溶蚀卸荷带特大桥主墩岸坡稳定性研究

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喀斯特地区于我国西南地区广泛分布,在喀斯特地区公路修建中常需要深切河谷大跨径桥梁建设。特大桥岸坡有高差大、坡角陡等特点,还伴有溶蚀卸荷裂隙发育。这些现象造成建设预算增加,还威胁工程安全。所以对溶蚀卸荷带特大桥岸坡稳定性分析及桥址选取分析具有重要意义。本文以正在修建的贵阳某市政特大桥为例进行分析。大桥全场1260米,桥轴线上最大高差380.2米。由于一味追求跨径最小、投资最小,加上对喀斯特地区地质环境的认识不足,也未对岸坡岩土体整体稳定性进行专题研究,以及强烈溶蚀卸荷带的发育,使得岸坡整体稳定性未能满足桥梁工程建设需求。从而改变桥墩设计位置,造成巨大的经济损失。本文通过以下内容对岸坡稳定性进行研究:(1)基于已收集地质勘察、试验及现场勘测资料,查明场区东岸岸坡岩溶分布。通过试验、现场调查等手段得到岩体的物理力学参数及三组优势结构面的分布及物理力学参数。(2)赤平投影法分析三组优势结构面与层面切割岩土体,求得被切割块体的滑塌趋势及稳定性系数,分析自然状态下岸坡的稳定性,以及放坡的合理性。通过有限元法求得荷载及卸荷裂隙控制下溶洞的稳定性。(3)选取并分析几种影响此类岸坡稳定性的因素,给出各因素影响下结构面及岸坡的力学行为,及岩体位移变化情况。选取坡角(β)、基础到裂隙水平距离(L)、裂隙到坡表水平距离(L’)、裂隙发育深度(H)四个因素进行正交试验设计,通过极差分析以及方差分析得到基础距裂隙的水平距离(L)对岸坡稳定性影响显著性最强。(4)通过对岸坡岩体RMR值的评估,运用桥基位置判定公式,求出桥墩选址最佳位置。利用UDEC离散元软件对不同工况下岸坡进行模拟,分析节理张开情况,岩体屈服点的发展,以及位移变化情况。最终得出结论,在发现原设计桥墩位置裂隙发育后,桥墩后移38m是经济合理。本文通过分析影响溶蚀卸荷带特大桥主桥墩岸坡稳定性因素,并判断其显著性。通过综合勘察手段,探明地下溶洞分布,重视结构面产状分布及强度。使用离散元数值模拟的方式对岸坡稳定性进行综合分析,最终得出结论,对溶蚀卸荷裂隙发育岸坡稳定性判断及桥基选址问题提供一定的思路。
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