山區(qū)高速公路棄渣場穩(wěn)定性及關(guān)鍵技術(shù)控制研究.pdf

1、隨著山區(qū)高速公路的不斷建設(shè)，其沿線開挖及建設(shè)產(chǎn)生的棄渣日益增多。山區(qū)高速公路棄渣場是公路建設(shè)過程中衍生的具有破壞性的附屬工程，其失穩(wěn)滑坡更是一種常見的災(zāi)害類型，對山區(qū)高速公路的安全運營和沿線的生態(tài)造成巨大的威脅。因此，對山區(qū)高速公路棄渣場穩(wěn)定性及關(guān)鍵技術(shù)控制的研究，有重要意義。
　　本文圍繞山區(qū)高速公路棄渣土石方量大、松散性明顯、工程性能差、邊坡抗滑能力差、降雨易入滲等特征。運用有限元數(shù)值模擬軟件Midas GTS NX二維建模、

2、極限平衡理論、彈塑性變形理論、應(yīng)力分析法、有限元強度折減法、飽和-非飽和滲流等方法，采用現(xiàn)場調(diào)研、試驗研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，依托云南省沾益至?xí)筛咚俟稱-6棄渣場對山區(qū)高速公路棄渣場的穩(wěn)定性及堆置優(yōu)化設(shè)計展開研究，成果如下:
　　(1)針對山區(qū)高速公路棄渣場，其基本類型可按渣體來源、選址和堆置形式進(jìn)行分類。本文主要對棄渣場的堆置形式進(jìn)行研究，按其堆置形式可將棄渣場分為單臺階棄渣場和多臺階棄渣場。其中單臺階包括兩種

3、基本形式，多臺階包括五種基本形式。通過對單臺階和多臺階堆置形式的棄渣場在自重工況下的分析知，多臺階整體穩(wěn)定性優(yōu)于單臺階，多臺階棄渣場位移變化和應(yīng)變變化小于單臺階。
　　(2)兩種堆載形式根據(jù)堆載順序的不同，從棄渣場堆置過程中安全系數(shù)平均值大小的角度，建設(shè)過程中選擇順序宜為:多臺階覆蓋式＞多臺階逐層堆積式＞單臺階覆蓋式＞組合式二＞多臺階壓坡腳式＞單臺階壓坡腳式＞組合式一;綜合最大位移和最大應(yīng)變均值，在安全系數(shù)變化不大的情況下，可將最

4、大位移均值和最大應(yīng)變均值變化較大的堆置方式的順序降序排列:多臺階覆蓋式＞多臺階逐層堆積式＞組合式二＞單臺階覆蓋式＞多臺階壓坡腳式＞組合式一＞單臺階壓坡腳式。
　　(3)在相同降雨量不同降雨歷時情況下，2.5mm/h雨強歷時96h對邊坡穩(wěn)定性的影響較40mm/h雨強歷時6h對棄渣場邊坡穩(wěn)定性的影響大。
　　(4)隨著地震波加載時程的增加，棄渣場邊坡安全系數(shù)逐漸減小，邊坡穩(wěn)定性被削弱。僅地震作用下棄渣場邊坡極致破壞較峰值加速度時

5、刻滯后10～13s，而降雨-地震耦合作用下，在載入地震波的前8～9秒，棄渣場邊坡的穩(wěn)定性迅速降低，直接過渡到棄渣場邊坡不穩(wěn)定狀態(tài)，且后者對棄渣場邊坡的破壞力比前者強。在峰值加速度時刻的安全系數(shù)變化幅度較非峰值加速度時刻大，在極致破壞后，安全系數(shù)隨地震波加速度的起伏而起伏變化。隨著載入地震波時程的持續(xù)，其棄渣場穩(wěn)定性整體呈降低趨勢，當(dāng)?shù)卣鸩铀俣葴p弱趨于0時，其邊坡穩(wěn)定性系數(shù)也逐漸趨于定值。
　　(5)對比優(yōu)化前后棄渣場，按整體堆渣

6、量不變，可減少占地面積2758m2，節(jié)省占地面積20.05％;按原始設(shè)計占地面積不變，可增加堆置渣體容量96313m3，增排率為13.57％。在自然工況下，優(yōu)化后的棄渣場安全性提高4.06％;在雨強2.5mm/h雨強持續(xù)降雨96h工況下，優(yōu)化后的棄渣場安全性提高28.6％;在雨強40mm/h雨強持續(xù)降雨4h工況下，優(yōu)化后棄渣場的安全性提高4.7％;在極端工況即先降雨至棄渣場邊坡達(dá)到飽和狀態(tài)再地震工況下，優(yōu)化后棄渣場的邊坡穩(wěn)定性提高12.