微型桩加固堆积层膨胀土滑坡模型试验研究

论文摘要

一直以来人们尝试用多种手段对滑坡工程进行防治,其中绝大多数是利用传统的抗滑桩、混凝土框架梁、挡土墙等方式。随着灾害防治技术的发展,微型桩以其经济性和良好的加固效果,越来越多的在浅层堆积层滑坡治理中应用。“5.12”地震以后,陕南地区特殊的堆积层膨胀土滑坡防治引起了工程界和学术界的关注。在灾害治理中,微型桩加固堆积层膨胀土滑坡得到了较多应用并取得了良好的效果和经济效益。当前诸多学者对堆积层滑坡及其微型桩加固机理进行研究取得了一些成就,推动了微型桩技术的发展,但对微型桩加固膨胀土堆积层滑坡机理研究文献甚少,尚未形成一套成熟的加固技术规范,制约了微型桩技术的推广和应用,所以对微型桩加固堆积层膨胀土滑坡机理研究并提出相应的设计原则和设计体系有着重要的理论和实践意义。模型试验是研究微型桩和加固技术的一条重要途径。试验以相似理论为基础,在一个1200mm×1200mm×1000mm的框架中进行。利用从陕南地区勉县毛家沟村实际工程中采集的膨胀土为模型材料制作滑体,进行了模型试验。通过自制的喷淋装置和烘干装置模拟自然界的降雨和蒸发,并对坡顶进行均布加载。试验过程中以桩间距、桩排距、锚固深度、连系梁等为变量,以不同的研究目的分6组进行。通过预先埋设的土压力盒、应变片和位移传感器进行实时量测,得到20000多组不同工况、不同位置、不同时间阶段的数据。对试验数据处理分析后得到以下主要结论：桩间距以（8～10）d（d为桩径）为宜；排间距以（5-10）d为宜；锚固深度D以L/3≤D≤2L/5（L为桩长）为宜；最佳土拱效应时,桩间距为（8-10）d。本文通过模型试验对微型桩进行了一系列的研究,分析了微型桩加固堆积层膨胀土机理并提出了若干微型桩设计原则,对微型桩加固膨胀土堆积层滑坡研究和技术应用方面发挥了重要的推动作用。由于论文工作时间和技术手段的限制,在材料相似性和传感器使用和数据采集上仍存在着不足和缺陷,未来的研究工作中应加以改进。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 微型桩应用发展史
• 1.3 滑坡模型试验的发展
• 1.3.1 国内外滑坡模型试验的发展史
• 1.3.2 框架模型试验的发展现状
• 1.3.3 微型桩加固试验研究现状
• 1.4 选题依据及意义
• 1.4.1 论文研究目标
• 1.4.2 技术路线
• 2 微型桩加固堆积层膨胀土滑坡理论研究
• 2.1 膨胀土滑坡特性
• 2.1.1 膨胀土划分
• 2.1.2 膨胀土的特性指标
• 2.1.3 堆积层膨胀土滑坡特性
• 2.2 微型桩加固理论
• 2.2.1 微型桩特点
• 2.2.2 微型桩桩身受力计算
• 2.2.3 微型桩桩顶连系梁加固作用
• 2.2.4 微型桩组合结构计算
• 3 微型桩加固膨胀土滑坡物理模型试验
• 3.1 物理模型试验的基本原理
• 3.1.1 相似原理
• 3.1.2 相似比的确定
• 3.2 试验设计及控制
• 3.2.1 模型框架制作
• 3.2.2 微型桩模型制作
• 3.2.3 连系梁模型制作
• 3.2.4 降雨强度控制
• 3.2.5 蒸发强度控制
• 3.3 传感器及数据采集装置
• 3.3.1 土压力传感器
• 3.3.2 位移传感器
• 3.3.3 应变传感器
• 3.3.4 数据采集仪
• 3.3.5 测试系统
• 3.4 模型试验设计
• 3.4.1 试验工况及目的
• 3.4.2 传感器布置
• 3.4.3 试验步骤
• 4 试验结果与分析
• 4.1 桩身位移及受力特点
• 4.1.1 测点位移变化规律
• 4.1.2 测点土压力变化规律
• 4.2 微型桩桩身弯矩分布规律
• 4.3 桩间距影响分析
• 4.4 锚固深度影响分析
• 4.5 排间距影响分析
• 4.6 土拱效应分析
• 4.7 联系梁机理分析
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望及建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