土与全、强风化岩石的双元边坡整体稳定性研究

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国内土岩双元边坡整体破坏模式研究较少,尚未明确土岩双元边坡整体稳定破坏模式,实际工程大多依据基坑规范完成此类设计,与现有理论研究和工程认知存在明显差别。为探究济南地区土岩双元边坡整体稳定性分析方法,基于同课题组相同地质条件下的研究,将五种不同地层下的破坏模式归纳为三种,采用理论和数值分析方法,获得如下有益成果,可供同类工程参考。(1)基于土与全风化岩石边坡整体圆弧滑动模式,分析坡率及土层与岩层比例对滑移面坡顶开裂点及安全系数的影响,提出滑移面坡顶开裂点位置拟合公式。结果表明:水平积分模型得出的安全系数略小于竖直积分模型,解析解得出的安全系数小于有限元法;固定边坡高度,土层越厚,边坡就越不稳定;坡率越小,安全系数越大。(2)针对小坡率土与强风化岩双元边坡圆弧-平面整体破坏模式,明确了土与强风化岩双元边坡稳定系数解析解,并针对瑞典条分法需指定滑动面的前提条件,选取济南土与强风化岩边坡典型案例,使用滑移线场法推导边坡的临界滑移面,运用matlab软件分析边坡的应力场,得到了边坡临界滑移线解析解并分析了临界滑移线的影响因素。结果表明:水平积分模型得出的安全系数略小于竖直积分模型,解析解小于有限元法安全系数,解析解是偏于安全的结果;有限元网格划分尺寸对临界滑移线基本没有影响,改变matlab搜索程序的步长只对滑移线下端有一些影响,对临界滑移线的总体形态影响不大。(3)对于坡率大于临界坡率的土与强风化岩双元边坡,强风化岩会发生破坏,破坏模式为圆弧-平面-斜平面破坏模式。选取开挖深度为12-24米,研究不同的坡率下强风化岩破坏体的大小。结果表明:当强风化岩厚度超过边坡高度一半时,强风化岩一定会发生破坏;坡率越临近临界坡率,破坏体深度越小;相同边坡高度,强风化岩厚度占比越大,临界坡率越小;强风化岩厚度占比相同时,开挖深度越大,相应临界坡率越小。
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