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1、公路與汽運總第158期Highways&AutomotiveApplications153山區(qū)高速公路順層巖質邊坡開挖過程模型試驗*曾堅，李振存。，郭昕，張銳，李念(1．長沙理工大學交通運輸工程學院，湖南長沙410004；2．深圳高速工程顧問有限公司，廣東深圳518034；3．長沙理工大學公路工程省部共建教育部重點實驗室，湖南長沙410004)摘要：針對湖南某高速公路順層巖質高邊坡，以相似理論為基礎，采用砼板模擬巖層、黏土模擬結構面，進行邊坡開挖室內模型試驗，探討邊坡開挖過程中坡內位移和應力變化規(guī)律。結果表明，順層巖質邊坡在開挖過程中應力變化比較復雜，無明顯規(guī)律；開挖過程中坡
2、體內位移隨著開挖坡頂位移有明顯峰值現象，即在開挖過后1d基本穩(wěn)定，但開挖到第7層時坡體內位移發(fā)生突變。關鍵詞：公路}順層巖質邊坡；室內模型試驗；變形與應力變化規(guī)律；相似理論中圖分類號：U416．1文獻標志碼：A文章編號：1671—2668(2013)05—0153—03順層巖質邊坡的破壞與失穩(wěn)是目前巖土工程重厚～厚層狀。強風化層巖質較軟，巖體極易破碎，厚大災害之一，研究其破壞機制、破壞類型以及穩(wěn)定性0．O～1．2m；中風化層巖質較堅硬，巖體破碎，厚具有現實意義。以往一般采用剛體極限平衡法進行0．O～1．9m；微風化層巖質較堅硬，節(jié)理裂隙不發(fā)分析，其中剛體極限平衡法對不同類型的
3、邊坡破壞育，巖體較完整，巖芯多呈柱狀，少量呈短柱狀、碎塊型式進行假設，它建立在豐富的工程經驗的基礎上，狀，厚度大。巖層產狀為320。12?！?5。，左邊坡為抽象出簡化的力學模型。朱晗迓等運用特殊函數理順向坡，巖層產狀對邊坡穩(wěn)定性不利。選取KI5+論對順傾向層狀巖質邊坡進行分析，得出各層巖體225斷面作為試驗對象，邊坡高度均在10m以上，潰曲曲線的理論公式，并對邊坡潰曲破壞的破壞位最高處超過30m。邊坡采用分級開挖，每級邊坡高置以及臨界坡長進行了求解；鄧榮貴等結合渝懷(重度為10m，第一級坡率為1：1，以上各級坡率均為慶一懷化)鐵路工程實例，并參考一般順層邊坡的結1：1．25。
4、左側順層邊坡采用錨桿防護，其他采用骨構特征，對其失穩(wěn)的臨界長度進行了探討；劉小麗等架植草防護，左側坡頂設置截水溝。邊坡橫斷面結結合彈性板的穩(wěn)定理論，運用能量法對緩傾角順層構如圖1所示。巖質邊坡的彎曲失穩(wěn)機制進行了探討。然而對順層一～～巖質邊坡變形機理以及開挖過程中的位移、應變變、、}、化沒有深人的研究。該文采用室內模型試驗模擬邊膳＼＼坡開挖過程，根據經典力學理論，通過對微元體的積}麥、分效應模擬大型復雜的巖土模型，研究巖土體的應、u=========r——c========力、應變關系及破壞模式，分析順層巖質邊坡開挖過圖1K15+400~480路塹邊坡典型橫斷面程的變形破壞機
5、制及發(fā)展過程。1工程概況2模型試驗方案湖南某高速公路KI5十4O0—48O石質邊坡，上2．1試驗模型制作覆蓋層厚度小，頂部分布薄層覆蓋層，主要為第四系考慮到原邊坡開挖坡度較緩，如果同比例縮放，種植土及粉質黏土，厚度為0～3m。下伏基巖為鈣將會造成模型的長、高比例失調，不利于模型試驗的泥質膠結紅砂巖，含少量礫石，礫石成分主要為石英開展。為了更好地進行邊坡模型試驗，將模型中的砂巖、石英和硅質巖，粒徑一般為0．5～1．5cm，中邊坡開挖坡率定為1：0．5，然后按照模型與原邊坡*基金項目：湖南省交通科技項目(201006)；公路工程省部共建教育部重點實驗室(長沙理工大學)開放基金資助
6、項目(k~110104)公路與汽運總第158期Highways8LAutomotiveApplications155式便可以得到各測點主應力值：月6日上午開挖至第8層完成第二級開挖。在邊坡i~1,2-ax-bay1開挖卸荷過程中，不斷記錄百分表讀數，通過分析得+4rxy(4)．．出順層巖質邊坡開挖過程中沿邊坡傾角方向位移變9一tan2口一__=蘭_-(5)化曲線(如圖6所示)。由圖6可以看出：邊坡在開0．x一挖至第7層時出現突變情況，其中最大位移出現在0．1-0"2r一—坡頂處，且在2012年11月6El上午開挖第7層時‘maX^(?6)坡頂處出現明顯張拉裂縫(如圖7所示)。
7、式中：代表大主應力的方向角，即O。方向線與大主應力的夾角(自O。方向線沿順時針方向時為負，沿逆時針方向時為正)。童：由此可以把試驗所測應變轉化為開挖過程中坡彗6體內的應力值，進而得出開挖過程中坡體內應力變2化曲線(如圖5所示)。由圖5可以看出：順層巖質O邊坡開挖卸荷過程中應力變化過程比較復雜，其衰1o-3l1o_3111111-03l1一o411一o4l1—o6上午下午上午下午減有波動現象出現；開挖完成后其應力變化逐漸減日期弱，但所持續(xù)的時間較長。圖6順層巖質邊坡開挖過程中沿邊坡傾角+1_口_+3士+5
