白泥沟大桥滑坡变形机理与稳定性分析.pdf
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1、第32卷 第4期 湖 南 城 市 学 院 学 报(自然科学版)Vol.32 No.4 2023年7月 Journal of Hunan City University(Natural Science)Jul.2023 白泥沟大桥滑坡变形机理与稳定性分析 丁 龙(中铁十九局集团 第三工程有限公司,沈阳 110136)摘要:降雨和地震作用是诱发滑坡失稳破坏的主要因素,其不仅会对滑坡体本身稳定性造成极大的影响,同时也会造成滑坡体上部的重点线性工程变形甚至破坏,因此,有必要分析在不同影响因子作用下的滑坡失稳规律本文以巧家县白鹤滩镇白泥沟大桥滑坡为例,首先,分析了其变形特征及其对上部桥墩的影响规律;然后
2、,利用GeoStudio软件对其在不同工况下的稳定性和位移进行数值模拟,并将模拟结果与实际监测数据进行了对比分析结果表明:桥墩各监测点桩顶位移累计增加,且各条曲线主要呈现“阶跃式震荡增加”特征,并在第330 d发生了一次较大的突变,这说明滑坡变形主要发生在滑坡体的中部;影响白泥沟大桥滑坡稳定性的最主要工况为地震工况,其次为连续降雨工况 关键词:降雨;地震;桥台滑坡;稳定性 中图分类号:U213.1+3 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2023.04.0003 文章编号:16727304(2023)04001306 Deformation mechani
3、sm and stability analysis of landslide of Bainigou Bridge DING Long(China Railway 19th Bureau Group Third Engineering Co.,Ltd,Shenyang,Liaoning 110136,China)Abstract:Rainfall and earthquake are the main factors that induce the instability and failure of the landslide,which will not only have a great
4、 impact on the stability of the landslide itself,but also cause the deformation or even destruction of the key linear engineering in the upper part of the landslide,therefore,it is necessary to analyze the law of landslide instability under the action of different influence factors.Taking the landsl
5、ide of Bainigou Bridge in Baihetan Town,Qiaojia County as an example,this paper firstly analyzes its deformation characteristics and its influence rule on the upper pier.Then the stability and displacement under different working conditions are numerically simulated by using Geo-Studio software,and
6、the simulation results are compared with the actual monitoring data.The results show that the displacement of pile top at each point increases cumulatively,and each curve mainly presents the feature of“step oscillation increase”,and a large mutation occurs at the 330d,which also indicates that the l
7、andslide deformation mainly occurs in the middle of the landslide space.The most important condition affecting the stability of Bainigou Bridge landslide is earthquake condition,followed by continuous rainfall condition.Key words:rainfall;earthquake;abutment landslide;stability 降雨和地震作用是诱发地震活动频繁区滑坡失稳
