਈॆоॆ学ਈॆ的综ਸ৽ᓄDŽ表Ⅰ-1煤系地层的矿物成࠼T与bleⅠ-1Themine速与lcompo造itionofco与lbe与速ing造t速与t与矿物਽〠和ᡀ࠶Ⲯ࠶∄ᇎ验编ਧ高岭石伊利石蒙脱石石英水铝英石ķ详早令代该8ĸ详详令代详早令Ĺ详详早早47ĺ详47旨4早ṩ据粘土矿物亲水性相ޣ资料ਟԕ得知，蒙脱石和水铝英石的亲水性最佳，伊利石⅑ѻ，高岭石最弱，而石英几乎没ᴹ亲水性DŽӾമ表中ਟԕ看出，蒙脱石的含䟿虽然н是很高，但是ަ遇水⍫ࣘ性指标很大，ަ含䟿的㓶微ਈॆਟԕ对整个滑ࣘ带土的力学性质ӗ生很大的影响DŽ3.2.1.2煤系地层的物理力学性质通䗷࠶析煤系地层的物质组ᡀ৺ަਈॆਟԕ得知，在水的作用л，对煤系地层的物理力学性质ӗ生很大影响的亲水矿物含䟿к升，ᡰԕ研究煤系地层的物理力学特性要围绕着水的作用来展开࠶析DŽ很显然只是单纯的ਆṧ进㹼ᣇ࢚ᕪ度ᇎ验无法明确的࠶析出䈕段边坡煤系地层的物理力学性质，因Ѫ要࠶析清楚在н਼含水率的条Ԧл，炭质泥岩的物理力学性质是否ᴹ很大的ਈॆDŽޣ于煤系地层ṧᵜ的选ਆ，н能选ਆ滑ࣘ带к的ṧᵜ，因Ѫ边坡已然发生了滑ࣘ，䪸对䘉䟼的ṧᵜ进㹼ᣇ࢚࠷ᇎ验ਟ能会ӗ生较大的误差，ᓄ䈕尽ਟ能的使选ਆ的ṧᵜ更接䘁边坡开挖前的状态DŽ在K46+830～K46+980ᐖ侧边坡滑ࣘ带旁边，⭡钻探ਆ得原状炭质泥岩，࠶Ѫ四组，编ਧѪĉǃĊǃċǃ 西南科技大学硕士研究生学位论文第2Ⅰ页Č，࠶别在ཙ然状态ǃ饱水0.5hǃ饱水1hǃ饱水2h的情ߥл进㹼ᣇ࢚࠷ᇎ验，然ਾ对ަ物理力学参数进㹼对∄࠶析DŽ得出ᣇ࢚࠷ᇎ验结᷌如表3-2DŽӾ表3-2中ਟԕ看出，炭质泥岩在н਼的含水率中，ަ力学参数值ᴹ明显的差别，ਟ㿱水通䗷对煤系地层中亲水矿物的影响，进而影响整个煤系地层的物理力学性质ᴹ着十࠶䟽要的作用DŽK46+900～K46+980ᐖ侧边坡第а⅑发生䭉ࣘ，使边坡к部ᡯ屋ӗ生裂㕍和第Ҽ⅑边坡发生大规模向л滑ࣘ都是在降雨的情ߥл发生的，о表3-2ᡰ显示的结᷌相吻ਸDŽѪ了使н਼侵水时间状态л的煤系地层的物理力学参数ਈॆ的䗷程更Ѫ明显，将表3-2的数据按照时间进㹼的亪序ࡦ作散点മ3-2ǃ3-3，按照含水率的增࣐ࡦ作散点മ3-4ǃ3-5DŽ表Ⅰ-2煤系地层у同含水率状态下抗剪࠽实验结果T与bleⅠ-2the造he与速expe速iment速e造ultofCo与lme与造u速e造t速与t与indiffe速entmoi造tu速econtentᣇ࢚ᕪ度参数饱水时间含水率ᇎ验编ਧ/创/还摩擦系数错哿聚力化˄k范且˅ĉ代8.旨令.该详令该令代Ċ代.旨令代.独代.8早详7详ċ令令详.4代.早4令4旨Č该令7.代代.该8早详独⭡к部散点മᡁ们ਟԕ看到，K46+900～K46+980ᐖ侧边坡л覆的煤系地层的物理力学参数摩擦系数f都࠶别о饱水时间ǃ含水率呈а定的线性ޣ系，而哿聚力c都࠶别о饱水时间ǃ含水率呈а定的指数函数ޣ系DŽ⭡↔ᡁ们ਟԕ得出初↕的结论，煤系地层在自然状态л，ަ力学ᕪ度较高，足ԕ支撑к部岩土体，保ᤱ边坡的稳定DŽ而侵水ѻਾ，尤ަ是哿聚力大幅度л降，煤系地层原ᵜ较好的力学ᕪ度丧失，Ӿ而对边坡的稳定性形ᡀ了ѫ要的影响DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第2Ⅱ页ഴⅠ-2煤系地层摩擦系数fф饱水时间t的关系Fig.Ⅰ-2the速el与tion造hipbetweenf与ndtഴⅠ-Ⅰ煤系地层黏聚力cф饱水时间t的关系Fig.Ⅰ-Ⅰthe速el与tion造hipbetweenc与ndt 西南科技大学硕士研究生学位论文第25页ഴⅠ-Ⅱ煤系地层摩擦系数fф含水率w的关系Fig.Ⅰ-Ⅱthe速el与tion造hipbetweenf与ndwഴⅠ-5煤系地层黏聚力cф含水率w的关系Fig.Ⅰ-5the速el与tion造hipbetweenc与ndw边坡在䍥ᐎ省㓷金县地४DŽṩ据西南地४因Ѫ煤系地层引发的边坡失稳ᐕ程案例相ޣ资料来看，虽然各地४的煤系地层ᆈ在н਼程度的差异，但是䈕地层的ᐕ程特性สᵜ是相਼的，ާ体表⧠Ѫԕл几个方面˖˄1˅风ॆ快就ᵜ文ᡰ研究的K46+900～K46+980ᐖ侧边坡л覆的煤系地层而言，ަѫ要ᡀ࠶Ѫ炭质泥岩，䘉类岩体ᵜ身ᣇ风ॆ能力弱DŽᖃަᆈ在于л覆ส岩而Ѫ出露时，ਇ风ॆ影响н大，自身ᕪ度较高，н会对边坡的稳定性䙐ᡀ威㛱DŽ⭡于人类ᐕ程⍫ࣘ等开挖边坡，煤系地层出露，暴露在大气中时，炭质泥岩会在风ǃ温度ǃ水等自然营力的综ਸ影响лԕ很快的䙏度发生物理ǃॆ学风 西南科技大学硕士研究生学位论文第26页ॆ，呈⧠出全-ᕪ风ॆ状态，ަ力学ᕪ度ǃᣇ压能力大大降վ，ᣇ压能力岩土体ਈ得很ᶮ散，甚㠣ਈѪ类土质，ަᵜ身岩性丧失DŽ˄2˅遇水力学ᕪ度大幅度л降对于煤系地层ᴹ䘉ṧа个᧿述，“晴ཙа把刀，雨ཙа路泥”DŽ⭡ѻ前对煤系地层的物理力学ᇎ验结᷌ҏਟԕ看出，它在自然状态л物理力学ᕪ度较高DŽ遇水ѻਾ，⭡于煤系地层中粘土矿物含ᴹ蒙脱石ǃ伊利石等亲水矿物，遇水膨㛰ǃ崩解，煤系地层中岩土体在很短的时间内呈⧠淤泥状，自身摩擦系数f和哿聚力c大幅度л降DŽ如᷌煤系地层已㓿暴露在大气中，在遇水ѻ前ԕਇ到长时间的物理ǃॆ学风ॆ作用，那Ѹ在遇水ѻਾ，ަ转ॆѪ淤泥状，丧失力学ᕪ度和ᣇ压能力的䙏度会更快，对边坡稳定性䙐ᡀ很大的威㛱DŽ˄3˅劣质煤系地层如਼ᵜ文ᡰ研究边坡л覆的煤系地层，ѫ要⭡炭质泥岩构ᡀ，呈⧠出薄层状态，煤ᡀ࠶复ᵲфᵲ质较多，ਟᖂѪ劣质煤系地层DŽ䈕地层ਇ构䙐䘀ࣘ的影响，ަ节理非常发育，节理裂隙ѻ间ӂ相贯通，风ॆ作用ਟ达到煤系地层的深处，呈ᕪ风ॆ状态的岩土体达到20mԕлDŽ਼时在遇水ѻਾ，节理裂隙ҏѪ水的扩散和л渗提供了通道，使煤系地层中岩土体发生泥ॆ⧠象的时间更Ѫ迅䙏，㤳围更大DŽ˄4˅煤系地层к部植被н发育煤系地层中矿物质ᡀ࠶复ᵲ，ᆈ在н利于植被发育的碳ǃ⺛ॆ物等矿物质的ᆈ在DŽᖃ煤系地层к覆第四系覆盖层较厚时，植被的生长ਇ煤系地层的影响较小，ᖃ第四系覆盖层较薄时，植被鲜ᴹ发育DŽ植被稀少的边坡，更容易发生水土流失，对边坡稳定性䙐ᡀ影响DŽ3.2.2自然因素风ǃ温度和降雨等自然因素是研究边坡稳定性中нਟ忽视的а部࠶DŽ通常来说，风的作用和温度的ਈॆ在а段时期长时间对边坡中的岩土体ӗ生ᤱ续影响，使岩土体风ॆ，ਈ得ᶮ散，力学ᕪ度л降DŽ而水是诱发滑坡的最⍫跃的因素，水对边坡的稳定性影响ѫ要ᆈ在є个方面，а是水ࣘ力条Ԧ的影响，Ҽ是水的л渗对л覆᢯压ӻ质的软ॆ用作DŽ㓿䗷查阅边坡发生失稳的相ޣ资料看，水的作用，尤ަ是降雨是边坡发生滑ࣘ失稳的触发条ԦDŽᵜ文ᡰ研究的K46+900～K46+980ᐖ侧边坡，边坡开挖ਾ，煤系地层出 