散体边坡稳定性分析及植被加固技术研究

论文摘要

泥石流是我国常见的地质灾害之一,其发生后带来的工程问题也比较复杂。并且其发生泥石流灾害的可能性也比较大。所以如何处理和加固泥石流类的散体边坡是当前的热点问题之一。另外铁矿渣堆形成的散体边坡不仅对环境造成影响,其稳定性也影响周围人、田的安全。本文以河北省红峪村边坡、南湾和吴家沟铁矿边坡为具体研究对象,开展了散体边坡的稳定研究,以及相应的处理方案。本文在调研和总结了散体边坡的特点和加固手段基础上,对上述问题进行了研究,其结果如下:首先对红峪村边坡、南湾和吴家沟铁矿边坡进行全面的勘察,对边坡的物质形态、分布范围、物理参数进行相应的试验测定。其结果显示,红峪村边坡容易发生泥石流灾害,需要对其稳定性和发生泥石流灾害的影响范围进行研究。根据现场勘查的结果,对红峪村边坡发生泥石流灾害的影响范围进行计算,主要计算指标包括:冲击力,充起高度,过弯超高等。其处理方式主要需要通过后期修筑挡墙来拦截和降低泥石流对下山农田和房屋的影响。而南湾和吴家沟铁矿边坡主要考虑对环境的影响,建议在边坡上种植植被美化边坡并加固,同时需要验证植被对边坡的影响。采用非线性有限元软件ABAQUS对红峪村边坡进行稳定性分析。在分析中采用强度折减法,实现过程中创新的采用了温度场赋值,通过改变温度场来改变强度参数变化,在后处理中直接把温度值当做折减系数。这种方法具有简单、高效、直观的效果。边坡剖面P5和P7的安全系数分别为2.6和2.9,两个剖面的破坏都是以界面摩擦失效引起的滑移。但是后期治理需要考虑场地影响,分别采取不同的方案。如P5剖面需要可以采用挡墙或者锚固的方式来加固;P7剖面需要采用挡墙或者其他不破坏路基的方式来加固。最后文章研究了植被加固边坡的机理,针对南湾铁矿渣堆P2剖面进行分析。结果显示,植被对边坡加固是有效果的。但是南湾铁矿渣堆P2剖面的失效位置主要是在深部界面,植物根系很难深入,其加固效果并不明显。由于南湾铁矿渣堆都是人工堆积的散体,其坡体并不完全稳定,顶部种植树木会加重顶部荷载,降低边坡的稳定性。

论文目录

摘要

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第一章绪论

1.1 概述

1.2 泥石流堆积体特点

1.3 边坡加固

1.3.1 植被加固边坡

1.3.2 松散边坡治理

1.4 边坡数值模拟进展

1.5 本文研究内容及技术路线

第二章地质灾害调查

2.1 引言

2.2 红峪泥石流地质灾害调查

2.2.1 自然地理

2.2.2 勘查区地质环境概况

2.3 南湾铁矿地质调查

2.3.1 自然地理

2.3.2 勘查区地质环境概况

2.4 吴家沟村铁矿地质调查

2.4.1 自然地理

2.4.2 勘查区地质环境概况

2.5 本章小结

第三章散体堆积理论计算及处理方案

3.1 引言

3.2 泥石流的形成机制

3.2.1 泥石流规模

3.2.2 泥石流的破坏规模

3.3 泥石流基本特征值的计算

3.3.1 泥石流流速

3.3.2 一次泥石流过流总量

3.3.3 一次泥石流固体冲出物

3.3.4 泥石流整体冲压力

3.3.5 泥石流爬高和最大冲起高度

3.3.6 泥石流弯道超高

3.3.7 泥石流整体冲击力

3.3.8 泥石流大石冲击压力

3.4 散体矿渣处理

3.4.1 南湾铁矿治理方案

3.4.2 吴家沟铁矿治理方案

3.5 本章小结

第四章边坡稳定性分析

4.1 有限元强度折减法原理

4.2 边坡模型几何和物理参数的选取

4.3 数值计算结果与分析

4.3.1 红峪边坡剖面P5 模拟结果

4.3.2 红峪边坡剖面P7 模拟结果

4.4 本章小结

第五章边坡林木植被加固

5.1 植被表层加固力学原理

5.2 植被深层锚固力学原理

5.3 林木植被加固有限元模型

5.4 有限元结果及分析

5.5 本章小结

第六章结论与展望

6.1 本文结论

6.2 本文不足与展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高阳

导师: 张保俭,杨昌绣

关键词: 散体边坡,边坡稳定性,强度折减法,植被加固

来源: 石家庄铁道大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程,建筑科学与工程

单位: 石家庄铁道大学

分类号: TU43;TU753.8

DOI: 10.27334/d.cnki.gstdy.2019.000249

总页数: 86

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