8、破坏的主要因素1-2滑坡失稳不仅会对下方居民区造成极大的影响,同时也会造成滑坡体上部的重点线性工程变形甚至破坏,进而影响交通运输及通行,故展开以重点线性工程为承载体的滑坡体稳定性及变形机理的研究必不可少3降雨作用或者地震液化不仅会引起滑坡体自身变形,导致滑坡体失稳,而且还可能引起上部桥梁等构筑物发生垮塌4针对其变形特征的研究受到了国内外学者的关注,如 Ehteshami5研究了降雨及主要断裂带对滑坡稳定性的影响,得出在断层破坏带富集下,降雨作用更易诱发滑坡失稳;Li 等6在对典型边坡模型进行有限元极限分析的基础上,建立了地震临界加速度的预测方程,经研究后发现该方程有较高的预测精度,可应用于区域
9、地震滑坡危险性评价中;Di 等7分析了边坡在地震作用下的运动规律,提出了一种能预测地震作用下滑裂面位移的公式表达式,并将其应用 收稿日期:2022-09-21 基金项目:中铁十九局集团有限公司科技研究开发计划项目(2021-B03)作者简介:丁龙(1988),男,辽宁本溪人,工程师,本科,主要从事公路桥梁施工技术管理研究E-mail: 湖 南 城 市 学 院 学 报(自然科学版)2023年第4期 14 于 Nikawa 滑坡中,验证了公式的准确性;李俊等8以新村滑坡为例,建立了滑坡流-固耦合计算模型,发现该模型可以同时分析滑坡在不同降雨条件下的渗流、应力应变和稳定性变化规律,且该分析结果可应用
10、于降雨诱发滑坡的监测预警和防治中;黄晓虎等9以王家坡滑坡为例,设计了当次降雨和前期降雨耦合当次降雨 2 种模式下的5 级递进式降雨分级预警模型,并得出了当次降雨模式下王家坡滑坡的降雨阈值;邱丹丹等10以芦山地震诱发滑坡为研究对象,开展基于Newmark 模型的区域性地震诱发滑坡易发性分析,并利用累积位移分析了该地区的地震滑坡易发性等级大小,还在此基础上完成了地震滑坡易发性等级分区 虽然上述研究对降雨或者地震作用下滑坡稳定性及机理有了较多的分析,但是对于触发因子影响滑坡进而影响上部线性工程的研究仍较少本文以白泥沟大桥滑坡为例,首先,分析了其变形特征及对上部桥墩的影响规律;然后,利用GeoStud
11、io 软件对其在不同工况下的稳定性进行数值模拟,并将模拟结果与实际监测数据进行对比,以得出不同工况下触发因素对滑坡及上部白泥沟大桥的变形影响规律 1 工程地质概况 1.1 滑坡概况 滑坡区主要分布于白泥沟大桥 10#墩附近,属云南省巧家县白鹤滩镇,与白鹤滩镇之间有省道 S303 相连,交通便捷滑坡发育在白泥沟左岸斜坡上的凹面坡上,局部为低缓的沟谷地貌其具体分布于拟建东川格勒至巧家葫芦口高速公路K52+500 沿线的斜坡地带该滑坡区属河流侵蚀斜坡地形 滑坡体平面形态呈箕形,剖面形态呈近似直线形,长(沿滑动方向)约为 96 m,宽(垂直滑动方向)为 3565 m,平均深度约为 7 m(局部厚度较大
12、),面积约为 4 800 m2,体积约为 33 600 m3滑坡属小型牵引式松散层滑坡,滑动面倾向与坡面倾向基本一致,为 260左右,滑动面倾角为 3037,其平面如图 1 所示,其主剖面(3-3)如图 2 所示 1.2 滑坡物质构成 滑坡研究区共布设勘察钻孔 7 个,实际完成钻孔 6 个,总进尺为 227.7 m根据钻孔揭露地层显示,其主要有 4 种岩土层,由新到老分别如下:图 1 白泥沟大桥滑坡平面图 图 2 白泥沟大桥滑坡剖面图 1)杂填土滑坡区沿线地表分布有人工填土、耕植土等填土,对地质环境条件扰动较大 2)碎石土褐黄、浅灰色碎石土,块石、碎石、角砾间黏性土填充,稍密中密,碎石含量为6
13、0%80%(其成分主要为强风化灰岩,次棱角状,黏性土填充,分布厚度为 6.618.4 m,且分布极为不均匀)3)含砾粉质黏土褐红色粉质黏土,间夹碎石,稍湿,可塑-硬塑状(局部软塑状),土质结构疏松,含植物根系,碎石含量为 10%20%(其成分主要为强风化灰岩,局部碎石富集或夹块石,粒径一般为 13 cm)4)砾状灰岩砾状灰岩呈灰、灰黄、灰白色,钻探岩芯扰动后多呈碎块状、米粒状,少量呈短柱状,岩体基本质量等级为级(强度较低)勘察区内受构造活动影响明显,原岩结构大部分被破坏,节理裂隙、风化裂隙发育,斜坡陡壁面多见掉块迹象该岩层强风化带产状为 27522,主要发育 2 组大角度节理裂隙面(J1:19
14、70,J2:18185),且滑坡区均有分布部分钻孔岩芯照片见图 3 1.3 滑坡岩土体物理力学特征 前期经过勘查后取得滑坡体岩土样 9 组,并 丁龙:白泥沟大桥滑坡变形机理与稳定性分析 第 32 卷 15 对其进行了相关土工试验,得到各岩土体的试验结果数据如表 1 所示 图 3 钻孔 Z01 岩芯照片 表 1 岩土体力学性质参数 类型 E/MPa?/(kNm3)c/kPa?/()渗透性系数K/(md1)杂填土 18 0.42 18.2 19.8 13.6 3.4e-3 碎石土 25.5 0.33 19.8 26.4 15.2 5.2e-3 含砾粉质黏土 65 0.25 21.9 24.2 25
15、.6 3.4e-5 砾状 灰岩 750 0.22 22.5 45.3 45.0 4.3e-7 1.4 滑坡区域地质及水文地质概况 研究区处于川滇经向构造带划分的东西 2 带的“东带”部位,其主要构造形迹以南北向及北东向断裂为主,具体位于金沙江深切割高中山峡谷地貌区(河谷深切、斜坡陡峻)该区域构造处于小江活动断裂带,区内断层发育,新构造活动强烈,地震活动频繁,是一个应力非常密集、能量易释放的地区,其总体地质环境条件比较脆弱据 中国地震动参数区划图11(GB183062015)规定,巧家县地震动峰值加速度为 0.2g,地震动反应特征周期为 0.40 s,地震基本烈度为度 地下水主要有松散层孔隙水和
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