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文档简介

山区高速公路弃渣场稳定性及关键技术控制研究随着山区高速公路的不断建设,其沿线开挖及建设产生的弃渣日益增多。山区高速公路弃渣场是公路建设过程中衍生的具有破坏性的附属工程,其失稳滑坡更是一种常见的灾害类型,对山区高速公路的安全运营和沿线的生态造成巨大的威胁。因此,对山区高速公路弃渣场稳定性及关键技术控制的研究,有重要意义。本文围绕山区高速公路弃渣土石方量大、松散性明显、工程性能差、边坡抗滑能力差、降雨易入渗等特征。运用有限元数值模拟软件MidasGTSNX二维建模、极限平衡理论、弹塑性变形理论、应力分析法、有限元强度折减法、饱和-非饱和渗流等方法,采用现场调研、试验研究、理论分析和数值模拟相结合的手段,依托云南省沾益至会泽高速公路Q-6弃渣场对山区高速公路弃渣场的稳定性及堆置优化设计展开研究,成果如下:(1)针对山区高速公路弃渣场,其基本类型可按渣体来源、选址和堆置形式进行分类。本文主要对弃渣场的堆置形式进行研究,按其堆置形式可将弃渣场分为单台阶弃渣场和多台阶弃渣场。其中单台阶包括两种基本形式,多台阶包括五种基本形式。通过对单台阶和多台阶堆置形式的弃渣场在自重工况下的分析知,多台阶整体稳定性优于单台阶,多台阶弃渣场位移变化和应变变化小于单台阶。(2)两种堆载形式根据堆载顺序的不同,从弃渣场堆置过程中安全系数平均值大小的角度,建设过程中选择顺序宜为:多台阶覆盖式>多台阶逐层堆积式>单台阶覆盖式>组合式二>多台阶压坡脚式>单台阶压坡脚式>组合式一;综合最大位移和最大应变均值,在安全系数变化不大的情况下,可将最大位移均值和最大应变均值变化较大的堆置方式的顺序降序排列:多台阶覆盖式>多台阶逐层堆积式>组合式二>单台阶覆盖式>多台阶压坡脚式>组合式一>单台阶压坡脚式。(3)在相同降雨量不同降雨历时情况下,2.5mm/h雨强历时96h对边坡稳定性的影响较40mm/h雨强历时6h对弃渣场边坡稳定性的影响大。(4)随着地震波加载时程的增加,弃渣场边坡安全系数逐渐减小,边坡稳定性被削弱。仅地震作用下弃渣场边坡极致破坏较峰值加速度时刻滞后10~13s,而降雨-地震耦合作用下,在载入地震波的前8~9秒,弃渣场边坡的稳定性迅速降低,直接过渡到弃渣场边坡不稳定状态,且后者对弃渣场边坡的破坏力比前者强。在峰值加速度时刻的安全系数变化幅度较非峰值加速度时刻大,在极致破坏后,安全系数随地震波加速度的起伏而起伏变化。随着载入地震波时程的持续,其弃渣场稳定性整体呈降低趋势,当地震波加速度减弱趋于0时,其边坡稳定性系数也逐渐趋于定值。(5)对比优化前后弃渣场,按整体堆渣量不变,可减少占地面积2758㎡,节省占地面积20.05%;按原始设计占地面积不变,可增加堆置渣体容量96313m3,增排率为13.57%。在自然工况下,优化后的弃渣场安全性提高4.06%;在雨强2.5mm/h雨强持续降雨96h工况下,优化后的弃渣场安全性提高28.6%;在雨强40mm/h雨强持续降雨4h工况下,优化后弃渣场的安全性提

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