高速铁路桥梁桥基边坡稳定性及稳定坡角研究——以西成高铁养家河大桥为例

确定高陡岩质边坡的稳定坡角涉及桥梁墩台安全,是一项复杂的岩体工程问题。现有规范和研究在涉及到桥基荷载作用下岩体边坡稳定性分析及稳定坡角确定方面存在缺憾。以西成高铁养家河大桥成都侧桥基边坡为例,采用FLAC3D数值分析方法,对其不同工况下的稳定性进行分析,计算出边坡的稳定坡角。在此基础上,结合现场岩体情况,综合确定桥基边坡的稳定坡角,并得到工程的验证。研究结果表明,对于强度控制型高陡岩质边坡,首先通过数值计算确定稳定坡角,其次分析现场实测自然边坡高度、坡度、岩体产状、节理发育程度等因素,最后综合确定桥基边坡的稳定坡角。工程验证表明,该方法确定的稳定坡角既安全可靠,又经济合理,是一种有益的尝试。     

高陡边坡桥基安全距离研究

研究目的:高陡边坡桥基位置的确定不仅关系到高边坡的稳定和桥梁的安全,也直接关系到整个桥梁的技术指标和造价。而目前相应的规范及手册中,对高陡边坡桥基位置没有明确的规定。研究方法:荷载作用下高陡边坡岩体力学行为特征是桥基位置确定的基础。利用数值分析方法,分析不同边坡几何状态下荷载对边坡岩体应力的影响。研究结果:根据荷载作用下边坡岩体应力影响范围的变化特征,提出高陡边坡桥基安全距离的确定原则。边坡岩体应力影响范围主要与荷载强度、桥基宽度、边坡坡度以及桥基水平距离等因素有关。根据坡面岩体应力影响系数最大值与各影响因素的关系,再利用岩体质量对应力影响系数进行限定,提出高陡边坡桥基安全距离的确定公式。研究结论:工程实践表明,用本文方法来确定高陡边坡桥基位置是方便的、适用的。     

客运专线桥基高边坡稳定性三维有限元分析

研究目的:拟建的某铁路客运专线经过地段山高谷深,沟壑纵横,形成了一些桥梁墩台基础置于高陡岸坡上的高边坡工程。桥基荷载作用下高陡边坡的稳定性分析目前没有公认合理的方法。以某铁路客运专线桥基高边坡为例,运用ANSYS有限元分析软件,对荷载作用下的高边坡岩体力学行为特征和稳定性进行三维有限元分析,研究结果可为桥梁高边坡设计及稳定性评价提供参考。研究结论:结果表明,荷载对坡面岩体应力的影响很小,边坡的位移量很小,仅左岸坡脚处较小范围内发生塑性破坏,其它地方均无塑性破坏区。在目前的设计条件下,大桥左右岸边坡安全系数分别为1.85和2.20,大桥边坡整体是稳定的。     

准池铁路大沙沟特大桥高边坡稳定性分析

通过对准池铁路大沙沟特大桥神池南岸岩质高边坡稳定性分析,推导了自然边坡及桥梁荷载作用下的稳定坡角,为优化孔跨布置及提高神池南台的安全性提供了一种方法。在此基础上对边坡岩体的破坏模式及边坡岩体应力进行了分析,并提出了合理的工程措施。分析认为:神池南台基础距边坡边缘大于20.0 m时,边坡稳定性对其基础稳定性影响很小,但要注意边坡坡顶岩体可能产生的崩塌及卸荷裂隙进一步发展的影响,应对坡顶危石进行清除并对边坡进行必要防护。     

