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基于三维地质模型的回填区带复杂建筑涉水高边坡稳定性研究

基于三维地质模型的回填区带复杂建筑涉水高边坡稳定性研究

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作者：黄加羽重庆交通大学

学位级别：硕士

高边坡作为边坡工程建设中的主要地质环境和工程载体,控制着边坡工程建设的可行性和运行效益,尤其在我国西南地区,高边坡问题是工程建设中的核心问题。回填区涉水高边坡的稳定性不仅受复杂的地形地貌、岩土体条件、边坡高度及回填土厚... 详细信息

高边坡作为边坡工程建设中的主要地质环境和工程载体,控制着边坡工程建设的可行性和运行效益,尤其在我国西南地区,高边坡问题是工程建设中的核心问题。回填区涉水高边坡的稳定性不仅受复杂的地形地貌、岩土体条件、边坡高度及回填土厚度的影响,还受到不同的边界条件、加载方式和上部复杂的建筑结构以及坡外水位变化的影响,而仅靠传统方式进行定性分析,难以对边坡稳定性做出准确的评价,因此本文以“重庆市巫山县人才创业创新示范基地建设项目-2号酒店”为依托,基于现有理论提出三维地质模型可视化与力学分析一体化建模方法,对回填区带复杂建筑涉水高边坡稳定性进行研究。主要内容和结果如下:(1)研究工作方面。通过对该工程的实地考察和资料收集,了解到本文所研究的场地西侧边坡,为深厚回填土边坡,属于超限高边坡高度为42m～50m,处于三峡库区145m～175m～145m蓄水位变动带。对现场采集土样进行直剪试验,根据莫尔-库伦破坏准则,获得内摩擦角φ值,与粘聚力c值。(2)三维地质建模可视化与力学分析一体化方面。提出了基于三维地质模型进行数值计算的实施路径,通过对地质资料的整理与解译,利用GOCAD软件,基于Delauny三角形剖分算法与DSI离散光滑插值算法,建立该区域精细化三维地质模型,结合“Rhino+Griddle”实现对三维地质模型进行网格划分与数值模型的转化,实现模型可视化与力学分析一体化,解决数值模拟计算前处理工作中难以建立准确的复杂地质模型与单元网格剖分的问题,为大型复杂三维涉水边坡的稳定性分析提供一条可行的途径。(3)周期水位变化对回填区带复杂建筑高边坡变形规律方面。通过FLAC3D利用FISH语言编写函数对水位变动的边坡稳定性进行分析,研究周期变化水位下回填区带复杂建筑高边坡变形规律和破坏机制。发现边坡与南侧水厂相接处为场地最危险易滑地带。边坡稳定性系数随着水位上升逐渐减小,173.5m水位为最不利水位。上部建筑使得边坡出现明显沉降,上部建筑底部会出现明显变形与正在剪切塑性区集中,但在水位变动下上部建筑桩基对边坡可起到安全储备作用。(4)边坡变形与上部复杂建筑变形控制方面。边坡土体与建筑桩基相互作用,上部建筑桩基具有承重和抗滑双重作用。发现在最不利水位下,不采用双排抗滑桩支护,上部框架结构会产生明显横向偏移,且不同位置的建筑桩基横向偏移量各不相同,对边坡进行双排抗滑桩支护后上部建筑结构横向偏移明显减小。(5)双排抗滑桩支护优化与实际工程应用方面。在保证边坡及上部建筑稳定的前提下提出安全、经济、有效的边坡支护设计优化,发现在双排抗滑桩排间距与列间距均为4m的情况下为列间距最优,抗滑桩桩径在1.8m～2.2m之间边坡为稳定状态,存在一个临界桩径2m使得桩径在小于临界值时,稳定性系数随着桩径的减小迅速减小。根据实际施工情况,验证了边坡稳定性计算结果的正确性,与施工现场进行了专项配合,结合边坡稳定性分析,对边坡进行处理。

关键词：回填区三维地质模型周期水位复杂建筑边坡支护

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