西南科技大学硕士研究生学位论文第27页露DŽӾ而煤系地层中岩土体ਇ风ॆ作用的䙏度࣐快，进а↕ਈ得ᶮ散，ᣇ压能力л降DŽ2013ᒤ8ᴸ4ᰕ的а⅑降雨ਾ，边坡к部ᡯ屋ӗ生拉ᕐ裂㕍，但边坡整体ᵚ出⧠明显滑移DŽ䘉⅑降雨ਾ到2013ᒤ11ᴸ5ᰕ，ṩ据ᖃ地人的᧿述，䘉段时期并ᵚᴹ大规模ǃ长时间的降雨发生，而л覆煤系地层ਇ物理风ॆ和ॆ学风ॆ作用а直在进㹼着，岩土体更进а↕ਇ风ॆ影响，岩体破裂ᶮ散，岩性䙀渐丧失DŽਇॆ学风ॆ作用，ަ中粘土物质发生᣶解，䟽组，形ᡀᯠ的物质，如蒙脱石ǃ伊利石等亲水性粘土物质ᡀ࠶增࣐DŽ2013ᒤ11ᴸ5ᰕ，发生第Ҽ⅑长时间降雨，煤系地层中⭡于节理裂隙发育和岩土体的ᶮ散状态，㔉水的扩散和л渗形ᡀ了良好的通道，煤系地层⭡于开挖的出露部࠶形ᡀ了水的排泄通道，㔉边坡整体施࣐了ࣘ水压力DŽ煤系地层中岩土体遇水发生软ॆǃ崩解，呈⧠泥状，丧失原ᴹ的力学ᕪ度，无法᢯ਇк覆岩土体的䟽䟿DŽ边坡ਾ缘䭉落，发生较大规模的整体向л滑ࣘDŽ3.2.3人类活动的影响䘁ᒤ来，䲿着ޜ路ǃ桥梁ǃᡯ屋等ᐕ程在全ഭ的快䙏发展，䎺来䎺多的⭡于边坡开挖而引发滑坡的һԦ发生DŽ大㠤ਟԕ࠶Ѫє种情ߥ，а是边坡在被人类ᒢ扰前是处于稳定的状态的，⭡于人类ᐕ程⍫ࣘ对坡体的开挖，打破了边坡原来ᓄ力的ᒣ衡，改ਈ了原ᴹ的ᓄ力状态，使边坡⭡稳定ਈѪ⅐稳定DŽҼ是边坡已㓿处于⅐稳定状态，人类ᐕ程⍫ࣘ的影响会࣐䙏边坡发生ਈ性破ൿ的进程DŽᡰԕ，在边坡稳定性影响因素中，人类⍫ࣘਈ得䎺来䎺нਟ忽视DŽ˄1˅边坡开挖在ޜ路的修建䗷程中，нਟ避免的要对边坡进㹼开挖DŽ⭡于开挖坡脚，坡体л部出⧠临空面，失去л部支撑，边坡的ᓄ力状态进㹼了调整，ᓄ力集中在临空面部࠶，边坡处于⅐稳定状态DŽ而ᵜ文ᡰ研究的边坡段，除了开挖形ᡀ临空面的影响，䘈ᴹ䟽要的а点是煤层的出露，暴露在大气中，⭡于煤系地层自身容易ਇ风ॆ影响和节理裂隙发育的特点，煤层的出露࣐䙏了风ॆ作用对煤系地层的影响，使᢯ਇ边坡䟽䟿的地层力学ᕪ度降վ，使边坡ਈ得更࣐н稳定DŽ˄2˅勘查设计о施ᐕޜ路ᐕ程中，前期的勘查，到中期的设计，最ਾᐕ程的施ᐕ，䘉й者是否进㹼妥ᖃ都ޣ系着边坡的稳定性䰞仈DŽ前期的勘查是а个ᐕ程能否开展的前提条Ԧ，对于а个地质复ᵲ的地段要着䟽勘查，ѻਾ设计部࠶才能䪸对勘 西南科技大学硕士研究生学位论文第2工页查的情ߥ进㹼ᴹ效的支ᣔ设计，最ਾ施ᐕ能否按照设计的方式按时ᴹ效的开展是ߣ定性的因素DŽ如᷌前期勘查н准确ǃ忽视了аӋ如软弱层ᆈ在，将会引起а连串的连锁৽ᓄDŽ在䈕段边坡，通䗷оᴹޣ单ս的了解，进㹼边坡支ᣔ设计时，⭡于䈕段边坡的高度ᵚ达到高边坡的㤳畴，坡体ҏн䲑峭，忽视了л覆煤系地层特↺的物理力学性质，对䈕段边坡进㹼了常规的支ᣔ设计，第а㓗Ѫ挡土墙，第Ҽǃй㓗Ѫ窗式ᣔ面墙，坡率Ѫ1:0.75DŽ挡土墙的设计ᰘ在阻挡表层ᶮ散堆〟土的л滑，并н能抵ᣇ滑坡滑ࣘ时的᧘力DŽ而在施ᐕ䗷程中，在坡脚开挖ਾ，没ᴹ৺时的进㹼支ᣔ，䙐ᡀ了䈕段边坡的进а↕䎻于滑ࣘ的状态DŽ3.2.4综合࠼析滑坡的发生通常н是а种因素ߣ定的，而是⭡地层岩性因素ǃ自然因素和人Ѫ因素等的ޡ਼影响ߣ定的DŽ对于K46+900～K46+980ᐖ侧边坡，首ᖃަߢ的是人Ѫ因素，⭡于对䈕边坡的设计和施ᐕ䗷程的н得ᖃ，䙐ᡀ了䈕段边坡发生滑ࣘ的ਾ᷌DŽ如᷌设计和施ᐕ处理的↓确的䈍是ਟԕ䱢→䈕滑坡的发生的DŽ煤系地层的ᆈ在是䈕段边坡发生滑ࣘ的᧗ࡦ因素，⭡于ަ岩性的特↺，容易ਇ到风ॆ作用的影响，并ф遇水ਾ发生泥ॆ⧠象，力学ᕪ度大幅度л降，ᖃ无法᢯ਇк覆岩土体的䟽䟿时，边坡发生向л的滑ࣘDŽ自然因素中降雨作Ѫ边坡发生滑ࣘ的诱发因素，ަާᴹণ时性，形ᡀࣘ力水压力，最䟽要的是在短时间内о煤系地层中亲水性物质作用，使岩土体丧失力学ᕪ度DŽ而风ॆ作用作Ѫ促进因素，࣐快边坡发生失稳的进程，在煤系地层出露ѻਾ，࠶о大气接触，࣐快了煤系地层的风ॆ崩解，卸荷作用DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第2左页4煤系地层路堑边坡变形破අ模式фਃ算法在计算滑坡的л滑力ǃ设计支ᣔ前ਾ的ᆹ全系数等计算的䗷程中，cǃφ的值选ਆ的是否准确将ߣ定最ਾ结᷌是否精确，更䍤䘁ᇎ䱵情ߥ，cǃφ值的㓶微ਈॆ会使计算出的结᷌ᴹ很大的ਈॆDŽ在ᵜ文第й章通䗷对䈕边坡中煤系地层的相ޣ物理力学ᇎ验，ᡁ们ਟԕ看出，䈕地层在遇水的情ߥл内摩擦角φ和哿聚力c的值л降，ф在饱水时间和含水率н਼的情ߥл，内摩擦角φ和哿聚力c的值的л降程度ҏ䲿ѻн਼DŽᡰԕᡁ们如᷌要对边坡滑ࣘ前的ਇ力状态进㹼研究࠶析，就ᓄᖃ对䈕边坡煤系地层的cǃφ值的选ਆ更࣐精确，更符ਸ边坡发生滑ࣘ时ަ内摩擦角和哿聚力的状态DŽ在边坡ᐕ程中，边坡滑ࣘ面ᣇ࢚ᕪ度参数ਟԕ⭡多种方式得出，∄如⧠场ਆ土ṧ进㹼试验检测ǃ通䗷⧠场调查结ਸ㓿验判断ǃ⭡৽算法计算等DŽ如᷌ᡁ们对䈕段边坡进㹼含水率等参数的ণ时ⴁ᧗，ࡉ边坡在发生滑ࣘ的时候，ᡁ们会∄较容易的得出ᖃ时煤系地层内摩擦角φ和哿聚力c的值DŽ然而在ޜ路等大型ᐕ程中，路线较长，边坡较多，对边坡进㹼ণ时ⴁ᧗将耗䍩很大的人力物力，а般无法做到DŽ而㓿验值会因Ѫ人的ѫ㿲性ӗ生或大或小的误差，因↔，ᡁ们常常采用৽算法来确定䘉Ӌ䟽要物理力学参数DŽ৽算法ส于极限ᒣ衡原理，䪸对边坡在将要发生滑ࣘ而ᵚ发生滑ࣘ的极限ᒣ衡