岩质顺层边坡中抗滑桩的内力特性与计算方法研究

论文摘要

工程实践证明,抗滑桩能迅速、安全、经济的解决一些较困难的边坡工程问题。目前,抗滑桩已广泛应用于公路、铁路、水利水电工程中的岩质顺层边坡加固。但是,传统研究大都考虑土为桩侧介质,对于岩质顺层边坡中的抗滑桩研究很少,尤其缺乏理论分析方法与荷载结构物理模型试验等方面的研究。本文在前人成果的基础上,先后进行了抗滑桩加固岩质顺层边坡的力学模型研究,室内物理模型试验研究和三维数值仿真研究,然后将理论方法的结果与试验成果进行了对比分析,总结了岩质顺层边坡中抗滑桩的内力特性,并探讨了理论计算方法的适用性。主要的研究成果如下:1、在分析传统抗滑桩设计方法不足的基础上,引入若干假设,建立了抗滑桩加固岩质顺层边坡的弹性模型与理想弹塑性模型;根据材料力学,按照受力边界条件将力学模型划分为滑面以上的承载段部分与滑面以下的锚固段部分,分别建立了桩身挠曲线的微分方程,然后给出了求解步骤和相关参数的确定方法。2、采用PMMA树脂制作抗滑桩模型,分别进行了单桩与双桩的室内物理模型试验,分别测量了每级滑坡推力下桩身若干位置桩前、桩后的应变和滑体上的若干点的位移,并通过对应变结果的处理得到桩身若干截面的弯矩;采用高斯方程的线性组合与最小二乘原理对实测弯矩值进行拟合,利用求导与图乘法求得逐级推力下的桩身内力分布图和挠曲线;最后总结了岩质顺层边坡中抗滑桩的内力分布模式。3、将传统抗滑桩设计中常用的“悬臂桩”模型、改进的“悬臂桩”模型、本文弹性模型的计算结果与物理模型试验成果进行对比,表明本文弹性模型比“悬臂桩”模型与改进的“悬臂桩”模型更加适合抗滑桩加固岩质顺层边坡的计算。4、采用基于有限差分原理的FLAC3D软件对模型试验进行了数值仿真,给出了利用该软件自带FISH语言进行桩身内力求解的方法,通过与本文弹性模型的解、物理模型试验的结果进行对比,证实了该方法用于抗滑桩加固岩质顺层边坡分析的可行性,为其在岩质顺层边坡中抗滑桩结构优化设计等方面的应用奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 岩质顺层边坡破坏特征与地质模型
• 1.3 抗滑桩的研究历史
• 1.4 抗滑桩的国内外研究现状
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 岩质顺层边坡中抗滑桩与岩体的相互作用
• 2.1 引言
• 2.2 桩后滑坡推力的计算与分布
• 2.3 桩前岩土反力的计算与分布
• 2.4 滑坡推力的传递及桩与桩侧岩体的相互作用
• 2.5 本章小结
• 第三章 抗滑桩加固岩质顺层边坡的力学模型研究
• 3.1 引言
• 3.2 桩侧围岩的反力
• 3.3 水平地基系数
• 3.4 抗滑桩加固岩质顺层边坡的弹性模型
• 3.5 抗滑桩加固岩质顺层边坡的理想弹塑性模型
• 3.6 本章小结
• 第四章 抗滑桩加固岩质顺层边坡的室内物理模型试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验设备与模型制作
• 4.3 试验数据处理方法
• 4.4 试验结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 模型试验的理论计算与三维数值模拟
• 5.1 引言
• 5.2 以模型试验为实例的理论计算
• 3D的三维数值模拟'>5.3 基于FLAC^3D的三维数值模拟
• 5.4 三维数值模拟与理论计算、模型试验的结果对比
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 论文的主要结论
• 6.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