西部交通建设科技项目底摩擦相似模拟模型试验-02002

1、西部交通建设科技项目高速公路早期病害预防措施的研究子题二：山区高速公路鸡爪沟地形不均匀沉降和碾压工艺子题四：高挖边坡岩体质量及稳定性评价底摩擦相似模拟模型试验-06-2002四川省川东高速公路有限责任公司长沙交通学院交通部公路科学研究所四JI省交通厅公路规划勘察设计研究院2002年06月25日1概况该地区地层岩性复杂，属山岭重丘区，发育有典型鸡爪沟地形，低洼沟谷地带一般覆盖4-12m的软土地层，地基承载低，高填路堤沉降量大。由于红层软岩地层岩 性，开挖高陡边坡破坏、失稳是一个重要问题。为此，进行了典型模型试验。(1)、高填斜坡地形(鸡爪沟)路堤边坡破坏失稳过程底摩擦相似模拟试验研究， 如图所示

2、。(2)、深切高陡边坡破坏失稳过程底摩擦相似模拟试验研究，如图所示2底摩擦相似模拟模型基本原理(1)、底摩擦相似模拟试验装置和图象自动采集系统如图所示(2)、底摩擦相似模拟试验原理转动粗糙胶带上材料自重产生的摩擦力模拟重力，研究节理化岩石开挖工程与碎石填筑工程破坏失稳过程问题。(3)、底摩擦相似模拟试验材料选取马赛克、橡皮泥、双面胶带等。(4)、底摩擦相似模拟试验破坏准则库仑破坏准则(凝聚力为零)。3高填斜坡地形（鸡爪沟）路堤边坡破坏失稳过程底摩擦相似模拟试验研究（1）、模拟试验主要结果（图片）图片一：高填斜坡地形（鸡爪沟）路堤边坡破坏失稳过程底摩擦相似模拟试验研 究（原始地形）图片二：高填斜

3、坡地形（鸡爪沟）路堤边坡破坏失稳过程底摩擦相似模拟试验研究（STEP 01）图片三：高填斜坡地形（鸡爪沟）路堤边坡破坏失稳过程底摩擦相似模拟试验研 究（STEP 02 ）图片四：高填斜坡地形（鸡爪沟）路堤边坡破坏失稳过程底摩擦相似模拟试验研 究（加土工格栅）（2）、模拟试验主要结论1）、在软土地基处理的基础上，软土路基和斜坡上进行高填路堤建筑， 路基顶面 出现较大的拉张破坏和差异沉降， 路基中部和下部出现明显的破坏和失稳滑动， 将严 重影响路面结构的稳定性。2）、如果路基上部和下部设置土工格栅， 路基上部和中、下部的破坏和失稳滑动 可以得到明显控制。3）、软土路基和斜坡上高填路堤设置合理的典型

4、土工格栅布置如图所示，控制路基上部和下部的破坏和失稳。4）、在软土路基和斜坡上设置了合理的高填路堤典型土工格栅布置， 但路基中部 的破坏和失稳仍在一定范围出现，为了更有效地控制路基上部、中部和下部的破坏和 失稳，建议设置反压护道，降低边坡整体坡度。5）、在软土路基和斜坡上合理设置的高填路堤边坡，还需进行典型的剖面防护工 程布设，防止高填路堤边坡受到冲刷、风化。建议设置反压护道，降低边坡整体坡度，提高稳定性。4深切高陡边坡破坏失稳过程底摩擦相似模拟试验研究（1）、模拟试验主要结果（图片）图片一：深切高陡边坡破坏失稳过程底摩擦相似模拟试验研究（原始地形）图片二：深切高陡边坡破坏失稳过程底摩擦相似模

5、拟试验研究（第一级开挖）图片三：深切高陡边坡破坏失稳过程底摩擦相似模拟试验研究（第二级开挖）图片四：深切高陡边坡破坏失稳过程底摩擦相似模拟试验研究（第三级开挖）图片五：深切高陡边坡破坏失稳过程底摩擦相似模拟试验研究（第四级开挖）（2）、模拟试验主要结论1）、右侧边坡总开挖高度40m,左侧边坡总开挖高度35m,第一级开挖后边坡总 体是稳定的。2）、第二级开挖后，左侧边坡总体是稳定的，局部有的破裂出现，表层剥落破坏 明显；右侧边坡总体是不稳定的，出现了明显的破裂、失稳滑动，坡顶有较大的拉张 破坏。3）、第三级开挖后，左侧边坡总体是稳定的，坡表面局部有破裂出现，表层剥落 破坏明显；右侧边坡总体是不稳

6、定的，出现了明显的破裂、失稳滑动，具规模较第二 级开挖增大，坡顶出现较大范围的拉张破坏。4）、第四级开挖后，左侧边坡总体是稳定的，坡表面局部有破裂、失稳滑动出现, 坡表层剥落破坏明显；右侧边坡总体是不稳定的，破裂、失稳滑动范围进一步增大， 其规模较第三级开挖增大，坡顶出现较大范围的拉张破坏。5）、上述分析可知，对于在近水平岩层中开挖形成的三、四级边坡，坡表面局部 有破裂、失稳滑动出现，坡表层剥落、破坏明显；特别是开挖形成的四级边坡，总体 出现不稳定，破裂、失稳滑动范围较大，坡顶出现较大范围的拉张破坏。6）、假如三、四级边坡内有较高的地下水位或水压，上述分析开挖形成的三、四 级边坡，将出现更大的坡表面破裂、失稳滑动，更严重的坡表层剥落、破坏；还可能 较大范围的拉张破坏，出现较大规模的不稳定、较大范围失稳滑动。稳定性分析、数 值模拟分析将在下一季度中进行，同时开展二、三处三、四级边坡内部钻孔地下水位 或水压（孔压计、竖管水位计等）监测和坡面位移