路基高风险边坡防护超常力学性能支护材料研发与应用.docx

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1、路基高风险边坡防护超常力学性能支护材料研发与应用2.2研究的主要内容一、本项目的具体研究内容围绕以下两方面开展：1、高烈度地震区的新型支护材料结构研究方面：D对高烈度地震区高速公路路堑高边坡地震案例开展资料搜集整理调研，吸取总结国内外的岩土工程抗震的研究成果，通过开展NPR锚索围岩横合模型的数值动力拉伸模拟和模拟地震作用下的锚固体动态拉拔实验;从恒阻力的演化、锚索-锚固材料界面的正应力和剪应力的分布拉拔强度的演化以及水泥砂荣和围岩的破坏模式分析NPR锚索-围岩相互作用机理;并提出能实现锚固体系在强震条件下协调变形的解决方案2、选取有代表性的高烈度地震区路堑高边坡工点,开展大型振动台对比试验,对

2、不同类型的新型材料组合支护结构以及普通锚索组合支护结构在地震作用下加固边坡的变形模式及动力特性进行了对比分析研究,主要从EI-Centro波的混合加载方式下，坡体变形及破坏模式、时程曲线特征等进行综合对比分析，旨在对NPR锚杆（索）组合支护结构的地震动力响应特性进行研究，依据不同类型NPR锦杆（索）组合支护结构在不同地震作用下的动力响应，为后续NPR锚杆（索）的性能参数及抗震优化设计提供参考。3、通过数值模拟,研究坡体变形阶段与输入波峰值及其频谱特性之间的关系，提出了支护边坡的地震破坏机理及其地震波动特性。更详细的模拟不同类型NPR锚杆（索）组合支护结构在各级地震作用下的动力响应并将数值计算结

3、果与振动台试验结果进行对比分析:同时基于振动台试验和数值模拟,研究新型材料锚索组合结构所附属的抗滑桩和框架格梁的力学特征和地基土反力特征；4、基于前述研究,确定新型材料支护结构在高烈度地震区路堑高边坡的适应性方案,确定拟研发各个型号的高烈度地震区边坡适用型NPR锚杆（索），在不同抗震设防烈度、场地类别、地震分组、地质情况、支护方式和边坡规模下大致需要达到的延展性、恒阻力和吸能量级等性能指标参数。并引进建筑结构抗震性能化设计理念，将其应用于新型锚索组合结构体系的抗震设计，把整个组合结构部位按重要性和地震动力特征区分，确定针对整个组合结构、关键部件、重要构件、次要构件的性能系数关系及定量设计方法。

4、5、针对高烈度地震区路堑高边坡,研究和提出一套商用有限元软件即可实现的设计方法，从而针对边坡工程的不同情况，量身定制对应的新型材料铺索及其组合支护结构;研究和提出一套包括能使围岩铺固力满足设计和恒阻力的要求的成孔设备、扩孔工艺等在内的施工方法。并针对我集团公司在高烈度地震区开展的重点交通工程建设项目,开展设计施工应用研究。二、膨胀性岩土地区新型支护材料结构研究方面：1、现场调研收集广西典型膨胀土地区公路的路基病害形成条件与诱发因素资料，通过现场观测，探索大气急剧条件下的地下水位变化对膨胀土水力学性质的影响等，探索膨胀土边坡变形破坏机理，在充分理解膨胀非饱和土的力学和水力行为较一般的非饱和土的行

5、为具有更强复杂性基础上，吸取和参考学界的学术和应用方面的成果；开展复杂条件下的新型材料锚索与膨胀土室内模型实验研究，开展基于NPR锚索-围岩横合模型的离散元数值模拟研究,提出锚索-膨胀围岩的相互作用机理和锚索-膨胀围岩的整体本构特征;并提出能实现膨胀岩上锚固体系在复杂条件下提供优异错固力的解决方案。2、基于前一阶段研究成果,初步确定出适应膨胀性岩土变形破坏机理的新型材料支护结构，开展新型材料支护结构的现场试验实验工作，选择广西区内典型的膨胀土路边坡为工程背景，以埋设于错杆、框架梁和抗滑桩中元器件的监测数据为基础，开展多个干湿循环的实验和监测，对新型材料支护结构对膨胀土边坡的支护机理与效果进行研

6、究验证新型材料支护结构对膨胀性岩土的变形特征的适应性;得到新型材料错索组合结构所附属的抗滑桩和框架格梁的力学特征和地基土反力特征。3、开展大量数值模拟工作并对比分析现场试验成果,确定新型材料支护结构在膨胀土地区路暂高边坡的适应性方案，确定拟研发各个型号的膨胀土边坡适用改进型NPR锚杆（索），在不同场地情况、地质情况、支护方式和边坡规模下大致需要达到的延展性、恒阻力和吸能量级等性能指标参数。4、针对膨胀土地区的路堑高边坡,研究和提出一套商用有限元软件即可实现的设计方法，从而针对边坡工程的不同情况，“量身定制”对应的新型材料锚索及其组合支护结构;研究和提出一套包括能使围岩锚固力满足设计和恒阻力的要求的成孔设备、扩孔工艺等在内的施工方法。并针对我集团公司在膨胀土地区开展的重点交通工程建设项目,开展设计施工应用研究。2.3研究方法如上节所述，本项目在膨胀土领域采用前期调研、现场观测、原位测试、室内土工试验、室内模型实验、现场试验实验监测、数值模拟和理论分析相结合的研究方法。在抗震设计领域主要采用调查研究、锚固体动态拉拔实验、大型振动台试验、数值模拟和理论分析相结合的研究方法。