山地城市顺层岩质建筑边坡垂直开挖支护技术研究

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随着我国国民经济的快速发展,城市基本建设规模及数量逐渐扩大,使得城市建设用地越来越紧张,寸土寸金,用地紧张使得一些建设项目地块条件受限,以山城重庆来说,许多建筑依山而建,半挖半填,便形成了各种类型的建筑边坡。城市建设项目边坡经常出现无放坡开挖条件,为了有效利用紧张的建设用地,提高土地利用率,而采用垂直开挖。因此,进行边坡垂直支护技术研究就显得非常必要,既能安全、适用、经济的对边坡进行支护,又能有效合理的充分利用城市的土地资源。本文以重庆市第五人民医院迁建工程顺层岩质边坡为研究对象,进行了边坡垂直支护技术研究,运用正交试验方法和迈达斯GTS有限元数值模拟,分析了各支护参数对抗滑桩位移、道路位移和抗滑桩应力的影响情况,通过本次研究,期望可以为同类顺层岩质边坡垂直支护工程提供参考。主要成果如下:1.总结归纳了适用于顺层岩质边坡的基本支护形式有锚杆(索)支护、锚杆(索)挡墙支护、岩石锚喷支护、桩板式挡墙支护、坡率法共5类。归纳了顺层岩质边坡的概念和初步判断依据。总结了影响边坡稳定性的内外部因素有岩层层面倾角、岩体性质、岩体结构面性质、地应力、水的作用、地震作用、风华作用和各类建设活动。分析归纳了顺层岩质边坡的5种几何破坏形式(沿结构面的平面破坏、圆弧滑动破坏、楔形破坏、压溃破坏、倾倒破坏)和6类破坏机制(蠕滑—压致拉裂破坏、滑移—拉裂破坏、滑移—弯曲破坏、弯曲—拉裂破坏、层面滑移破坏、滑移—坡脚剪出破坏)。通过分析提出了顺层岩质边坡支护措施选用原则。2.拟定了两个支护方案:方案一(采用矩形桩+锚索支护,本支护方式是根据工程常规经验,考虑矩形截面桩抗滑效果优于圆形桩)和方案二(采用圆形桩+锚索支护,本支护方式考虑圆形抗滑桩可采用机械成孔)。采用迈达斯GTS各向异性&节理岩体本构模型,建立了开挖过程有限元模型,分析得出在分级开挖过程中,随着开挖深度增加桩身水平位移和道路总位移呈线性增加;方案一、方案二支护效果均能满足规范要求,结合安全、工期、造价三个方面的对比分析,对本工程而言,方案二具备显著优势,更适合工程实际,推选采用方案二。通过比选可知,方案比选的重要性,边坡工程支护应因地制宜,具体问题具体分析,不局限于常规工程经验。3.分别以抗滑桩桩顶水平位移、抗滑桩嵌固点水平位移、边坡顶道路总位移和抗滑桩最大应力作为分析评价指标,分别研究了抗滑桩直径、抗滑桩间距、锚索入射倾角和锚索在抗滑桩上的竖向间距4个因素的影响情况,研究表面:抗滑桩直径对抗滑桩桩顶水平位移的影响最大,工程中,建议首先考虑增加桩径来控制桩顶水平位移;抗滑桩直径和锚索竖向间距对抗滑桩嵌固点水平位移的影响最大,建议综合考虑这两个因素来控制抗滑桩嵌固点的水平位移;锚索入射倾角和锚索竖向间距对边坡顶道路总位移的影响最大,建议综合考虑这两个因素来控制道路总位移;抗滑桩直径和抗滑桩间距均对抗滑桩最大应力值结果具有显著影响,抗滑桩直径的影响最大,建议首先考虑增加桩径来控制抗滑桩最大应力。经综合分析4个支护参数,依托项目的抗滑桩桩径建议取值1.8m,桩间距建议取值3.5m,锚索倾角建议取10°,锚索竖向间距建议取3.5m。
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