西成高铁东崂峪大桥岩质边坡稳定性研究

西成高铁穿越秦岭山区,多处桥台位于高陡边坡上,其中东崂峪大桥西安台坡高约120 m,基岩裸露。为评价该边坡的稳定性,首先对该边坡进行了地质调查,并取代表性样本进行了岩石试验,然后运用总结归纳、极限平衡分析法进行理论分析,掌握了该边坡的地形地貌、地层岩性、地质构造,以及该边坡代表性岩样的饱和抗压强度、抗剪切强度、黏聚力、内摩擦角等物理力学指标,确定了边坡稳定性的影响因素,计算得出该高陡岩质边坡的稳定系数为1. 05,边坡稳定坡角为55. 4°。施工阶段桥台基础开挖后,验证了之前计算的稳定坡角基本合理,桥台基础设置满足工程需要。     

宜万铁路高陡岩石岸坡桥基设置的分析与处理

宜万铁路多座桥梁跨越河流深切峡谷 ,峡谷岸坡多由硬质岩组成的高陡岩石岸坡。本文根据桥基工程荷载相对于岩体强度较小的特点 ,将其视为线弹性体 ,对岸坡加载后的应力状态进行有限元分析 ,结合极限平衡理论及岩体质量法等分析岸坡稳定坡角 ,综合确定桥基设置的合理位置 ,为桥梁专业基础设计提供了合理的依据     

宜万铁路高陡岩石岸坡桥基设置的分析与处理

宜万铁路多座桥梁跨越河流深切峡谷，峡谷岸坡多由硬质岩组成的高陡岩石片坡。本文根据桥基工程荷载相对于岩体强度较小的特点，将其视为线弹件体，对岸坡加载后的应力状态进行有限元分析，结合极限平衡理论及岩体质量法等分析岸坡稳定坡角，综合确定桥基设置的合理位置，为桥梁专业基础设计提供了合理的依据。     

高陡岸坡桥基合理位置确定方法

运用岩体强度准则(Mohr准则和Hoek Brown经验判据),判定天然状态下岸坡的稳定性。用数值方法分析不同桥基位置的坡面岩体应力。以荷载作用对坡面岩体应力最大影响系数小于0 05为依据,确定桥基的安全水平距离。通过对不同位置桥基基底岩体应力的分析,进行桥基位置的验证或修正。用岩体强度准则对桥基位置下岩坡岩体强度进行校核,最终确定桥基合理位置。运用该方法对宜—万铁路野三河大桥万州岸桥基位置进行设计,在取桥基埋深为5m时,该桥桥基合理位置的水平距离为17m。     

新月线月山站K76＋425～K77＋300右侧路堑坍塌原因分析

新月线月山站外包线K76 425～K77 300段路堑边坡原设计挖方坡率为l：0．5，一坡到顶，未做任何支挡及防护工程。在施工过程中，边坡发生崩塌、落石现象，边坡存在不稳定的潜在危险，因此对该路堑工程进行了I类变更设计。本对此次变更设计的原因进行了分析，同时对此类工程地质工作中的问题提出了意见和建议。     

基于断裂力学的卸荷带岩质边坡稳定性研究

研究目的:川藏铁路沿线存在大量的卸荷带岩质边坡,边坡发生失稳坡坏会对铁路和人民生命财产安全造成损害,因此有必要对卸荷带岩质边坡的稳定性进行研究。本文基于断裂力学理论,对边坡进行力学模型概化,运用最大周向应力断裂准则进行分析,并推导出裂隙水压力和重力共同作用下边坡稳定性系数计算公式,利用该公式分析结构面几何参数对边坡稳定性的影响及裂纹扩展方向变化规律。研究结论:(1)边坡稳定性系数随裂纹角的变化存在峰值,随平均高度的增大呈上升趋势,随裂隙长度的增加呈下降趋势;(2)结构面几何参数不同,则裂纹尖端附近的应力应变情况不同,复合应力强度因子不同,裂纹扩展方向也不同,裂纹角越大,平均高度越小,裂纹越来越趋向于边坡坡面扩展;裂隙长度和裂纹扩展方向无关;(3)通过对卸荷带岩质边坡的断裂力学机制和稳定性进行分析,可为该典型边坡的评价提供理论支持。     