状态进㹼计算，通䗷䘉种方法计算出的ᣇ࢚ᕪ度参数更࣐䍤䘁䈕边坡在发生滑ࣘ时的状态，更࣐精确DŽ在ᓄ用৽算法进㹼ᣇ࢚ᕪ度参数计算ѻ前，要对滑坡的形态进㹼恢复，使ѻ䘈原Ѫ滑ࣘ前的状态，并ф要对䈕段边坡的ਈ形破ൿ模式进㹼确定DŽ4.1煤系地层路堑边坡变形破අ模式路堑边坡的ਈ形破ൿ模式ѫ要是⭡边坡的ᐕ程地质条Ԧߣ定，਼时ਇ到自然因素和人Ѫ因素的影响而ᆈ在差异性DŽ大㠤ਟԕ将䘉Ӌਈ形破ൿ的模式࠶Ѫ四种类型˖ᒣ面破ൿǃ圆弧破ൿǃ楔体破ൿ和ᣈ线破ൿDŽᖃ地质情ߥ较Ѫ复ᵲ的时候，边坡的ਈ性破ൿ形式ਟ能会ԕ几种破ൿ形式相结ਸ的形式出⧠DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅰ0页对于ᵜ文ᡰ研究的边坡，边坡Ѫ亪向斜坡，л伏ส岩呈层状࠶ᐳ，⭡к部的泥质砂岩层和л部的煤系地层组ᡀDŽ在边坡ਇ到水的影响ਾ，л部煤系地层呈⧠泥状，力学ᕪ度大幅度降վDŽ整体边坡呈⧠“к⺜л软”的状态DŽ䪸对䘉种亪向煤系地层边坡，发生ਈ形破ൿѫ要⭡ԕл几种模式˖˄1˅单ᒣ面滑ࣘᖃ边坡к部岩土体较Ѫᶮ散，呈ᕪ风ॆ状态，л部岩层坚⺜，力学ᕪ度较高，ᖃ煤系地层⭡于雨水л渗к部局部ਇ到较大影响时，к部煤系地层是作Ѫ“软弱夹层”的状态出⧠的DŽ䈕边坡是ި型的“к软л⺜”形态DŽ䘉种类型的边坡遭ਇ降雨的时候，к部岩土体因Ѫ是ᕪ风ॆ状态，雨水很容易沿着仇粒间空隙ǃ节理面㕍隙л渗，使煤系地层泥ॆ，失去окл地层ѻ间的ӂ锁状态DŽ边坡失稳，к部ᶮ散岩土体沿着л部坚⺜层面向л滑ࣘ˄മ4-1˅DŽഴⅡ-1煤系地层单平面滑动模型Fig.Ⅱ-1造inglepl与ne造lidingmodelofco与lme与造u速e造t速与t与˄2˅圆弧面滑ࣘᖃ边坡к部Ѫᶮ散堆〟物或者处于全-ᕪ风ॆ状态的岩土体，л部Ѫ较厚的煤系地层DŽ⭡于施ᐕ，煤系地层出露，о大气接触，风ॆ作用࣐ᕪDŽ⭡于煤系地层ᵜ身容易ਇ风ॆ影响的特点，在短时间内，边坡整体呈⧠出岩体破碎的状态，块体ѻ间被ަ他碎屑物质填，࠶离，块体ѻ间失去ӂ锁状态DŽᖃ边坡失稳，常常沿着圆弧形的滑ࣘ面向л滑ࣘ˄മ4-2˅DŽк述滑ࣘ模型是在只ᴹ风ॆ作用影响的前提л，而在大多数情ߥ中，降雨在含煤系地层边坡ਈ形破ൿ中起着很大的作用DŽ⭡于煤系地层遇水短时间泥ॆ䘉а特点，边坡多数时呈⧠如മ4-1单ᒣ面滑ࣘ的形式，沿着煤系地层层面向л滑ࣘDŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅰ1页ഴⅡ-2煤系地层圆弧面滑动模型Fig.Ⅱ-2与速cpl与ne造lidingmodelofco与lme与造u速e造t速与t与˄3˅圆弧-ᒣ面滑ࣘ䘉种ਈ形破ൿѪ圆弧оᒣ面相结ਸ的模式DŽ出⧠䘉种滑ࣘ方式ѫ要ᆈ在于“к⺜л软”的岩层结构中˄മ4-3˅DŽк部岩层Ѫ坚⺜岩层，ᖃл部的煤系地层ਇ到水的影响软ॆѻਾ，失去自身的ᣇ压ᕪ度，ਇ到к部岩层在自䟽作用л而发生压缩，䘉时к部的坚⺜岩层ਟ能会沿着结构面开裂，ᖃ开裂䙀渐在к部岩层形ᡀ贯通面时，就会发生к部坚⺜岩层的滑移DŽഴⅡ-Ⅰ煤系地层圆弧-平面滑动模型Fig.Ⅱ-Ⅰ与速c-pl与ne造lidingmodelofco与lme与造u速e造t速与t与˄4˅ৼᒣ面滑ࣘ䘉类ਈ形破ൿ的模式⭡є个ᒣ面相结ਸ组ᡀDŽ䘉种ਈ形破ൿ模式о圆弧-ᒣ面滑ࣘ模式类似DŽᖃл覆煤系地层遇水软ॆਾ，在к覆岩层的䟽力作用л， 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅰ2页煤系地层发生压缩，к覆岩层亪着自身Ո势结构面向л䭉ࣘ，਼时沿着煤系地层向л滑ࣘ˄മ4-4˅DŽഴⅡ-Ⅱ煤系地层ਂ平面滑动模型Fig.Ⅱ-Ⅱdoublepl与ne造lidingmodelofco与lme与造u速e造t速与t与к述四种含煤系地层路堑边坡的ਈ形破ൿ模式是对↔类边坡失稳形式的概括DŽ而н਼的边坡因Ѫᐕ程地质条Ԧǃ构䙐ǃ自然条Ԧԕ৺人类⍫ࣘ影响等方面皆ᆈ在差异，ᡰԕ就单а边坡而言，要ާ体䰞仈ާ体࠶析DŽ4.2K46+830～K46+980ᐜ侧边坡变形破අ模式ᵜ文ᡰ研究的K46+830～K46+980ᐖ侧边坡ѫ要᧗ࡦ边坡ਈ形破ൿ的地层⭡є部࠶构ᡀ，к部已处于ᕪ风ॆ状态的泥质砂岩层，л部的煤系地层DŽк述煤系地层物理力学ᇎ验结᷌表明，在自然条Ԧл，煤系地层的力学ᕪ度较高，ᡰԕ边坡整体处于“к软л⺜”的结构模式DŽ但逢降雨时，煤系地层遇水迅䙏软ॆ，力学ᕪ度大幅度л降，边坡整体⭡“к软л⺜”的结构模式转ॆѪ“к⺜л软”DŽ再࣐к边坡坡脚⭡于开挖边坡而出⧠临空面，煤系地层出露，਼时Ѫ在煤系地层中的水提供了排泄通道DŽ边坡处于极н稳定的状态，最㓸导㠤л滑DŽṩ据⧠场煤系地层出露情ߥԕ৺勘查结᷌，䈕边坡л覆煤系地层虽然较厚，但是ਇ风ॆǃ水影响大的部࠶Ѫ靠䘁地层࠶界面的а层，ਟ䘁似的看Ѫ是а层较薄的软弱层DŽᡰԕਟԕ判定，䈕段边坡是沿着煤系地层ӗ状方向向 西南科技大学硕士研究生学位论文第ⅠⅠ页л滑移的，总体呈ᒣ面滑ࣘ模式DŽ但是，⧠场边坡滑ࣘ的情ߥতо单ᒣ面滑ࣘ模式н਼，䈕段边坡并н是煤系地层к覆岩层整体向л滑ࣘ，而是Ӿ中部开始的，ާ体ս置Ѫ边坡к部ᡯ屋前缘处˄മ4-5˅DŽഴⅡ-5滑坡后缘位置在ᡵ屋前缘Fig.Ⅱ-5thel与nd造lideloc与tioninthehou造ingf速ont䇘论䈕段边坡的ਈ形破ൿ模式，ᡁ们需要对滑坡ਾ缘ս置在边坡中部˄ᡯ屋前缘˅䘉а䰞仈进㹼࠶析DŽ首，对边坡总体的横断面进㹼复原，如മ4-6DŽഴⅡ-6KⅡ6+工Ⅰ0～KⅡ6+左工0ᐜ侧边坡横断面复原ഴFig.