非線性強(qiáng)度準(zhǔn)則下炭質(zhì)泥巖路塹邊坡穩(wěn)定性分析-論文.pdf

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1、第4o卷第3期湖南交通科技Vo1．40No．32014年9月HUNANCOMMUNICATIONSCIENCEANDTECHNOLOGYSep．2014文章編號：1008-844X(2014)03-OOO9—03非線性強(qiáng)度準(zhǔn)則下炭質(zhì)泥巖路塹邊坡穩(wěn)定性分析．黃靜字。黃新任(1．湖南路橋建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，湖南長沙410004；2．湖南省交通科學(xué)研究院，湖南長沙410015)摘要：炭質(zhì)泥巖屬于膨脹性軟巖，遇水易崩解，在高速公路開挖形成路塹邊坡后，容易因其軟化的時(shí)效性而使穩(wěn)定性降低，影響高速公路的安全營運(yùn)。炭質(zhì)泥巖采用Mohr—Coulomb準(zhǔn)則無法解釋其低應(yīng)力及各向異性的特性，而非

2、線性Hoek-Brown準(zhǔn)則可有效彌補(bǔ)Mohr—Cou—lomb準(zhǔn)則的不足。通過湖南省某高速公路炭質(zhì)泥巖路塹邊坡實(shí)例進(jìn)行分析，采用非線性Hoek．Brown準(zhǔn)則獲取炭質(zhì)泥巖的力學(xué)參數(shù)以及基于Slide有限元計(jì)算軟件分析路塹邊坡的穩(wěn)定性，并根據(jù)炭質(zhì)泥巖的特點(diǎn)進(jìn)行護(hù)坡設(shè)計(jì)。說明了應(yīng)用Hoek—Brown準(zhǔn)則可以較為便捷與準(zhǔn)確地進(jìn)行巖體力學(xué)參數(shù)的穩(wěn)健性取值以及穩(wěn)定性分析，同時(shí)在坡面鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索的同時(shí)在坡頂進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡，具有保障邊坡穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)及美化環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞i路塹邊坡；炭質(zhì)泥巖；穩(wěn)定性分析；Hoek-Brown準(zhǔn)則；護(hù)坡設(shè)計(jì)；Slide中圖分類號：U416．14文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

3、稱為炭質(zhì)泥巖。炭質(zhì)泥巖具有明顯的地域差異性，0引言但其具有工程性質(zhì)的共性。如易風(fēng)化：炭質(zhì)泥巖在為滿足現(xiàn)代化及經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求，不可避免地溫度、風(fēng)力及雨水等自然營力下一般易風(fēng)化、易崩高速公路網(wǎng)絡(luò)向不良工程地質(zhì)區(qū)域布展。炭質(zhì)泥巖解、軟化效應(yīng)明顯。尤其路塹邊坡因其開挖新裸露屬于膨脹性軟巖，遇水易崩解、強(qiáng)度低、水理性強(qiáng)、受的炭質(zhì)泥巖受風(fēng)化影響較大，巖性劣化速率加大，邊風(fēng)化影響明顯，炭質(zhì)泥巖的分布給高速公路的建設(shè)坡穩(wěn)定性降低。受水影響大：炭質(zhì)泥巖中含有親水及運(yùn)營安全提出了苛刻的要求。炭質(zhì)泥巖主要分布性較強(qiáng)的膨脹性巖，吸水迅速膨脹，失水收縮開裂，于廣西、湖南及重慶等地區(qū)，并呈顯著的區(qū)域差異且在