山区高速铁路对接型桥隧相连工程桥基位置确定方法

为了研究山区铁路陡坡地段桥基的合理位置,采用2个定量判定标准和3个定性判定标准,结合数值模拟方法,针对长昆线雪峰山一号隧道出口桥基边坡进行分析。研究表明:桥基荷载能否对边坡表层产生影响,主要取决于桥基的水平位置;在高速列车振动荷载下,桥基边坡动力响应较小;雪峰山一号隧道合理桥基位置距临空面的水平距离为5 m,埋置深度为20 m;对接型桥隧相连工程中,塑性区是否贯通与桥基边坡安全系数大小无必然对应关系。     

软弱夹层岩质桥台边坡变形稳定性分析

分析工程地质条件、坡体结构特征、变形破坏模式,建立桥台边坡地质概化模型。计算采用莫尔—库仑屈服条件的弹塑性模型,分析边坡的变形模式及范围,进行稳定性评价。阐述变形稳定性的位移场特征和剪应变增量特征,提出应用数值模拟技术研究边坡的变形和破坏特征,直观反映边坡变形及应力变化全过程等结论。建议桥基开挖至设计标高后及时封底,防止泥岩风化或浸水软化而降低力学强度。     

降雨作用下山西中南部通道黄土边坡稳定性分析

降雨入渗导致黄土边坡坡体含水量增加,边坡负荷加大,稳定性降低。为满足设计安全的需要,对晋中南线黄土边坡进行了野外人工降雨试验。在试验基础上,利用GeoStudio软件进行了降雨入渗数值模拟和边坡稳定性分析。野外试验结果表明,降雨开始半小时后,入渗量超过泥沙冲蚀量,土压力和孔隙水压力上升,边坡负荷增加,边坡稳定性下降。边坡坡体孔隙水压力、含水量与降雨强度和降雨持时呈正相关关系。数值模拟结果表明,随降雨持时的延长与降雨强度的增加,湿润峰逐渐加深,边坡表层及坡角出现或大或小的暂态饱和区。长时间大强度的降雨对边坡稳定性非常不利。     

强度折减有限元法分析边坡失稳判据研究

采用强度折减法,基于摩尔-库仑屈服准则的广义米塞斯屈服准则(即D-P准则),通过对边坡强度的折减,利用有限元软件对边坡的稳定性进行计算,直至边坡发生变形破坏为止。从计算结果中分析边坡的位移矢量角与稳定系数的关系,将得到的稳定性系数换算成在Mohr-Coulomb等面积圆准则下的稳定系数,并与边坡在极限平衡法下计算的结果进行比较。结果表明:利用位移矢量角分析边坡的稳定性是合理和适用的。     

桥基高边坡稳定的二维、三维有限元对比分析

研究目的:目前桥基高边坡分析主要基于二维平面问题处理,忽视其空间效应。无论是高边坡还是桥台基础等都是三维实体,二维分析的结果推广到实际应用中往往存在一定误差。相对三维领域,二维条件下各种边坡理论发展较为成熟,工程上简便实用,二维分析仍是值得考虑的一种方式。在二维和三维2种状态下,对荷载作用下的高边坡岩体力学行为特征和规律进行对比分析,研究结果可为桥基高边坡设计及稳定性评价提供参考。研究结论:二维和三维条件下,桥基高边坡岩体力学行为特征大致相同,二维计算的应力、位移普遍偏大,这种现象在桥梁基底附近尤为明显;同等条件下二维所计算的坡面稳定性较三维偏于保守;相对三维,二维计算的误差并不恒定,误差大小随荷载强度、桥基位置、坡度、桥基尺寸等各因素变化而变化。     

