论文题目: 破碎岩质边坡锚固技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 防灾减灾工程及防护工程
作者: 朱晗迓
导师: 尚岳全
关键词: 破碎岩质边坡,锚固机理,锚固效应,模型试验,预应力损失,外锚头受力体系
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 预应力锚固技术在近代岩土工程中得到了广泛的应用,取得了巨大的成功,相应的理论研究也获得了很多的成果,但由于实际岩土工程中的复杂性,其预应力锚固技术还存在着一些问题不是很明确,诸如预应力锚固作用机理及群锚效应、锚索预应力的损失规律、外锚头受力体系、边坡破坏过程中预应力锚固体系的工作状态等。 针对目前预应力锚固技术中存在的一些问题,结合金丽温高速公路K81高边坡预应力锚固工程,采用地质调查,现场监测,试验研究,数值模拟,理论分析等多种手段和方法,对破碎岩质边坡中预应力锚固技术的机理和应用进行了研究和探讨。 通过对边坡破碎岩体的空间分布和成因类型进行研究,分析边坡潜在的变形破坏方式,评价边坡的稳定性,分析控制边坡稳定性的主要因素,为边坡治理设计提供可靠依据。 采用物理模型试验对锚固效应进行了探讨,得出了张拉过程中的相互影响规律,锚索预应力长期变化规律,以及坡体内部土压力的响应规律。对锚固体系在受到坡体后缘下滑力作用下体系响应的试验研究表明,锚固体系在边坡下滑力作用下的工作状态具有空间效应,同时也了解了坡体内部滑面上正应力的变化规律。对坡体内部出现强渗流的情况下锚固边坡的破坏性试验表明了锚固体系对边坡的增稳效果。 通过正反演数值模拟,揭示锚索的加固机理,建立了破碎岩质边坡锚索加固治理设计的技术体系,提出了设计准则。 通过现场的对锚索预应力的监测,对锚索预应力短期变化规律,长期损失规律,以及在降雨作用下锚索内力变化规律等进行了探讨,得到了锚索预应力损失变化的一般规律。并对受坡体介质材料蠕变影响的锚索预应力长期损失规律进行分析。建立了锚索预应力受坡体介质材料蠕变影响的长期变化规律。 通过对锚固工程中锚墩加框格梁的外锚头受力体系进行分析,探讨了其受力机制,讨论了锚墩框格梁体系的受力计算方式。并对现场监测数据进行反算,对不同岩性条件下的弹性地基反力系数提出了参考取值。
论文目录:
中英文摘要
目录
第一章 绪论
1．1 岩土预应力锚固技术的应用与发展
1．2 岩土预应力锚固技术研究的现状
1．2．1 锚固机理现场测试及试验研究
1．2．2 预应力锚固技术数值分析研究进展
1．2．3 锚索预应力损失研究现状
1．2．4 外锚头结构体系受力分析研究现状
1．3 岩土工程预应力锚固尚存在的一些主要问题
1．4 本文研究内容
1．4．1 边坡稳定评价与治理方案论证
1．4．2 现场监测工作
1．4．3 锚固效应试验研究
1．4．4 预应力松弛原因分析及解决措施研究
1．4．5 外锚头受力体系分析
1．4．6 锚索布置优化研究
1．4．7 锚索设计准则研究与Ksl高边坡加固效果综合评价
1．5 本文研究的基本成果
1．5．1 K81高边坡地质条件调查与治理方案提出
1．5．2 群锚效应分析
1．5．3 锚下应力分布情况分析
1．5．4 锚索预应力损失规律分析
1．5．5 锚索外锚头受力体系分析
1．5．6 锚固效应试验研究
1．6 本论文创新点
第二章 边坡地质环境特征与治理方案
2．1 边坡区自然地理
2．2 工程区域地质构造
2．3 边坡岩体结构的地质雷达探测
2．4 边坡岩体结构的地质勘探与调查分析
2．4．1 锚索孔钻探结果
2．4．1．1 KS卜692~K 81十748(1#山头)锚索孔钻探结果
2．4．1．2 K81+764~K81十860(2“山头)锚索孔钻探结果
2．4．1．3 K81+897~K 81十950(3#山头)锚索孔钻探结果
2．4．2 边坡岩体完整性孔内电视观察结果分析
2．4．3 边坡破碎岩体的空间分布
2．4．3．1 坡面岩体完整性分区
2．4．3．2 边坡破碎岩体的空间分布
2．5 边坡变形破坏机理分析
2．6 边坡稳定性分析计算
2．6．1 2~#山头滑面强度参数反分析及原锚固方案分析
2．6．2 3~#山头稳定性计算分析
2．7 边坡治理方案
第三章 锚固效应物理模型试验
3．1 锚固体系模型试验
3．1．1 试验测试仪器和模拟材料
3．1．2 试验模型箱的搭设