Ⅱ-6c速o造造造ection与l速econ造t速uctiond速与wingoftheleft造ide造lope 西南科技大学硕士研究生学位论文第ⅠⅡ页Ӿമ中ᡁ们ਟԕ看到，边坡滑ࣘਾ缘ս置Ѫ边坡к部ᡯ屋前水泥ᒣਠ前部，ᡯ屋ਾѪа条਼ᶁ水泥路DŽ在降雨的情ߥл，а般遇水会沿坡体向л排泄，਼时向坡体内入渗，而水泥路ǃᡯ屋和ᡯ屋前部的水泥ᒣਠਟԕ看做是а个н䘿水的ᒣ面，水л渗微弱DŽ水㓿䗷䘉个ᒣ面，集中在水泥ᒣਠо岩土体的࠶界处向л排泄DŽ࠶界处在多⅑遇水侵袭的䗷程中，↔处岩土体的风ॆ程度要大于边坡ަ他ս置，ԕ㠣于࠶界处є侧的岩土体渐渐࠶离ǃӂ锁能力䙀渐߿弱，并ф形ᡀ了良好的向л部岩层入渗的通道DŽ在边坡开挖ਾ，边坡坡脚临空，边坡失去了前部支撑，ԕ㠣于边坡处于н稳定的状态DŽᡁ们对䈕边坡є⅑明显的ਈ形破ൿ进㹼᧘理࠶析DŽ在2013ᒤ8ᴸ4ᰕ的а⅑降雨，雨水在水泥ᒣਠ前端集中向л入渗，л部煤系地层遇水ਾ泥ॆ，ᣇ压能力߿弱，但是⭡于䘉⅑降雨，煤系地层о水ѻ间的作用程度并н高，࣐к岩土体ѻ间ӽᆈ在аӋӂ锁作用力DŽ边坡向л䭉落并н明显，但是⭡ᡯ屋墙壁к和水泥地к的ᕐ拉裂隙ᡁ们ਟԕ看出，ᡯ屋л部边坡已㓿向л䭉ࣘDŽ2013ᒤ11ᴸ5ᰕ的第Ҽ⅑大规模降雨，䘉⅑水的入渗时л部煤系地层泥ॆ的较Ѫᆼ全，并ф水填在岩土体的空隙间使边坡整体的䟽力ਈ大，在䟽力的影响л，煤系地层к部地层向л压缩，边坡ਾ缘出⧠明显的䭉断，䭉断є侧岩土体在煤系地层界面к相ᖃ于࠶割ᡀ了є部࠶DŽ⭡于前部临空面的ᆈ在，坡体向л䭉ࣘ的਼时ӗ生了沿煤系地层层面向л的᧘力，ᖃ᧘力大于极限ᒣ衡状态时，边坡失去ᒣ衡，形ᡀ滑坡DŽ综кᡰ述，K46+830～K46+980ᐖ侧边坡的ਈ形破ൿ模式属于单ᒣ面滑ࣘ，如മ4-7DŽഴⅡ-7KⅡ6+工Ⅰ0～KⅡ6+左工0ᐜ侧边坡的变形破අ模式Fig.Ⅱ-7defo速m与tion与ndf与ilu速emode造oftheleft造ide造lope 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅰ5页4.3ਃ算法4.3.1ਃ算法的基本原理৽算法又〠৽演࠶析法或逆演法，ส于极限ᒣ衡理论的а种计算方法，假定边坡处于极限ᒣ衡状态，对边坡来说，就是ᖃ边坡处于要发生滑ࣘ而䘈没ᴹ发生滑ࣘ的状态DŽ↔时边坡中л滑岩土体的л滑力等于ᣇ滑力DŽ在䘉种ᒣ衡状态л计算出哿聚力cǃ内摩擦角φ的值DŽа般选ਆ传递系数法，就是选ਆ边坡的横断面并按照а定的规格将横断面к滑体࠶Ѫ若ᒢ条块，⭡滑体ਾ部䙀条向前部计算，直到最ਾа块滑体，ᖃ最ਾа块滑体的࢙余л滑力Ѫ䴦的时候，䘉个边坡处于极限ᒣ衡状态DŽ↓确的䘀用৽算法，要选择边坡滑ࣘ前ި型的横断面，并ф设↔时滑坡稳定性系数K=1[54]DŽ表达式Ѫ˖c=f(h,ϕ,α,⋅⋅⋅)rޜ式中，cǃφ࠶别Ѫ岩土体哿聚力和内摩擦角，hѪ滑坡极限高度，αѪ滑ࣘ面倾角，rѪ岩体密度DŽ৽算法求得的滑ࣘ面ᣇ࢚ᕪ度指标，是滑体在滑ࣘ时的а个数值৽ᓄDŽ尽管⭡于横断面的选择ǃ条࠶㓶ॆ情ߥǃ岩土体参数的选ਆǃ৽算ޜ式的н਼都会对৽算法计算得出的ᣇ࢚参数䙐ᡀ影响DŽ但只要在计算ᡰ需要的各方面都尽ਟ能的߿小误差，਼时用相਼的ޜ式在边坡多个横断面进㹼计算并ф综ਸ䘉Ӌ计算结᷌，都会得到䘁似滑ࣘ面的参数值DŽ৽算法н਼于室内物理检测试验，它是边坡发生滑ࣘ时⭡多种因素影响л得出的а个综ਸ的结᷌DŽ৽算法得出的结᷌是更࣐䍤䘁于真ᇎ的ᣇ࢚ᕪ度参数值DŽ4.3.2ਃ算的方法ф步骤ᓄ用৽算法对滑坡的ᣇ࢚指标进㹼求解，首，通䗷⧠场勘查ᐕ作，恢复边坡发生滑ࣘ前的状态，ণѪ极限ᒣ衡时的状态DŽ接着要选ਆਸ适的横断面，а般选ਆ最能体⧠䈕滑坡的ި型的断面DŽᖃ哿聚力cǃ内摩擦角φ䘉є个参数值ᴹа个值已㓿确定，需要求得另а个，只需要利用а个断面ণਟ求出另а个参数值DŽ如਼᷌时需要求cǃφ值，那Ѹ需要联系є个或є个ԕк的断面进㹼联立计算DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅰ6页4.3.3ਃ算法的适用条件ṩ据ส于৽算法在路堑边坡ᓄ用的相ޣ资料查阅ਟ知，৽算法并н是对ᡰᴹ的滑坡都适用的DŽᖃ滑坡的前缘ᆈ在支挡物的情ߥл，ণ边坡坡脚没ᴹ临空面，边坡л滑，䘉ṧ的情ߥл，৽算法是н适用的DŽ因Ѫ，ᖃ滑坡滑ࣘ前，边坡前缘ᆈ在支撑点，属于静力学中的超静定䰞仈，而৽算法ᡰ适用的ᓃ仑定律是计算静定䰞仈的DŽ在选ਆ边坡横断面的时候要遵循ԕл原ࡉ˖˄1˅ާ备相਼的地质情ߥ，ণ滑坡体的物质组ᡀǃ岩土体ਇ风ॆ程度ǃ含水条Ԧ等DŽ˄2˅横断面ս置的ਈ形破ൿ的模式要相似DŽ˄3˅横断面ս置的滑移在时间空间к要相似DŽ在大多数情ߥл，利用৽算法对边坡进㹼ᣇ࢚指标的计算，要选ਆ边坡ѫ轴的横断面和ަє侧的横断面联立计算DŽ4.3.4K46+830～K46+980ᐜ侧边坡的抗剪指标计算首对边坡的є个横断面进㹼选ਆ，ṩ据䈕段边坡的滑体向л滑移的总体䎻势，选择最能体⧠滑坡的特点的є个横断面，ণK46+900ǃK46+880，并进㹼条࠶DŽ如മ4-8ǃ4-9DŽഴⅡ-工KⅡ6+工工0边坡横断面示意ഴFig.Ⅱ-工造chem与ticdi与g速与mofc速o造造-造ectioninKⅡ6+工工0 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅰ7页ഴⅡ-左KⅡ6+左00边坡横断面示意ഴFig.Ⅱ-左造chem与ticdi与g速与mofc速o造造-造ectioninKⅡ6+左00⭡极限ᒣ衡法的ޜ式ਟ演ਈ出边坡ᆹ全系数的计算ޜ式˖1[∑(∑2∑2)∑()]K=×Wsinαcosα+Wcosα+Wcosαtgϕ+CLcosα+Lcosαiiiiijjiijj∑Wjsinαjcosαj式中iѪ滑坡块体中第i块，jѪ滑坡块体第i+1块，WѪ滑坡块体的䟽力，LѪ块体沿滑面滑ࣘ的长度，αiǃαjѪ䈕滑坡块体滑ࣘ面的倾角DŽ⭡于ᵜ文研究的滑坡体Ѫ单ᒣ面滑ࣘ，ণ滑坡滑体滑ࣘ面的倾角是统а的值DŽᡰԕ对к述ޜ式进㹼简ॆ˖∑∑∑()2∑Wsinαcosα=Wsinαcosα+W+Wcosα⋅tgϕ+c(L+L)cosαjiijij将є个横断面的数据ԓ入к式，再联立进㹼计算，求得结᷌Ѫ˖C=12.1kPa，φ=14.3°о表3-2中的数据进㹼对∄发⧠，䈕段边坡通䗷৽算法计算出的煤系地层的ᣇ࢚参数∄ѻ前物理力学ᇎ验中饱水2个小时的ᣇ࢚参数䘈要վ很多DŽ因Ѫ在做物理力学ᇎ验时，ᡁ们对煤系地层ਆṧ是选ਆ的钻探ਆ出的原状炭质泥岩，并н是滑ࣘ带к的炭质泥岩，ਇ风ॆ影响的程度较վDŽ在ᇎ验中，单Ӿ炭质泥岩䲿饱水时间䘉а指标的ਈॆ去研究的，而在ᇎ䱵情ߥ中，如ᵜ文ᡰ研究的边坡，ᖃ煤系地层⭡于开挖出露，о大气接触，煤系地层很容易ਇ到物理ǃॆ学风ॆ作用，н仅使自身䙀渐处于ᶮ散的状态，ᣇ压能力߿弱， 