摘要

研究生论文重复率在国家城市化进程的不断进行的大背景下，边坡工程在土木工程中的地位逐渐提升。介于边坡对诸如采矿、公路、房屋建设等都有存在影响，尤其近些年最著名的三峡大坝库区滑坡也吸引了大批学者对边坡研究。与此同时，随着对边坡的研究与理解的加深，因边坡发生破坏所造成的滑坡、崩塌等灾害也使边坡加固、治理工程地位愈来愈重要。本文就在这大环境下以岱家山边坡为研究对象，在借助前人治理边坡的经验与技术并综合其工程状况评价并设计了工程方案，以确保研究对象可以在该区域使用期间的稳定性。经过一系列设计与计算，本文取得了如下结论：

1. 本文从自然条件、边坡的基本特征、地形、地层岩性以及岩土体物理力学性质几方面对研究区域进行了从宏观到微观、由大到小的进行了阐述，为后面进行的边坡稳定性分析提供了客观状况与数据基础，保证了分析的有效性
2. 本文根据工程设计所需的基础数据，从定性和定量两方面对研究区域进行了稳定性分析。通过对研究区域进行详细且全面的稳定性分析，充分证明研究区域需要进行边坡治理工程的必要性。
3. 本文从设计原则、设计目的出发，以研究区域工程概况为依据，以“防治结合，以防为主”的原则对该区域提出了排水工程+清方工程+格构锚工程+浆砌块石工程+挡土墙工程的治理方案。在确定设计内容后，又从定性与定量两个方面对治理后的边坡进行了稳定性评价，确保边坡治理工程的有效性。

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   第一章 绪论

   第一节 研究背景与意义

   近年来，随着中国经济的高速发展与社会城市化，使得原本围绕城市存在的采集区域渐渐纳入城市的开发区域。但由于采集过程中的肆意破坏与采集后未加处理便掷之一旁的行为使得这些待开发地区急需进行稳定性评价与边坡治理后才能安全的进行建筑施工。这种在城市开发过程中必然遇到的情况同样出现在为了加快相关学科发展，提高科研平台水平，进一步提升整体办学水平的中国地质大学（武汉）建设新校区的工程建设中。，

   中国地质大学（武汉）建设新校区建设主要面临的边坡问题是岱家山高边坡。岱家山高边坡位于武汉市东湖高新区左岭镇岱家山。高边坡主要由泥盆系中～上统云台观组石英砂岩和粘土岩组成。因该区域存在多年的露天采石活动，形成共东、西两个采坑，采坑内边坡坡高在20~50m之间，边坡倾角为80°左右。该区域石英砂岩中部夹粘土岩且石英砂岩节理裂隙较为发育，因此在区内形成多处垮塌点并同时也存在多处崩塌隐患点。该采石场灾害点受威胁人员多，影响面广，潜在经济损失大，因此对岱家山边坡及危岩体进行治理的意义重大，并且已经迫在眉睫。

   岱家山高边坡治理的目标是主以工程措施为主，辅以安全监测，做到在确保高边坡在建筑加载和施工扰动下不发生边坡体部分或边坡整体发生破坏，从而保证边坡所在区域的工程可以安全进行。

    

   第二节 国内外研究综述

   由于论文中主要研究为边坡治理工程，在这里主要对边坡稳定性的发展过程与边坡治理工程两方面进行综述。

   1.2.1 边坡稳定性研究的发展史与现状

   一、边坡稳定性研究的发展史

   边坡稳定性研究最早是通过滑坡现象进入人们视线中。由于时代限制，当时人们多将边坡当作一种地貌现象来进行研究。这种状况一直持续到直到19世纪末20世纪初，随着为满足近代工业革命兴起需求的大规模土工建设诱发了大量造成巨大损失的滑坡后，人们才将边坡失稳现象的地位提高到与人类活动有关的灾害地质过程的高度加以研究。借用土力学中极限平衡的概念，根据三个静力平衡条件计算边坡极限平衡状态下的总稳定性与从边坡所处的地质条件及滑坡现象对滑坡发生的环境机制进行分析是早期对边坡稳定性的研究主要两方面。但也存在上述方法都局限于定性单因素的问题。偏重于定性描述和分析的苏联的“地质历史分析”是我国在50年代大多数工程地质工作者在滑坡研究中所使用的方法。60年代，工程地质学家们认识到边坡是一个时效变形体这种新认识使有关边坡稳定性研究进入了模式机制研究和内部作用过程研究的新阶段。进入80年代，边坡稳定性研究随着计算理论和计算机科学的长足进展，数值模拟技术的广泛应用得以发展。与此同时，诸如系统论方法、模糊数学、灰色理论、数量化理论及现代概率统计等学科之间的相互渗透使许多与现代科学有关的一系列理论方法被引入边坡科学研究。这种情况更大大促进了应用研究及决策水平的提高与理论的更新。与此同时，社会实践提出的课题不论在数量上或是在复杂程度上使得当今边坡科学研究达到了前所未有的水平。90年代以来，我国岩石高边坡工程实践也提升到了一个新的水平，非线性科学的加入与发展使人们认识到高边坡不仅是一个具有复杂结构的系统，更是一个不断通过与外界的物质与能量的交换来实现自身发展演化的系统。我国边坡工程地质工作从认识自然向改造自然的成果通过大批与人民生活安居乐业息息相关的边坡和滑坡治理工程的成功实施得到了充分的验证。