几何参数对边坡稳定可靠度影响规律分析

坡高和坡率是影响边坡稳定可靠度的重要因素.利用积分中值定理推导基于Fellenius法的黏性土简单边坡稳定可靠指标的解析表达式,讨论边坡安全系数和可靠指标随几何和材料参数变化的非协同响应特性;基于Monte-Carlo方法,分析坡高和坡率引起边坡安全系数和可靠指标非协同响应的土体强度条件.研究结果表明:特定几何和材料参数下的边坡安全系数和可靠指标将呈现出相反的演化趋势,与边坡安全系数随土体强度和几何参数的不利变化而降低规律不同,在黏聚力小且变异性大、内摩擦角大且变异性小条件下,边坡可靠指标出现随坡高增加而提高的特殊变化现象;对于黏性土边坡,采取放缓边坡的工程措施,较降低坡高,既能提高边坡安全系数,也能保障边坡的可靠指标提高,降低工程安全风险.     

降雨入渗条件下弃渣场边坡稳定性分析

针对一铁路沿线隧道施工弃渣场,现有相关的资料为基础,采用现场调研、试验研究、理论分析与数值模拟相结合的研究方法,查明了弃渣场的工程地质条件、变形破坏特征与边坡防护情况,并基于边坡地质模型分析了该弃渣场在降雨条件下的边坡稳定性。建议对该弃渣场未防护坡面采用浆砌石框架植被护坡措施进行防护。     

织毕铁路架盖河大桥桥位岸坡稳定性评价

研究目的:近年来,随着大量山区铁路的修建,高山峡谷区的岸坡稳定性评价对线路方案的确定具有越来越重要的作用,本文意在通过分析织毕铁路架盖河大桥的区域工程地质条件、桥位的岸坡稳定性及岸坡稳定角,以确定合理、经济的桥梁跨度,为桥梁跨度设计提供依据。研究结论:通过对架盖河桥位工程地质条件综合分析,得出以下结论:(1)从第四道卸荷裂隙至河岸边区域为不稳定区,该区域不能放置桥墩;(2)架盖河北岸岸坡稳定,南岸有卸荷裂隙分布,岸坡稳定坡角为65°;(3)桥梁主跨度采用192 m跨度,对卸荷裂隙进行注浆封闭处理;(4)峡谷区线路选线应选择在地形开阔、山体稳定、岩体完整的地方通过,峡谷岸坡应进行稳定性评价分析,确定岸坡角,墩台基础应置于稳定岸坡线以下一定深度内;(5)本文可作为高山峡谷区桥位选址、岸坡稳定性评价的参考。     

渝黔铁路乌江大桥左岸边坡稳定性评价

渝黔铁路横穿我国西南深山峡谷区,地质条件复杂,其中乌江大桥为线路制约性工程之一。桥址区边坡高陡,节理发育,尤其是左岸发育贯通裂隙,边坡地质问题突出。现场调查和二维离散元模拟计算结果表明,桥梁修建后对边坡岩体特别是桥墩基座附近的岩体造成一定破坏,并预测了崩塌落石的范围;进而采用强度折减法对边坡稳定性进行了有限元分析,分析结果显示,岸坡整体稳定性较好,桥梁荷载作用下整体稳定性系数1.40,但局部会产生破坏。建议对桥基下方塑性区范围岩体予以加固。     

大瑞铁路澜沧江特大桥岸坡稳定性分析

大瑞铁路澜沧江特大桥为大瑞铁路控制性工程之一。桥址位于澜沧江断裂内,地形地质条件复杂,岩体结构特征复杂,岸坡稳定性控制拱座基础的稳定。通过工程地质调绘、物探、钻探等方法和手段,查明岸坡的地质条件,采用赤平投影、离散元法、强度分析等方法对岸坡稳定性进行研究。分析表明瑞丽岸存在形成危岩体的条件,易形成大型崩塌;岸坡坡面岩体存在拉应力区,瑞丽岸拱座下方易引起拉裂破坏。分析岸坡天然状态、加载后、地震条件下的稳定性以及水位以上及以下的稳定坡角,并对岸坡及墩台基础进行稳定性评价,为基础的布置及设计提供依据。