浙江大学毕业答辩

研究背景随着诸永公路的建成运营，打开了楠溪江流域对外开放的大通道，改善了楠溪江流域的投资硬环境，社会经济的发展紧紧依赖着公路基础设施，因此楠溪江流域公路须满足更高的安全通行要求。近年来楠溪江流域随着农村公路及“康庄工程”的实施，形成了大量的公路边坡，边坡地质、水文地质条件复杂。在台风雨季极易发生公路边坡滑塌，台风季节楠溪江山区容易发生山体塌方，沿山公路边坡往往也发生严重塌方，对交通的正常通行造成了极大的安全威胁。据公路部门初步统计，十二五安排楠溪江流域乡道以上普通公路边坡治理达262处，处治工程量巨大，费用庞大达5.6亿元，主要针对在楠溪江流域山区公路。主要研究内容从研究背景出发，分析楠溪江流域地质情况和公路边坡的特点。从楠溪江流域公路边坡地质特征，对具体公路工程边坡滑坡成因进行分析。介绍目前国内外边坡防治方法，针对具体经典公路滑坡实例提出有效的防治方案，并进行一定的经验总结。利用数值模拟方法对该类边坡工程进行数值分析，探讨滑坡机理，并提出相关的治理措施及建议。论文组成架构绪论楠溪江流域地质概况楠溪江流域公路边坡滑坡成因分析楠溪江流域公路边坡工程治理方案楠溪江流域公路边坡数值模拟研究主要研究结论与展望绪论：1国外边坡技术沿革时间进程19世纪20世纪20年代20世纪30～40年代20世纪50年代[20世纪60年代[20世纪70年代到20世纪末21世纪之后防治措施小型滑坡采取刷方减载反压，对那些大、中型滑坡只能绕避欧美等国家就开始将岩土锚固技术应用于矿山和水利建设中开始出现利用排水措施来治理滑坡，欧美和日本已经开始应用仰斜孔群排水措施治理滑坡开始逐渐利用支挡工程，多采用抗滑挡土墙和小直径抗滑桩。国外开始出现利用大直径抗滑桩来治理滑坡如预应力锚杆抗滑桩，双排抗滑桩等。人工挖孔钻、钻孔灌注桩、冲孔灌注桩等开始在边坡支护中大量应用边坡植物防护、骨架植被护坡、圬工防护、石笼防护等支护措施。绪论：2国内边坡技术沿革时间进程20世纪50年代之前20世纪50年代起20世纪60年代中期20世纪80年代至90年代21世纪之后防治措施小型边坡基本不处理，大型边坡一般做简单处理。地表排水、截水盲沟，井点抽水等大截面挖孔钢筋混凝土抗滑桩开始逐渐利用支挡工程，多采用抗滑挡土预应力锚索加固及其与其他支护措施的结合应用开始逐渐流行。墙和小直径抗滑桩。虹吸排水，预应力锚索抗滑桩等新型支护方式国际岩土学会滑坡治理措施改变斜坡的几何形态排水措施支挡结构斜坡内部加固公路边坡防护形式坡面防护：主要作用是防止坡面冲刷、风化，减少雨水入渗和增强坡面景观效果。大致可分为植被护坡、骨架式植被护坡和封闭式护坡等三种类型。落石、崩塌防护：公路边坡防护中比较常见的病害，分镀锌铁丝网的植被护坡或骨架式生态护坡、混凝土框格骨架或主动及被动型柔性防护网技术。滑坡防护：一方面，消除和减轻地表水和地下水的危害另一方面，改善边坡岩土体的力学强度，通过一定的工程技术措施，改善边坡岩土体的力学强度，提高其抗滑力，减小滑动力。生态边坡：一般坡率缓于1：0.5的岩石坡面和喷射混凝土坡面现在基本上都可以实现绿化的效果，如土工格植草法、藤蔓植物法、喷混植生法、厚层基材法、高次团粒法等楠溪江流域地质概况地理：位于东经120°19′34″～20°59′19″北纬28°01′08″～28°36′54″。面积：2698平方公里，山地占86.32%气候：属于亚热季风气候，雨量充沛，降雨量主要集中在5～6月份的梅雨季节和7～9月份的台风暴雨期。地貌地形：地貌类型复杂,主要分山地、丘陵、平原3类，主要为山地丘陵。地势整体表现为北高南低，自西北向东南倾斜地貌类型，南部与西南部为瓯江、楠溪江冲积平原区，地势平坦。地质构造：境内大地构造位于浙东南褶皱带温州—临海坳陷区之东南部。由于境内以火山岩系为主，火山岩极为坚硬，成层性不好，故褶皱构造不明显，而断裂构造则极为发育。楠溪江流域公路边坡特点流域内90%为地质灾害易发区（如地质复杂、岩体节理发育建路开挖主要来源高边坡居多岩质边坡为主台风雨季高发滑塌强降水是外因，打破平衡公路边坡破坏照片3个典型高边坡线路位置地质特点破坏形式失稳原因工程措施41省道K103+400右侧表层覆盖残坡积土，植被发育，坡陡，裂隙发育，岩石完整性较好，风化较弱，强风化层1～2m，中等风化层2～3m，顶部有少量残坡积土层。坡体滑塌台风+暴雨上部适当削坡+3.5米以上全坡面挂高强钢丝格栅网（民房前增加预应力锚杆加固）+新开挖坡面客土喷播+排水+路面整修+围墙+小路重建白雁线K7+161右侧强～中微风化岩，岩体沿顺坡节理面崩（滑）塌，留有危岩。