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅰ工页岩性渐渐丧失，而ф在к部岩层的ᥔ压л，会发生ਈ质作用，如表3-1，煤系地层内亲水物质如蒙脱石等含䟿增࣐DŽᡰԕ，䈕边坡在发生滑ࣘ时，ަᣇ࢚参数的ਆ值是∄ᇎ验测得数据要小的，更接䘁于通䗷৽算法求出的数据DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅰ左页5基于MIDASGTS软件的K46+830～K46+980段ᐜ侧边坡稳定性࠼析5.1有限元理论࠼析фMIDASGTS软件的介绍5.1.1有限元理论࠼析方法ᴹ限单法最初作Ѫ结构力学ս移法的发展，它的สᵜ思路就是将复ᵲ的结构࠶Ѫᴹ限个单，单ѻ间⭡节点相连接DŽ通䗷对⇿а个单的࠶析，进而࠶析单о单ѻ间ӂ相的ޣ系，最ਾ组ᡀ整体的特性，获得整体特性方程，ᓄ用方程相ᓄ的解法，最ਾᆼᡀ整体的࠶析DŽ䘉种Ոॆ整Ѫ䴦，在集䴦Ѫ整和ॆᵚ知Ѫ已知的研究方法，是⭡Პ遍意ѹ的[55]DŽᴹ限法的࠶析䗷程ѫ要࠶Ѫԕл几个↕骤˖˄1˅结构离散ॆDŽަ䗷程就是将对象的无限自⭡度数目的结构人Ѫ的用线和面进㹼࠷割，使ѻᡀѪᴹ限自⭡度数目的结构系统DŽ˄2˅确定单ս移模式DŽণѪ对䈕单中选ਆ任意а点的ս移࠶ᐳ做出假设，使䘉а点的ս移䘁似地表示ᡀ䈕单节点ս移的函数ޣ系DŽ˄3˅单特性࠶析DŽ选ਆ单中а点，来建立ᓄਈоս移ѻ间的几何方程ǃᓄ力оᓄਈѻ间的物理方程ǃ最小势能原理的单ࡊ度方程˄4˅按离散情ߥ集ᡀᡰᴹ单的特性，建立表示整个结构点ᒣ衡的方程组，联立得出结᷌DŽ5.1.2MIDASGTS软件的介绍MIDAS是ഭ䱵к最进的а种ᴹޣ结构设计大型通用ᴹ限࠶析计算软Ԧѻа，⭡建筑/桥梁/岩土/机Ỡ等领域的10中软Ԧ组ᡀ，目前在䙐船，航空，电子，⧟境৺५疗等ᯠ世纪尖端科学৺ᵚ来ӗъ领域被全世界的ᐕ程ᢰ术人员ᡰ使用DŽGTS˄GeotechnicalandtunnelanalysisSystem˅是包含施ᐕ阶段的ᓄ力࠶析和渗䘿࠶析等岩土和隧道ᡰ需的几乎ᡰᴹ࠶析࣏能的通用࠶析软ԦDŽަ内 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅱ0页Ṩ包含并н断扩和更ᯠ岩土ᐕ程领域的ᯠ理论和ᯠᢰ术DŽ较ަ他岩土ᐕ程ᴹ限软Ԧ而言，䈕软Ԧ更Ѫ易用，࠶析࣏能更Ѫᕪ大，ф䙏度快等Ո点DŽ软Ԧ提供静力࠶析ǃࣘ力࠶析ǃ施ᐕ阶段࠶析ǃ稳定流࠶析ǃ非稳定流࠶析ǃ特ᖱ值࠶析ǃ时程࠶析ǃ৽映谱࠶析等࠶析࣏能，ᆼ全ਟԕ满足岩土ᐕ程领域的࠶析要求DŽ作Ѫ岩土ᐕ程的通用ᴹ限࠶析软Ԧ,GTS提供许多常用的多种ᶀ料ᵜ构模型，如Mohr-Coulomb模型ǃDrucker-Prager模型ǃTresca模型ǃVonMises模型等，更ਟ提供用户自定ѹ的ᵜ构模型DŽMIDASGTS采用ᕪ度ᣈ߿法对边坡稳定性进㹼࠶析，ަ在࠶析边坡稳定性䰞仈кн需定ѹ滑ࣘ面的ս置和形状，ҏн需定ѹ地层的侧向荷载和方向˗边坡破ൿ模式的任意性，н局限于单纯的原型ǃ弧形ǃ涡形破ൿ˗ਟ建立任意形状的й维地表ǃ地层计算模型˗ਟ考虑脆性岩土ǃ任意岩土特性ǃ孔隙水压力破ൿǃ支ᣔ体系等Ո点[56]DŽ5.2建模ф࠼析5.2.1建模过程5.2.1.1模型的选择ᵜ文利用MIDASGTS软Ԧ进㹼࠶析是ԕҼ维方式进㹼建模的，ᡰԕᓄ选ਆ边坡的а个ި型的横断面作Ѫ࠶析对象DŽṩ据对K46+830～K46+980段ᐖ侧边坡边坡概ߥ的࠶析ԕ৺⧠场的勘查，在䈕段边坡的横断面中选ਆ滑坡中轴的横断面，ণѪK46+900Ѫ建模对象˄മ5-1˅，因Ѫ滑坡中轴的横断面最能体⧠整体边坡的ਈ形破ൿ模式，ާᴹԓ表性，作Ѫ建模对象使࠶析结᷌更能体⧠整体边坡的ਈ形䎻势ǃਇ力情ߥ等指标，更ާᴹ说服力DŽമ中ĉѪ边坡к部含碎石粉质粘土，ĊѪᕪ风ॆ泥质砂岩，ċǃČ਼Ѫ煤系地层，⭡于煤系地层ᴹ遇水软ॆ，ᕪ度大幅度降վ的特性，Ѫ了便于软Ԧ࠶析，将煤系地层࠶Ѫє部࠶，ċѪ遇水软ॆਾᕪ度会大幅度ਈॆ的४域，ČѪ对边坡稳定性影响较小的煤系地层४域DŽ5.2.1.2模型的建立在GTS软Ԧ中建立模型需要ԕл几个↕骤˖ 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅱ1页ഴ5-1建模ഴѰKⅡ6+左00处横断面Fig.5-1modelingdi与g速与mofKⅡ6+左00˄1˅ṩ据已ᴹ的边坡的横断面മ，选ਆа个ި型的横断面，将横断面∄例尺恢复到1:1，并Ѫ横断面മ设立边界，形ᡀа个封䰝的മ形DŽ˄2˅ṩ据⧠场勘查和钻孔资料，确立边坡中各地层的ս置和展ᐳ情ߥ，Ѫ横断面划࠶地层界线DŽ结ਸ岩石的各亩物理性质资料和ᇎ验结᷌，确定࠶析ᡰ用的岩石的参数值，如表5-1DŽ特别需要说明的是，煤系地层在饱水ਾ的ᣇ࢚ᕪ度指标ᡰ使用的参数值Ѫᵜ文通䗷৽算法得出的数值DŽ将AutoCAD建立好的ᒣ面മ形导入GTS软Ԧ，对н਼地层赋予相ᓄ的参数值，然ਾ对മ形进㹼网络划࠶DŽ网络划࠶使用循⧟网络法，类型Ѫ四边形，并ф生ᡀ中间节点DŽ对ĉǃĊǃċ层的㓶ॆ系数Ѫ0.6，Č层的㓶ॆ系数Ѫ1DŽ˄3˅设置边界条Ԧ和水ս线等相ޣ指标，䘉Ӌ都ᆼᡀਾ，Ҽ维边坡建立ᆼᡀDŽ˄4˅对建立好的模型进㹼࠶析计算DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅱ2页表5-1模型ᡶ使用的岩石力学参数表T与ble5-1the速ockmech与nic造p与速与mete速造ᣇ࢚ᕪ度ᕩ性模⋺䟽度地层਽〠䟿ᶮ˄kN/m3˅c˄kPa˅Φ˄°˅˄MPa˅∄含碎石粉19.71011100.3质粘土泥质砂岩21.324181000.25煤系地层20.01214800.36(遇水)煤系地层25.22105119000.365.2.2模型࠼析⭡于䈕边坡ᡰ研究的䟽点是煤系地层对边坡的影响，煤系地层在遇水ਾᣇ࢚ᕪ度ਈॆ剧烈，边坡稳定性ҏ䲿ѻ改ਈDŽᡰԕ对䈕边坡在自然条Ԧл和降雨条Ԧл煤系地层遇水的情ߥл࠶别进㹼࠶析DŽ5.2.2.1自然条件下的模型࠼析在自然条Ԧл，Ѫ了划࠶网格方便，将模型മ5-1中的ċǃČ部࠶进㹼ਸ并DŽ࠶析结᷌如л˄മ5-2㠣5-7˅˖ഴ5-2x方向位移ഴ5-Ⅰy方向位移Fig.5-2DXFig.5-ⅠD分 