沉埋桩加固滑坡体的有限元设计方法与大型物理模型试验研究

论文摘要

本文从沉埋桩加固滑坡体的适用性入手,利用有限元法提出沉埋桩加固滑坡体的设计方法,并通过室内大型物理模型试验研究沉埋桩的加固机理,主要研究工作有以下几个方面:1较为系统地总结介绍了有限元极限分析的原理、基本理论,并介绍有限元强度折减法在均质土坡稳定性的计算和滑面的搜索、多滑面的搜索、三维边坡稳定性和岩质边坡结构面稳定性的计算、桩土相互作用等方面的应用。2首次采用非线性有限元强度折减法,针对一个滑坡工程实例进行沉埋桩单桩加固滑坡的极限有限元分析,研究了桩长、桩位与潜在滑面、滑坡的稳定安全系数及桩身内力之间的关系,研究了滑体与滑带强度之间不同的比例关系与桩长、滑坡稳定安全系数的关系,为沉埋桩的设计提出有力的工具。3采用有限元强度折减法对单排桩、桩间距为4米的抗滑桩在斜坡6个不同的设桩位置进行数值模拟,研究抗滑桩的桩位与滑坡体的稳定安全系数、滑动面的位置和形状的关系;抗滑桩处于不同位置、滑坡的稳定安全系数同为1.15时(设计要求的安全系数)计算抗滑桩的滑坡推力、抗滑桩的内力,为选择安全可靠、经济合理的设桩位置提供依据。4首次基于有限元法提出了沉埋桩加固滑坡体的设计步骤,总结出桩长变化时滑面的位置变化的四种形式,并运用一个工程实例解释沉埋桩加固滑坡体的设计过程,包括在设计要求安全系数的情况下合理桩长的选取,桩身和桩顶滑坡推力的大小和分布形式、桩身内力的计算。5在兰州中铁西北研究院完成五组关于沉埋桩的室内大型物理模型试验,研究沉埋桩抗滑段长度变化时滑坡体的破坏形式与变化规律;研究沉埋桩加固滑坡体的机理、桩长变化桩身所受的滑坡推力及其分布规律与桩顶滑体所承担推力之间的关系,验证了本文所作的理论研究成果及其设计方法,为沉埋桩设计提供科学依据。最后运用三维弹塑性有限元对模型试验进行数值模拟,验证了试验的可靠性。6根据试验中各种监测数据,总结出加荷过程中滑体出现滑裂面的时间和位置、桩身截面开始开裂到完全断裂的判定方法和桩顶出现拉裂缝的判定方法。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 滑坡防治的研究现状
• 1.3 抗滑桩加固滑坡体的研究进展
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 有限元极限分析方法
• 2.1 前言
• 2.2 有限元极限分析法的原理
• 2.3 有限元极限分析的基本理论
• 2.4 有限元强度折减法在边（滑）坡中的应用
• 2.5 本章小结
• 第三章 沉埋桩加固滑（边）坡的有限元极限分析方法
• 3.1 前言
• 3.2 分析方法
• 3.3 计算模型及其计算结果的分析与讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 滑坡治理中抗滑桩桩位分析
• 4.1 概述
• 4.2 桩位变化的数值模拟
• 4.3 本章小结
• 第五章 沉埋桩的有限元设计方法探讨
• 5.1 引言
• 5.2 沉埋桩加固边坡的设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 沉埋桩加固滑坡的大型室内物理模型试验和有限元数值模拟
• 6.1 前言
• 6.2 试验设备与模型制作
• 6.3 试验结果分析
• 6.4 模型试验的有限元数值模拟
• 6.5 结论
• 第七章 试验中滑坡体和沉埋桩受力状态的分析判定
• 7.1 概叙
• 7.2 滑坡体和抗滑桩受力状态的判定
• 7.3 结论
• 第八章 结论与建议
• 8.1 论文主要研究成果
• 8.2 进一步研究的建议
• 参考文献
• 攻读博士学位期间参加的科研工作和发表的论文
• 致谢