4、降雨時(shí)容易因黏性物質(zhì)起潤滑作用促進(jìn)巖塊脫性。對炭質(zhì)泥巖的研究罕見報(bào)道，主要集中于炭質(zhì)離母巖。節(jié)理裂隙發(fā)育：炭質(zhì)泥巖形成年代較久遠(yuǎn)，泥巖的飽水軟巖力學(xué)性質(zhì)?、降水人滲的穩(wěn)定性影因地質(zhì)作用混以其他物質(zhì)并呈泥化狀態(tài)，節(jié)理面發(fā)響，引、流變性質(zhì)及邊坡穩(wěn)定性、加固處理及育明顯并在開挖卸荷作用下，致使節(jié)理面張開，坡體路堤穩(wěn)定性等方面。炭質(zhì)泥巖屬于極軟巖，同時(shí)破損傷與松動(dòng)。礦物成分復(fù)雜、不易植被生長：炭質(zhì)因受工程環(huán)境及自然環(huán)境的影響，其力學(xué)性質(zhì)隨時(shí)泥巖中因含大量碳、硫等礦物而呈酸性，且植物所需間均呈非線性變化，使用Mohr．Coulomb準(zhǔn)則具有一的氮、鉀、磷等缺乏，在炭質(zhì)泥巖邊坡上鋪筑草皮一定

5、的局限性。本文基于非線性Hoek—Brown準(zhǔn)則及般難以成活，生態(tài)護(hù)坡困難。地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)GSI系統(tǒng)獲取炭質(zhì)泥巖的動(dòng)態(tài)力學(xué)參2基于GSI的Hoek—Brown準(zhǔn)則數(shù)與穩(wěn)定性系數(shù)，具有快速辨識路塹邊坡穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，為其處治方案的擬定提供理論支撐。由于巖體性質(zhì)的非連續(xù)性及具有時(shí)空效應(yīng)，因而力學(xué)參數(shù)也隨之具有不均勻性、不確定性與不連1炭質(zhì)泥巖路塹邊坡工程性質(zhì)續(xù)性，同時(shí)，因條件的制約室內(nèi)試驗(yàn)很難量測到與現(xiàn)泥巖為沉積巖，主要礦物成分為黏土礦物，屬膨場實(shí)際巖體力學(xué)參數(shù)，表現(xiàn)出顯著的差異性及隨機(jī)脹性軟巖，其抗壓強(qiáng)度一般小于25MPa。廣義的炭性；原位試驗(yàn)因不可能布設(shè)整個(gè)巖體工程范圍從而質(zhì)泥巖為灰

6、巖、砂巖、泥巖等沉積巖中含黑色炭質(zhì)即代表性不足可信度偏低且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。廣義H—B強(qiáng)收稿It期：2014—05—20作者簡介：黃靜宇(1981-)，男，工程師，主要從事路橋建設(shè)。10湖南交通科技40卷度準(zhǔn)則綜合考慮了準(zhǔn)則參數(shù)的多種影響因素，該強(qiáng)炭質(zhì)泥巖路塹邊坡的滑坡處治應(yīng)根據(jù)炭質(zhì)泥巖度準(zhǔn)則巧妙結(jié)合定性與定量分析，具有簡便及適用的工程性質(zhì)，因地制宜，綜合使用，盡量做到安全、經(jīng)等優(yōu)點(diǎn)，在巖體工程設(shè)計(jì)與科研中不斷得到驗(yàn)證及濟(jì)及環(huán)保等各項(xiàng)要求。改進(jìn)。4工程實(shí)例分析基于GSI的Hoek—Brown準(zhǔn)則是在Hoek—Brown準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上通過引人GSI系統(tǒng)后提出的u，該準(zhǔn)湖南省某高速公路全長14

7、0km，設(shè)計(jì)時(shí)速100則克服了M—C準(zhǔn)則不能解釋低應(yīng)力及各向異性性km／h，為完善區(qū)域交通系統(tǒng)，擢升地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有質(zhì)的不足，并能延用到破碎巖體，其表達(dá)式相對簡單著較大的促進(jìn)作用。該高速公路沿線婁底區(qū)域炭質(zhì)且較大程度符合工程實(shí)際，因而在巖體工程中得到泥巖分布較為普遍，炭質(zhì)泥巖風(fēng)化帶中，節(jié)理發(fā)育，廣泛應(yīng)用。其表達(dá)式為0-I=0-3+0-cf(mb×3／0-c￡含較豐富的裂隙水，在降雨作用下易發(fā)生崩塌、滑+s)。，式中：0-．、0"3分別代表巖體屈服時(shí)的最大主坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害。受亞熱