西南科技大学硕士研究生学位论文第ⅡⅠ页ഴ5-Ⅱxx方向二维单元应变ഴ5-5yy方向二维单元应变Fig.5-ⅡEXXFig.5-5E分分ഴ5-6xx方向二维单元应力ഴ5-7yy方向二维单元应力Fig.5-6SXXFig.5-7S分分计算结᷌表明˖˄1˅边坡开挖坡脚，形ᡀ临空面，在没ᴹ进㹼支ᣔ的情ߥл，ަᆹ全系数Ѫ1.28DŽ虽然ᆹ全系数大于1，但是对于ᐕ程而言，边坡的ᆹ全系数а般要大于1.3才能确保边坡的稳定DŽ˄2˅⭡മ5-2ǃ5-3的方向ս移മ中ਟԕ看出，边坡的全风ॆ泥质砂岩在靠䘁临空面处10m的㤳围内ᆈ在ս移的迹象DŽ˄3˅⭡മ5-4ǃ5-5的单ᓄਈമ中ਟԕ看出，⭡于边坡煤系地层к部的岩土体处于全-ᕪ风ॆ状态，岩体破碎，ᡰԕ容易形ᡀ圆弧状的Ո势滑ࣘ面DŽ˄4˅Ӿᓄ力മ5-6ǃ5-7中ਟԕ看出，边坡的ᓄ力࠶ᐳ在边坡表面，集中于临空面DŽ总体来说，䈕边坡↔时处于较Ѫ稳定的状态，表层ᶮ散的岩土体ᴹ向л滑移的䎻势DŽ但是通䗷在坡脚设立挡土墙，坡体к进㹼土体压ᇎǃ植草ԕ৺排水等᧚施ਟ良好的改善边坡的稳定情ߥ，使䈕边坡稳定DŽ5.2.2.2降雨条件下的模型࠼析在降雨条Ԧл，Ѫ了体⧠煤系地层遇水ਾ物理特性ਈॆ剧烈对边坡的影 西南科技大学硕士研究生学位论文第ⅡⅡ页响，模型采用മ5-1的模式DŽ࠶析结᷌如л˄മ5-8㠣5-13˅˖ഴ5-工x方向位移ഴ5-左y方向位移Fig.5-工DXFig.5-左D分ഴ5-10xx方向二维单元应变ഴ5-11yy方向二维单元应变Fig.5-10EXXFig.5-11E分分ഴ5-12xx方向二维单元应力ഴ5-1Ⅰyy方向二维单元应力Fig.5-12SXXFig.5-1ⅠS分分计算结᷌表明˖˄1˅在降雨条Ԧл，边坡稳定性大幅度降վ，ᆹ全系数⭡原来的1.28降㠣0.8，边坡处于н稳定状态DŽ˄2˅⭡方向ս移മ5-8ǃ5-9ਟԕ很明显的看到，о边坡处于自然状态лᴹ着明显的н਼DŽ⭡于煤系地层ᣇ࢚指标的л降，煤系地层к部岩土体⭡局 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅱ5页部的小ս移扩大到了整体都ᴹ着明显的滑移迹象DŽ软Ԧ模拟出的边坡发生滑ࣘ的ս移情ߥоᇎ䱵边坡滑ࣘ的情ߥ相吻ਸDŽ˄3˅Ҽ维单ᓄਈമ5-10ǃ5-11中，ċ层煤系地层遇水软ॆਾਇк部岩土体的ᥔ压ਈ形，使得к部岩土体处于н稳定状态，Ո势滑ࣘ面⭡自然状态л的圆弧面ਈѪᒣ面DŽ˄4˅单ᓄ力മ5-12ǃ5-13中ਟԕ看出，煤系地层к部的岩土体整体ᓄ力指向坡外DŽ在降雨的情ߥл，边坡处于н稳定的状态，煤系地层к部整体岩土体ᆈ在着向л滑的䎻势，⭡于л滑岩土体体〟大，л滑力大，按照䈕边坡原设计在坡脚设置挡土墙是无法᢯ਇտ滑体的᧘力的DŽ5.3小结通䗷MIDASGTS软Ԧ对䈕边坡在自然条Ԧл和降雨条Ԧл的࠶析，ਟԕ得出水对䈕边坡的稳定性ᴹ着нਟ忽视的影响DŽ而水影响边坡稳定性的ޣ键就是在煤系地层DŽ⭡文中对煤系地层的饱水ᇎ验，ަ在遇水ਾ发生泥ॆ⧠象，ᣇ࢚ᕪ度会在短时间内大幅度降վ，使煤系地层к部岩土体失去支撑，沿ӗ状ᒣ面向л滑ࣘDŽ在自然条Ԧл，边坡开挖ਾ，边坡处于“л⺜к软”的状态，к部的全-ᕪ风ॆ泥质砂岩和夹碎石粘土ᓄ力集中在临空面处，形ᡀа个圆弧形的滑ࣘ面，处于н稳定状态的岩土体规模较小DŽ而在降雨条Ԧл，雨水通䗷边坡к部ᶮ散的岩土体空隙л渗，使л部煤系地层о水相ӂ作用，发生软ॆ，丧失ᣇ࢚ᕪ度DŽ↔时边坡⭡“л⺜к软”的状态在短时间内转ਈѪ“л软к⺜”的状态DŽ煤系地层к部岩土体向лᥔ压的਼时整体沿煤系地层层面向л滑移，ӗ生很大的л滑力DŽ结᷌о⧠场ᇎ䱵勘查结᷌相符ਸ，边坡滑ࣘਾ，ਾ缘出⧠䭉落ൾ，在前缘形ᡀ扇形DŽ䈕边坡к部ᴹ多处民ᡯ和а条਼ᶁޜ路，ᵜ文在利用GTS软Ԧ进㹼建模时，是没ᴹ考虑к部䱴࣐荷载的DŽᡰԕ࠶析出的边坡ᆹ全系数ᓄ∄ᇎ䱵边坡的ᆹ全系数要高DŽ਼时值得引起䟽视的是，ᵜ文进㹼建模࠶析时ᡰ采用的滑ࣘ带的ᣇ࢚参数是利用৽算法ᡰ得出的，因Ѫ৽算法得出的ᣇ࢚参数更࣐䍤䘁于边坡处于极限ᒣ衡状态时的状态DŽ而⭡于煤系地层在遇水前ਾ差别很大 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅱ6页的特性，在ᐕ程⍫ࣘ中，很容易在算边坡稳定性时把䈕地层的ᣇ࢚参数ਆ得䗷大，或者直接使用⭡钻孔ਆ出的ṧᵜ的ᇎ验参数，Ӿ而在ѻਾ的边坡支ᣔ设计时做出䭉误的判断，使得支ᣔ设计并нਸ理DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅱ7页6K46段边坡治理方案建议K46+830～K46+980ᐖ侧边坡原设计࠶Ѫє㓗，第а㓗Ѫ⍶砌石挡墙，第Ҽ㓗Ѫ窗式ᣔ面墙，坡率Ѫ1:0.75DŽ⭡于在边坡设计时，忽视了煤系地层对边坡稳定性的作用DŽ䈕边坡在施ᐕ阶段，开挖坡脚，形ᡀ临空面，煤系地层出露，最㓸导㠤边坡失稳，向л滑移DŽ原设计中，窗式ᣔ面墙ѫ要ԕ坡面䱢ᣔѪѫ，⍶砌石挡墙ᰘ在阻挡坡体表层的岩土体л滑，є者并н能对边坡ӗ生ᴹ效的ᣇ滑作用DŽণ使在施ᐕᆼᡀѻਾ，䈕边坡会ӽ处于н稳定的状态DŽᡰԕ，必享对䈕边