   二、边坡稳定性研究的现状

   针对边坡稳定性的研究可以分为两类方法：定性分析方法和定量分析方法。此外，近年来，在以定性分析方法和定量分析方法为基础上，通过与新的学科、理论进行交叉学习，逐渐发展起来一些诸如模糊分级评判法、现场监测分析、可靠性分析法、地质力学模型、灰色系统理论分析法、系统工程地质分析法等边坡稳定性分析方法。

   定性分析主要是通过工程地质勘察，通过对变形地质体的成因及其演化史以及影响边坡稳定性的主要因素的分析对边坡稳定状况及其可能发展趋势进行定性说明和解释。自然(成因)历史分析法、工程类比法、边坡稳定性分析数据库和专家系统、图解法(含诺模图法、赤平投影图法、SMR法)等是定性分析过程中常用的方法。

   对于定量分析方法，严格意义上来讲，只能作为半定量分析，无法做到完全定量分析。极限平衡分析法、数值分析方法(有限元法(珏M)、边界元法(BEM)、快速拉格朗日分析法(FLAC)、离散元法(DEM)、块体理论(BD)和不连续变形分析(DDA)、无界元法(IDEM)) 是常用定量分析的主要方法。

   随着学科交叉与本学科的不断发展，非确定性分析方法与物理模型方法也逐渐作为边坡稳定性分析的新方法而崭露头角。诸如可靠性分析法、系统工程地质分析法、灰色系统理论分析法、神经元方法、损伤断裂力学理论、模糊分级评判法、突变理论法、分叉与混沌理论的非确定性分析方法以及底摩擦试验、光弹模型、离心模型试验、地质力学模型试验等的物理模型方法对更直观的的模拟边坡岩土体的变形破坏机制以及发展过程、边坡岩土体中的应力大小及其分布以及评价加固措施的加固效果起着效果明显的作用。

   在上述理论方法的同时，力图通过现场监测所获得的信息如位移、应力、位移速度、声发射率脉冲频率、、氧气-a、地下水等有关特征，来对边坡岩土体稳定性做出评价和预测的现场监测技术方法、监测结果分析方法也得到了进步。现如今，利用监测结果对边坡进行稳定性分析已成为目前边坡工程稳定性评价中极重要方法。

    

   第三节 章节安排与技术路线图

   1.4.1章节安排

   本论文中章节安排如下：

   （1）为了证明研究区域的有效性与实际性，第二章整理并罗列了研究区域的自然条件、基本特征、地形、地层岩性以及通过实验与计算得到的岩土体物理力学参数。第二章的内容为后续的稳定性评价与工程设计提供了所需要理论与数据基础，是作为工程设计中必不可少的工作步骤出现；

   （2）为了证明对研究区域进行工程治理的必要性，第三章从定性分析与定量分析两方面对研究对象进行了稳定性分析，同时也对研究区域发生变形破坏模式进行了预测，验证了研究区域需要进行治理工程的必要性；

   （3）在第二章的理论与数据基础和第三章论证对边坡工程必要性基础上，第四章对研究区域提出了两套可行的治理方案。两个方案分别是方案一：清方+排水+格构锚+浆砌块石护坡+护脚墙工程与方案二：清方+排水+固结灌浆+浆砌块石护坡+护脚墙工程。在通过经济、工程效果等方面的方案比选后择优选择适合的方案并进行工程施工设计。并结合施工设计方案实施后对研究区域进行二次的、定量的稳定性分析，证明治理工程的有效性。

   （4）结合前几章的内容，第五章对前文的工作的成果进行了总结性的陈述。同时，也对关于与本论文研究对象类似的边坡治理工程作出了一定的展望。