3．1．3 试验方案
3．2 群锚张拉相互影响对比分析
3．2．1 3×3纵梁加载
3．2．2 3×3横梁加载
3．2．3 3×3纵横梁加载(模型水平)
3．2．4 3×3纵横梁加载(模型倾斜，坡面倾角200)
3．2．5 不同框格梁布置方案的对比分析结果
3．3 试验锚索预应力长期损失分析
3．3．1 3×3纵梁加载时的预应力长期损失
3．3．2 3×3横梁加载时的预应力长期损失
3．3．3 3×3纵横梁加载时的预应力长期损失
3．3．4 3×3纵横梁加载时的预应力长期损失(模型坡面倾角200)
3．3．5 4×3纵横梁加载时的预应力长期损失
3．3．6 试验锚索预应力长期损失的基本规律
3．4 锚索张拉过程中坡体内部附加应力调整分析
3．4．1 4×3纵横梁布置时锚索张拉过程中坡体附加应力
3．4．2 3×3纵横梁布置锚索张拉过程中坡体附加应力(模型水平)
3．4．3 3×3纵横梁布置锚索张拉过程中坡体附加应力(模型倾斜)
3．4．4 3×3纵梁布置锚索张拉过程中坡体附加应力
3．4．5 3×3横梁布置锚索张拉过程中坡体附加应力
3．4．6 锚索张拉过程中坡体附加应力调整的基本特点
3．5 物理模型试验研究成果
第四章 后缘推挤及强渗流状态下锚固体系工作试验
4．1 边坡后缘变形推挤条件下锚固体系工作状态模型试验
4．1．1 模型试验研究概况
4．1．2 模型试验方法
4．1．3 模型后部推挤条件下锚索应力的变化特征
4．1．4 模型后部推挤条件下坡体土压力变化特征
4．2 锚固边坡地下水渗流条件下的变形破坏试验
4．2．1 锚固边坡地下水渗流试验方法
4．2．2 地下水渗流引起边坡破坏的过程
4．3 试验研究成果
第五章 破碎岩质边坡锚固技术数值分析
5．1 三维有限元数值分析模型
5．1．1 计算范围和计算规模
5．1．2 计算模型的物理力学参数确定
5．2 群锚作用下垫墩及框格梁下坡体响应规律
5．2．1 群锚下坡体压缩变形与附加应力分布规律
5．2．2 相邻锚索张拉对坡体压缩变形和预应力保持的相互影响
5．2．3 群锚作用下坡体压缩变形和附加应力随深度变化规律
5．3 预应力锚索加固边坡设计参数取值模拟研究
5．3．1 预应力锚索合理间距的数值分析
5．3．2 锚索加固机理与锚固角的优选问题
5．4 数值模拟分析的基本认识与结论
第六章 锚索预应力损失研究
6．1 锚索预应力损失一般规律
6．2 锚索预应力变化监测
6．2．1 监测目的
6．2．2 锚索应力监测方法
6．2．2．1 锚索结构
6．2．2．2 监测设备
6．2．2．3 监测频率
6．2．3 锚索预应力变化过程监测结果分析
6．2．3．1 张拉锁定引起的预应力损失
6．2．3．2 锚索体在锁定后的2小时内应力损失变化分析
6．2．3．3 锚索预应力的长期变化规律
6．2．4 补偿张拉的作用
6．2．5 锁定值大小对预应力损失的影响
6．2．6 降雨对锚索预应力变化的影响
6．3 预应力长期损失理论分析
6．3．1 边坡蠕变和预应力损失的祸合分析
6．3．2．1 计算模型与理论推导
6．3．2．2 己有文献报道试验介绍
6．3．2．3 有限元分析和理论分析及其结果比较
6．3．2 金丽温高速公路高边坡典型锚索长期监测数据及反分析
6．4 本章小结
第七章 边坡锚固中框架梁受力体系分析
7．1 框格梁受力体系研究现状及研究思路
7．2 双参数弹性地基梁模型分析
7．2．1 双参数弹性地基梁模型介绍
7．2．2 双参数弹性地基梁分析无限长梁，半无限长梁，以及短梁集中力作用
7．2．3 实例分析与比较
7．3 带锚墩的框架梁体系受力模型分析
7．3．1 带锚墩的框架梁体系研究思路
7．3．2 测试结果简介
7．3．3 单梁分析结果
7．3．3．1 基于Winkler弹性地基梁假定分析
7．3．3．2 理论分析与现场测试对比分析
7．3．4 地基反力系数参数反分析
7．4 带锚墩的框架梁体系整体受力分析
7．4．1 计算假定
7．4．2 单向短梁受集中荷载下内力计算
7．4．3 对于大梁进行整体分析
7．4．4 实例分析
7．5 本章结论
第八章 结论与建议
8．1 主要研究结论
8．2 对进一步研究的建议
参考文献
致谢
作者个人简历及攻读博士学位期间发表论文
发布时间: 2005-07-15
参考文献
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