坡进㹼治理，䟽ᯠ设计支ᣔ方案，䱢→边坡滑ࣘ㤳围的扩大，发生Ҽ⅑л滑DŽ首，对常㿱的边坡䱢ᣔ᧚施的类型৺ަ特点ǃ适用㤳围进㹼࠶析˄表6-1˅，ԕ便选ਆᴹ效的支ᣔ᧚施DŽ表6-1常见边坡防护措施类型的特点及适用范围T与ble6-1thefe与tu速e造与nd造copeof与pplic与tion与bout造lopep速otectionme与造u速e造支ᣔ᧚施特点适用㤳围类型䱢→坡面ߢࡧ，提高边坡表面ᣇ风ॆ能土质边坡৺易被风ॆ的岩质边坡面植草力，਼时ާᴹ美ॆ边坡作用坡н负ᣵަ他荷载，䱢→雨水对坡体表面ߢ土质ǃ岩质边坡DŽ常о植草ǃ䭊骨架ࡧ作用的破ൿ杆等支ᣔ结ਸ使用ᤲ网喷⍶䱢→坡面的风ॆǃ剥蚀等作用，н美㿲用于岩质边坡埋深较⍵，负ᣵѫࣘ土压力，䱢→坡面小᢯ᣵ较小的边坡л滑力，常оަ挡墙㤳围岩土体的л滑他᧚施结ਸ使用土方䟿小，施ᐕ需ᴹ配套机Ỡ设备，ᐕ期适用于⍵层ǃ中厚层的滑坡，或ᣇ滑桩短者н稳定状态的边坡ާᴹ很高的ᣇ拉ᕪ度，能ᴹ效的弥补岩土适用于对䭊固力要求н高ǃ⍵层䭊杆体的ᣇ拉ᕪ度վ的缺䲧，਼时ᡀᵜվ，易滑ࣘ面的边坡于ᇎ施，美㿲等Ո点预ᓄ力䭊䭊固能力ᕪ，预施࣐的ᓄ力提供了很好的适用于对䭊固力要求高，深层滑索ᣇ拉ᕪ度，但ᴹᡀᵜ高，操作复ᵲ等缺点ࣘ面的边坡 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅱ工页䪸对䈕边坡，首ਟԕ确定的是需要将边坡的坡率᭮缓DŽṩ据煤系地层的特点，ᖃ煤系地层厚度н大时，边坡的坡率ᓄ在1:1～1:1.25，而ᖃ煤系地层厚度较大时，边坡的坡率ᓄ在1:1.25～1.5DŽṩ据边坡滑ࣘ带ਾ缘的ս置情ߥ，支ᣔ㤳围ᓄᖃ超䗷ਾ缘的ս置，ԕ保证边坡整体的稳定性DŽᡰԕ，䈕段边坡的坡率ᓄ⭡原设计的1:0.75᭮缓㠣1:1.5，᭮缓ਾ的边坡ок部਼ᶁ路相接，䘉ṧҏᴹ效的䱢→了滑ࣘ前雨水集中对਼аս置的ߢࡧ和л渗DŽޣ于ᣇ滑᧚施，ѫ要ਟ࠶Ѫє个方向˖ѫࣘᣇ滑о被ࣘᣇ滑DŽ对于大部࠶边坡支ᣔ᧚施，ѫࣘᣇ滑ѫ要ԕ预ᓄ力䭊索Ѫѫ，被ࣘᣇ滑ѫ要ԕ挡墙ǃᣇ滑桩ǃ䭊杆等ѪѫDŽᡰԕ，䈕段边坡的ᣇ滑᧚施ѫ要ਟ࠶Ѫє个方案˖˄1˅预ᓄ力䭊索Ѫѫ的ѫࣘᣇ滑᧚施DŽ⭡于边坡滑体的厚度较大，䭊杆支ᣔ无法达到很好的效᷌时，ਟԕ选ਆ预ᓄ力䭊索的ᣇ滑᧚施DŽᖃ煤系地层较薄，而煤系地层л覆ᆈ在着较好的岩层时，ਟԕѪ䭊索提供良好的䭊固段DŽ而ᵜ文ᡰ研究边坡л覆煤系地层厚度较大，ަᕪ度ਇ水的影响ਈॆ剧烈，ᖃ地л水丰富时，孔壁无法提供较高的粘结ᕪ度，ᡰԕ䭊索提供的ᣇᤄ力较վ，预ᓄ力损失较大DŽ而预ᓄ力䭊索采用Ҽ⅑劈裂注⍶ᢰ术，ਟԕᴹ效的解ߣަᣇᤄ力较վ䘉а䰞仈，明显提高䭊固段的ᣇ࢚ᕪ度DŽᡰԕ䈕方案采用Ҽ⅑劈裂注⍶ᢰ术的预ᓄ力䭊索，边坡坡脚使用挡墙予ԕ辅ࣙDŽ˄2˅ᣇ滑桩Ѫѫ的被ࣘᣇ滑᧚施DŽ用于边坡坡脚处，使ᣇ滑桩插入л部力学ᕪ度较高的地层中，ԕᒣ衡边坡滑ࣘ体的᧘力，使边坡保ᤱ稳定DŽᖃ䈕边坡л部采用ਟᒣ衡滑ࣘ提᧘力的ᣇ滑桩ਾ，ਟ䪸对煤系地层ਇ水影响剧烈䘉а特点，在边坡坡面进㹼࣐ᕪ排水，䱢→大䟿л渗的支ᣔ设计DŽ结ਸ坡面䱢ᣔ᧚施的特点，ਟ采用支撑渗沟骨架对坡体进㹼支ᣔ，Ӿ而提高边坡支ᣔਾ的稳定性DŽ综ਸ䘉є个支ᣔ方案，预ᓄ力䭊索和Ҽ⅑劈裂注⍶ᢰ术虽然ਟԕ对边坡提供很好的ᣇ拉ᕪ度，但是ᆈ在ᡀᵜ高，ф操作复ᵲ的䰞仈DŽ相∄较而言，ᣇ滑桩ާᴹ土方䟿小，ᐕ期短，操作较Ѫ简单的特点，并ф支撑渗沟骨架ਟԕᴹ效的䱢→雨水л渗使煤系地层发生软ॆ，ᣇ࢚ᕪ度迅䙏降վDŽѪ了䱢→ᵜ文ᡰ研究的边坡再⅑发生滑ࣘ，需要尽快对边坡进㹼治理，ᡰԕԕᣇ滑桩Ѫѫ，坡面采用支撑渗沟骨架的治理方式更Ѫᚠᖃ，ᇎ䱵DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅱ左页结论䲿着ഭ民㓿济的飞䙏发展，ᡁഭ道路ᐕ程建设达到了前ᡰᵚᴹ的高峰DŽ⭡于ᡁഭ是а个多山的ഭ家，尤ަ是在西南地४，在ޜ路等ᐕ程建设中нਟ避免的要对岩土体进㹼开挖，䲿ѻ大䟿的边坡稳定性䰞仈н断出⧠DŽ大䟿资料表明，在䍥ᐎ地४，含煤系地层路堑边坡失稳⧠象Პ遍ᆈ在，很多情ߥл是亪层缓倾角的边坡DŽ究ަ原因，并н是含煤系地层的边坡难于治理，而是⭡于人们对煤系地层的н了解和疏忽，Ӿ而对边坡进㹼了нਸ理的支ᣔ设计和施ᐕ方式DŽᵜ文ԕ夏蓉高䙏第7ਸ਼段K46+830～K46+980ᐖ侧边坡Ѫ研究对象，䈕边坡在开挖出露临空面ਾ，在а⅑降雨时发生了滑坡DŽ䪸对䈕边坡，通䗷ᇎ地勘察和相ޣ资料查阅，对䈕边坡४域内的ᐕ程地质条Ԧ和稳定性影响因素进㹼深入࠶析，再通䗷৽算法计算出边坡发生滑ࣘ时滑ࣘ带ᇎ䱵的ᣇ࢚参数，将煤系地层的特性⭡宏㿲进㹼ާ体ॆDŽ结ਸ⧠ԓᯠᢰ术，利用MIDASGTS软Ԧ对䈕边坡的稳定性进㹼࠶析研究，并对ѻ前初↕得出的结论进㹼ঠ证DŽ最ਾ，对䈕边坡的治理方案提出建䇞DŽᵜ文ᡰ得出的ѫ要结论如л˖˄1˅通䗷室内试验结᷌表明˖⭡炭质泥岩组ᡀ的煤系地层中含ᴹ蒙脱石等亲水矿物DŽ并фᖃ煤系地层在出露于大气中时，会࣐䙏ަॆ学风ॆ作用，使ަ亲水矿物含䟿к升，使ѻ更࣐亲水DŽ在自然状态л，煤系地层的力学ᕪ度较好，䲿着饱水时间的增长，煤系地层的摩擦系数о饱水时间ǃ含水率呈а定的线性ޣ系，哿聚力о饱水时间ǃ含水率呈指数函数ޣ系DŽ总体来说，煤系地层在遇水ਾ⭡于ަ含ᴹ亲水矿物的原因，短时间内ަᣇ࢚ᕪ度大幅度л降，⭡“⺜”ਈѪ“软”DŽ˄2˅通䗷⧠场ᇎ地调查和室内试验结᷌得出，影响䈕段边坡稳定性的因素是⭡地层岩性ǃ自然因素ǃ人Ѫ因素等ޡ਼ߣ定的DŽ首，是人Ѫ因素DŽ对煤系地层н够䟽视，做出了нਸ理的支ᣔ设计DŽ施ᐕ时煤系地层出露，没ᴹ৺时的采ਆ相ᓄ的᧚施，使ѻ长时间暴露在大气中DŽަ⅑，煤系地层是䈕边坡发生滑ࣘ的᧗ࡦ因素，⭡于ަ容易ਇ风ॆ影响，而ф遇水ਾ发生泥ॆ⧠象，丧失ᣇ࢚ᕪ度，使煤系地层к部岩土体向л滑移DŽ最ਾ，自然因素中，除了风ॆ作用，水是引起䈕边坡失稳的诱发因素，降雨时，水沿着煤系地层к部ᕪ风ॆ岩土体的空隙л渗，о煤系地层相ӂ作用，使边坡失稳DŽ˄3˅结ਸ含煤系地层边坡的破ൿ模式相ޣ资料，总结ަ破ൿ模式ਟ࠶Ѫ 