延安地区黄土边坡土钉支护的应用研究

论文摘要

虽然土钉支护技术的研究和发展已经进入比较成熟的阶段，然而对于不同特性土体的支护技术的研究仍不完善。陕北过去是欠开发地区，对该地区黄土性能与支护技术的的研究和分析过去很少，近几年随着资源的开发利用并结合国家支持西部发展的政策，城市建筑、铁路与公路建设的规模也越来越大，投资逐年增加。因此，对该地区特殊的土壤条件以及土体边坡支护的研究也越来越紧迫。本文采用工程实例与数值模拟结合比较的方法，通过对前人研究的总结，利用包延高速吴起段2号边坡为依托,探讨了在特殊的延安地区黄土边坡条件下土体的支护问题，并采用有限元分析软件MIDAS GTS对土钉支护进行了分析,得出了土钉支护技术在该地区的应用的一些结论:1.土钉与土体通过摩擦作用形成了一个柔性结构体，共同承担基坑变坡滑移和变形，土钉是这种结构体的骨架。土钉变形后被动受拉，应力分散传播于土体之间减缓了应力集中造成的工程危害，使土钉在整个分布区域内剪力减小。土钉支护的空间效应明显，应力在土钉上呈梯形分布，两端小中间大。在开挖区域的上部，具有很强的空间效应。2.增加土钉长度有利于降低单个土钉的内力，但是仅仅靠增加长度是没用的，土钉长度达到一定量值后，这种效果就不明显了;土钉的密度影响:土钉布置的太疏则很难形成土拱，土体不能形成整体抵抗变形很容易破坏，而过密的土钉却又很容易造成浪费。土钉倾角设置应该考虑尽量发挥出土钉的抗拉强度，即压应力和土钉夹角越靠近90°越能发挥其强度。3.按照支护方案进行支护后，边坡的滑移带已经基本消失，坡脚处的最大位移仅为10mm左右。相对可能发生的实际值或许偏小，但是从趋势来看，大大提高了边坡的安全性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 土钉支护技术的发展概况
• 1.2.1 支护形式分类
• 1.2.2 土钉支护的应用范围、优点以及局限性
• 1.2.3 土钉支护技术的发展趋势
• 1.2.4 土钉支护的研究现状
• 1.2.5 研究与计算方法
• 1.3 论文研究方案与技术路线
• 1.3.1 研究方案
• 1.3.2 技术路线
• 2 区域工程地质特性分析
• 2.1 黄土的特性分析
• 2.1.1 黄土特性概况
• 2.1.2 黄土的垂直节理特征
• 2.1.3 黄土的孔隙特征
• 2.1.4 黄土的边坡特征
• 2.2 实际工程地质、地层特性
• 2.2.1 工程概况
• 2.2.2 地质、地层特性
• 2.2.3 黄土的常规物理力学参数
• 3 土钉支护的作用机理
• 3.1 土钉支护机理
• 3.1.1 土钉与周围土体的作用力分析
• 3.1.2 支挡作用
• 3.2 土钉参数对土钉支护的影响
• 3.2.1 长度的影响
• 3.2.2 密度的影响
• 3.2.3 倾角的影响
• 3.2.4 土钉长度布置方式的影响
• 3.3 实验研究
• 3.4 成果总结
• 3.5 本章小结
• 4 土钉支护的数值模拟方法及原理
• 4.1 数值模拟方法
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 有限单元法简介
• 4.1.3 有限单元法的基本过程
• 4.2 数值模拟原理
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 单元模拟
• 4.2.3 网格尺寸与密度
• 4.2.4 接触模拟
• 4.2.5 施工过程模拟
• 4.3 本章小结
• 5 土钉支护的工程应用
• 5.1 工程概况
• 5.2 边坡稳定性分析
• 5.3 边坡支护方案数值模拟
• 5.3.1 MIDAS/GTS 数值模拟软件
• 5.3.2 数值模型
• 5.3.3 计算结果分析
• 5.4 施工建议
• 5.4.1 土钉端部处理措施
• 5.4.2 面层处理
• 5.4.3 防排水措施
• 5.4.4 施工监测
• 5.4.5 应急措施
• 5.5 土钉支护数值模拟与实际工程监测结果比较
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录