黄土边坡与抑制结构相互作用机理研究

论文摘要

随着国家西部大开发战略的实施和不断深入，西部黄土地区工程建设日益增多。实践中，黄土边坡是一类复杂而棘手的问题，目前的理论研究滞后于工程实践应用，进行黄土边坡抑制结构设计理论研究意义重大。然而抑制结构与黄土间相互作用机理是理论设计的基础和依据，并与最终的设计方案及工程造价有着密切关系，机理研究有助于黄土边坡抑制结构设计理论的完善和设计的优化。为了探索黄土边坡与抑制结构间相互作用机理，以期能更好的指导边坡工程设计实践，以某在建铁路某车站黄土边坡现场原位实验、监测和室内实验资料为基础，结合地学、数学、力学及计算机技术等领域的理论和方法，通过实验监测和理论分析，得到以下主要结论（成果）。(1)分析总结现有关于抗滑桩桩前、桩后接触应力分布形式理论，结合实测结果提出锚索抗滑桩在黄土地层不同深度处桩前、桩后与黄土接触面处土压力值分布规律；(2)结合抗滑桩间土拱效应形成机制，对桩间土拱受力分析，并应用现有的基于土拱静力平衡和土拱拱脚处土体强度要求的理论公式计算桩间距，计算结果与实际设计桩间距值相近。(3)监测不同类型锚索框架结构从工作初期到稳定时段内，框架横梁、竖肋与接触黄土之间的实际受力情况，探讨了基底土压力的分布规律；应用结构对称简化的Winkler弹性地基梁理论计算框架梁截面弯矩，并与实测截面弯矩进行比较，二者基本吻合，验证了该计算理论的正确性。(4)通过监测拉力集中型锚索锚固段与黄土之间粘结应力值及实际分布情况，分析探讨了其分布、变化规律，并与Mindlin位移解理论解进行比较，结果较为相似，说明Mindlin位移解理论较为接近实际，可用于拉力集中型锚索设计计算。(5)通过监测压力分散型锚索锚固段与黄土之间粘结应力值及实际分布情况，分析探讨了其分布、变化规律，并与局部变形假定解进行比较，结果基本吻合，说明了局部变形假定解理论较为接近实际，可用于压力分散型锚索设计计算。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究背景、目的和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.2 研究现状综述
• 1.2.1 关于黄土边坡研究
• 1.2.2 关于边坡抑制结构研究
• 1.2.3 关于黄土边坡与抑制结构相互作用机理研究
• 1.3 研究内容、方法和技术路线
• 2 黄土边坡土体与抑制结构相互作用测试实验
• 2.1 实验工点概况
• 2.1.1 实验工点环境地质条件简况
• 2.1.2 边坡加固工程简况
• 2.1.3 测试实验简况
• 2.2 实验一：抑制结构与边坡接触反力测试实验
• 2.2.1 实验目的、内容和方法
• 2.2.2 测试仪器的布设及注意事项
• 2.2.3 现场实测数据处理及结果分析
• 2.3 实验二：抑制结构应力应变测试实验
• 2.3.1 实验目的、内容和方法
• 2.3.2 测试仪器及布设
• 2.3.3 现场实测数据处理及结果分析
• 2.4 小结
• 3 锚索抗滑桩与黄土边坡相互作用机理研究
• 3.1 抗滑桩桩前、桩后受力机制研究
• 3.1.1 抗滑桩桩前抗力、桩后推力分布形式讨论
• 3.1.2 实验结果与理论分析比较
• 3.2 关于土拱效应的分析
• 3.2.1 土拱形成机制
• 3.2.2 土拱受力分析
• 3.2.3 基于土拱效应下的合理桩间距确定
• 3.3 小结
• 4 预应力锚索框架与黄土边坡相互作用机理研究
• 4.1 框架梁与黄土边坡相互作用机理研究
• 4.1.1 框架梁受力分析
• 4.1.2 框架梁内力计算
• 4.1.3 实测数据与理论计算值比较分析
• 4.2 预应力锚索在黄土边坡中的锚固机理研究
• 4.2.1 拉、压型预应力锚索结构组成及特征
• 4.2.2 预应力锚索锚固段受力分析
• 4.2.3 拉力集中型预应力锚索沿锚固段长度应力分布状态研究
• 4.2.4 压型分散型预应力锚索沿锚固段长度应力分布状态研究
• 4.3 小结
• 5 结论
• 5.1 主要研究结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录