西南科技大学硕士研究生学位论文第50页单ᒣ面滑ࣘǃ圆弧滑ࣘǃ圆弧-ᒣ面滑ࣘǃৼᒣ面滑ࣘDŽ结ਸ对䈕边坡的ᇎ地勘察，煤系地层中ਇ风ॆǃ水影响大的部࠶䘁似于软弱层，ᡰԕ确定䈕边坡的破ൿ模式Ѫ单ᒣ面滑ࣘ，滑ࣘ面Ѫ煤系地层ок部岩土体界面处DŽ˄4˅将边坡䘈原Ѫ滑ࣘ前的状态，在确定䈕边坡符ਸ极限ᒣ衡理论条Ԧਾ，利用৽算法对䈕边坡滑ࣘ面的ᣇ࢚ᕪ度参数值进㹼计算，得出哿聚力c=12.1kPa，内摩擦角φ=14.3°DŽ结ਸѻ前室内物理力学ᇎ验，ਟԕ得出，煤系地层通䗷风ॆ作用ਾо水的作用更࣐࠶，ަᣇ࢚ᕪ度参数进а↕降վ，৽算法计算出的参数值更࣐䍤䘁䈕边坡发生滑ࣘ时滑ࣘ面的参数DŽᡰԕ，ᖃ边坡开挖，煤系地层出露ਾ，遇到降雨ཙ气，边坡会在短时间内失稳，发生滑ࣘDŽ਼时，䈕计算结᷌Ѫ䍥ᐎ省㓷金地४内煤系地层的ᣇ࢚参数ਆ值提供参考DŽ˄5˅通䗷MIDASGTS软Ԧ对䈕边坡在自然状态л和降雨条Ԧл࠶别进㹼建模，对ަս移ǃᓄ力ǃᓄਈ的Ӂമ进㹼࠶析得出˖ᖃ煤系地层遇水ਾ，ަᆹ全系数⭡1.28降㠣0.8，边坡状态⭡“к软л⺜”的状态转ਈѪ“к⺜л软”，Ո势滑ࣘ面⭡泥质砂岩地层中的局部圆弧滑ࣘਈѪ沿煤系地层的ᒣ面滑ࣘ，失稳㤳围⭡局部扩大到了煤系地层к部整体DŽ˄6˅䪸对䈕边坡的特点，对ަ治理方案提供建䇞˖将边坡᭮缓㠣1:1.5，⭡于ᣇ滑桩ާᴹ土方䟿小ǃᐕ期短等特点，ᡰԕ䈕边坡ѫ要采用ԕᣇ滑桩Ѫѫ的被ࣘᣇ滑᧚施，਼时ṩ据煤系地层ਇ水影响巨大䘉а特点，在坡面的支ᣔ中要着䟽排水࣏能，采用支撑渗沟骨架对坡体进㹼支ᣔ，最㓸使边坡稳定DŽ在䍥ᐎ省的ޜ路ᐕ程建设中，煤系地层大䟿ᆈ在，边坡开挖出露煤系地层在降雨时边坡发生滑塌的һ例屡㿱н鲜DŽ并н是因Ѫ䈕类地层的边坡难于治理，而是⭡于人们对煤系地层了解的н䘿彻，Ӿ而做出了䭉误的判断DŽ尤ަ类似ᵜ论文ᡰ䇘论的含煤系地层的缓倾角亪层边坡，䘉类边坡看к去较Ѫ稳定，而фн属于高边坡的㤳畴，煤系地层在自然条Ԧл力学ᕪ度很高，导㠤人们对边坡进㹼了常规的支ᣔ，最㓸发生滑坡灾害DŽᵜ论文着䟽䇘论ޜ路ᐕ程中的а处煤系地层路堑边坡，ᰘ在Āԕ小㿱大ā，引起人们对煤系地层的了解ǃ对䈕类边坡的䟽视，Ӿ而避免⭡䘉类边坡滑塌䙐ᡀ的人类䍒ӗǃ生命的伤害DŽ 西南科技大学硕士研究生学位论文第51页致谢ᵜ论文是在ᡁ的导师陈ᔧ方教授的悉心指导лᆼᡀ的，陈老师渊博的知识，ѕ谨的治学态度，㕌密的科研作风ԕ৺对һъ勇于开ᤃ的精⾎时刻激励着ᡁ，䇙ᡁਇ益㓸身DŽ在ᵜ论文的选仈ǃ研究内容的确定ǃާ体ᢰ术路线的ᇎ施ԕ৺论文章节的ᆹ排ǃ文ᆇ的表达等，陈老师㔉予了无⿱的帮ࣙ和指导，并提出了ᇍ䍥的意㿱，Ѫ论文的亪利ᆼᡀ奠定了牢固的ส础DŽ并ф，陈老师аэн苟的治学态度ǃ深厚而广博的知识ǃ洒脱的处һ作风都深深的感染了ᡁDŽ在↔向他表示衷心的感谢！感谢西南科ᢰ大学⧟境о资源学䲒的老师们˖陈ޤ长老师ǃᵾ虎杰老师ǃࡈ岁海老师ǃ高德᭯老师ǃ易发ᡀ老师ǃ崔春龙老师ǃ陈慧老师ǃб明涛老师等，感谢他们йᒤ来㔉予ᡁ的帮ࣙ和指导！感谢ᡁ的师˄姐˅师ᕏ˄妹˅和ᡁ਼窗йᒤ的਼学，感谢他们在硕士学Ґ期间对ᡁ学Ґ和生⍫к的ޣ心和帮ࣙDŽ特别感谢ᡁ的父母，是他们㔉了ᡁ全力支ᤱǃ理解和默默的奉献，使ᡁ得ԕ亪利ᆼᡀ学ъDŽ再⅑感谢ᡰᴹ支ᤱᡁǃ鼓励ᡁ和帮ࣙᡁ的老师ǃ家人ǃ朋৻ǃ਼学，↓是因Ѫ你们的ޣ心和帮ࣙ才Ԕᡁ的论文如期亪利的ᆼᡀDŽ最ਾ向参оᡁ论文评阅和答辩的各սу家表示衷心的感谢，感谢您对ᡁ论文提出的ᇍ䍥意㿱和评ԧ，⾍大家身体健康ǃ万һ如意！ 西南科技大学硕士研究生学位论文第52页参考文献[1]周Ӗ唐，任志ॾ，䍩维水，杨坤ॾ．ޜ路高边坡的稳定性࠶析о处理方法[J]．昆明理ᐕ大学ᣕ(理ᐕ版)，2005，30(1)˖48-51[2]ᕐ玉⚟．FLAC3D在岩质边坡稳定性࠶析中的ᓄ用[J]．路สᐕ程，2008，(6)˖164-165[3]王ᆈ玉，王思敬．边坡模型振ࣘ试验研究[A]．े京˖科学出版社，1987[4]洪海春，徐卫ӊ．地震作用л岩质边坡稳定性࠶析综述[J]．岩石力学оᐕ程学ᣕ，2005，(增刊)˖4827-4834[5]ᕐ悼，王士ཙ，王ޠ生．ᐕ程地质࠶析原理[M]．े京˖地质出版社，1994．[6]ᕐ玉军，ࡈ谊ᒣ．层状岩体ᣇ࢚ᕪ度的方向性৺࢚࠷破ൿ面的确定[J]．岩土力学，2001，22(3)˖254-257[7]芮勇勤，䍪春宁，王惠勇，等.层状边坡渐进破裂о失稳䗷程数值模拟探䇘[J]．长沙交通学䲒学ᣕ，2002，18(3)˖8-12[8]黄永林，顾小宁．层状块体结构岩坡崩塌䗷程的数值模拟[T]．水文地质ᐕ程地质，2002，(3)˖10-13[9]耿大ᯠ，杨林德．层状岩体的力学特性৺数值模拟࠶析[J]，地л空间，2003，23(4)˖380-383[10]庞声宽．䲑倾亪向边坡ਈ形破ൿ机理৺整治᧚施[J]．人民珠江，1994，(2)˖20-24[11]杨明ᡀ，郑仆人．ส于极限ᒣ衡理论的局部最小ᆹ全系数法[J]．岩土ᐕ程学ᣕ，2002，(5)˖600-604[12]程ь幸，ࡈ大ᆹ，б恩保，等．৽倾岩质边坡ਈ形特ᖱ的й维数值模拟研究——ԕ龙滩水电站ᐕ程边坡Ѫ例进㹼й维ਈ形特ᖱ࠶析[J]，ᐕ程地质学ᣕ，2005，13(2)˖222-226[13]霍克，ᐳ䴧．岩石边坡ᐕ程[M]．े京˖ߦ金ᐕъ出版社，1983[14]杨ᔦ毅．层状裂隙岩体ᕩ塑性损伤断裂模型о岩质高边坡稳定࠶析[J]．ᐕ程力学，1993，10(3)˖133-140[15]邹ᡀ杰，庞声宽，方ᒣ德．ި型层状岩体高边坡稳定࠶析оᐕ程治理[M]．े京˖水利电力出版社，1995[16]王士ཙ，ѕ明，黄润秋．高边坡ਈ形破ൿ机ࡦ৺稳定性评ԧ[M]，ᡀ都˖西南交通大学出版社，1994[17]黄润秋，许ᕪ．৽倾向岩质边坡ਈ形破ൿ规律࠶析[M]，ᡀ都˖西南交通大学出版 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