岩石风化较弱，岩石较破碎，强风化岩出露地表，覆盖层薄。节理发育坡体崩塌暴雨影响清理危岩+局部（预应力）锚杆加固+全坡面挂钢丝绳网+路面保修+挡墙修复淡下线K19+350左侧滑塌发后该路段边坡依然不稳定，节理发育，近直立陡坡，强中风化岩质坡体滑塌暴雨影响削坡+挂钢丝绳网+预应力锚杆加固+路面修复+路侧护栏5边坡锚杆加固数值分析建立模型：白雁线K7+161右侧的高边坡滑坡具有楠溪江流域沿线典型山区边坡的特征，因此分析其滑坡成因及其治理措施有着重要意义。数值模型以白雁线K7+161右侧的高边坡为例，对其滑坡成因及其治理措施的有效性进行数值模拟分析。模型概化为宽100米，高80米的边坡。根据实际情况分别对开挖前后及锚杆加固工况下边坡的稳定性进行分析。根据楠溪江流域沿线的典型山区边坡及其支护方式，模型分成三种情况进行边坡稳定性数值模拟分析，分别为开挖前、开挖后以及开挖后加锚杆支护的边坡。坡体主要由残坡积层、滑动体、滑动带、弱风化晶屑凝灰岩、微风化晶屑凝灰岩组成。边坡模型在边坡左侧和右侧施加固定X方向位移的边界条件在边坡底部施加固定X方向和Y方向位移的边界条件，锚杆施加100KN的锚固力，锚杆入射角为20°，锚固长度为5m。楠溪江流域沿线山区边坡的岩土体参数重度泊松比内摩擦角土体参数滑坡体滑动带残坡积层弱风化晶屑凝灰岩微风化晶屑凝灰岩（KN/m3）22.517.423.524.528.0弹性模量E（KN/m2）2.0e51.4e46.0e52.0e62.9e6泊松比u0.310.340.320.260.25粘聚力c（KPa）2231621315350内摩擦角（°）3624324043结果分析1►分别显示了开挖前、开挖后，加固后坡体的水平位移变化。可以看出，开挖后，滑坡体的水平位移明显增大。而施加锚杆加固后由于锚杆的锚固作用，将不稳定的滑坡体锚固于较稳定的土层，岩土体的抗滑力增加，相对位移减小，所以滑坡体的水平位移明显减小。结果分析2图5.10、图5-11、图5-12分别显示了开挖前、开挖后、加固后的坡体最大剪应力变化。从图5.11可以看出，开挖后最大剪应力出现在坡脚处，达到2.2MPa，坡脚出现明显的应力集中。施加锚杆加固后（图5.12），坡体内的应力有了很大的变化，土体的应力水平出现了明显的改善，坡体内没有出现明显的应力集中区，应力分布较均匀，坡脚处的应力降低为1.0MPa。原因主要是由于锚杆限制了围岩的变形,从而提高了锚固体的总体抗剪强度,改善了围岩的整体力学性能，由于锚杆的锚固作用,增强了岩土体的塑性特征,从而提高了岩体承受更大变形的能力,促使岩体由脆性向塑性转化。结果分析3图5.13、图5-14、图5.15分别显示了开挖前、开挖后、加固后的坡体应变变化。从图中可以看出，滑动带附近的应变比较大，出现了拉应变。由于开挖使坡脚处的应力水平增大，出现应力集中，所以滑坡带的拉应变有所增加（图5.14）。施加锚杆加固后，由于锚杆的锚固作用，坡体的拉应变有所减小（图5.15）。稳定性分析结论采用基于有限元的极限平衡理论分析边坡的稳定性变化，得出开挖前、开挖后、加锚杆后的边坡稳定性系数分别为1.204，1.012和1.211。显示坡脚的开挖会使边坡稳定性降低，不及时采取支护措施，坡体将失去稳定。楠溪江流域的典型山区边坡即由残坡积层和弱微风化层组成的类土质边坡采取锚杆加固措施是有效的。而开挖后若采取锚杆加固措施后，边坡稳定性有了明显的提高。楠溪江流域公路建设时开挖坡脚土体会造成坡脚处应力增大，剪应变增加，从而有可能导致坡体失稳。因此楠溪江流域沿线山区公路建设时应尽量避免开挖坡脚，或者应先进行有效的坡体支护后再开挖。楠溪江流域山区公路边坡防治措施主要采取预应力锚杆加固再加上排水，清危，挂网等辅助措施的支护方式是有效的，可以明显提高坡体稳定性。从上述的数值模拟分析还可以发现，锚固措施可以有效的提高坡体稳定性。结论与展望结论边坡主要是由残坡积层和弱微风化层组成，揭露岩石多属于典型的晶屑凝灰岩，这类岩石受雨水浸泡后或低温冰冻则易风化、崩落，强度会显著降低，坡体稳定性较差，此类型占有很高比例。楠溪江流域公路的不良工程地质体主要为高填深挖路段边坡,主要是高边坡。楠溪江流域公路沿线的类岩质边坡有其鲜明的特点，因此其边坡的治理措施有着很多的相似之处。通过数值模拟分析和极限平衡稳定性综合分析后，得出预应力锚杆加固是提高边坡稳定性的有效措施。楠溪江流域公路边坡治理通常做法上部坡面卸载清理坡面稳固整个坡面锚喷加固坡面排水安全防护网(如必要)边坡复绿