预应力锚索抗滑桩滑坡治理设计与稳定性分析

论文摘要

抗滑桩、预应力锚索抗滑桩等是当前滑坡治理工程中常用的措施,但预应力锚索抗滑桩属于一种治理滑坡的新型支挡结构,它目前的实践应用超前于其理论研究。虽然在实际工程中它已经得到了大量应用,但由于桩锚体系与滑坡体之间相互作用的复杂性,其设计计算方法还不尽完善。本文以郴州市人民防空办公室滑坡治理工程实例为背景,在分析总结边坡稳定性和锚索抗滑桩的应用研究现状的基础上,通过理论计算和数值模拟的方式对预应力锚索抗滑桩这种新型支挡结构处治具体滑坡进行了研究,本文主要工作如下:(1)对影响边坡稳定性的因素进行了分析,对常用的一些边坡稳定性分析方法适用性及优缺点进行了探讨。进行了边坡滑体的防治技术分析研究,并详细介绍了锚索抗滑桩在滑坡治理中的设计方法和设计理论。(2)在详细收集资料和室内分析的基础上,结合郴州市人民防空办公室滑坡治理的实际情况,从区域地质环境、区域地质条件、工程地质特征入手,深入分析了地质构造与环境、地形地貌条件、地层岩性特征、水文地质条件以及人为因素对郴州市某滑坡的影响,查明了滑坡的成因机理,通过分析得到了郴州市某滑坡变形破坏阶段及其特征。(3)结合郴州市人民防空办公室滑坡治理工程实例,针对滑坡的工程地质条件和发生的原因,建立滑坡和锚索抗滑桩的简化力学模型,利用极限平衡理论,采用传递系数法,系统地给出了滑坡推力的计算方法,选择与之相适应的整治工程措施优化治理方案,进行锚索抗滑桩的常规设计。(4)为克服现行预应力锚索抗滑桩设计计算方法存在诸多问题,借助有限差分法软件,采用二维数值模拟技术对滑坡治理前后的滑坡稳定性进行了较为详细的分析。通过对依托工程实例的分析计算,说明了有限差分强度折减法的特点和优点,并和传统的极限平衡法的结果做了对比分析。(5)在综合理论分析及数值计算成果基础上,结合工程实际,通过对预应力锚索抗滑桩施工工艺的分析研究,指出了工程施工应注意的事项和质量评定方法,对预应力锚索抗滑桩整治滑坡的设计和施工具有较好的指导作用。本边坡预应力锚索抗滑桩加固方案实施后期的稳定性监测表明该边坡处于稳定状态,为该工程合理有效的设计与施工以及安全运营提供可靠保证,产生了明显的社会与经济效益,设计方法与施工方案可供类似工程参考借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 边坡稳定性研究现状
• 1.2.2 预应力锚索抗滑桩研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容与工作
• 第二章 边坡稳定性分析与预应力锚索抗滑桩设计计算
• 2.1 边坡稳定影响因素研究
• 2.1.1 内因
• 2.1.2 外因
• 2.2 边坡极限平衡稳定性分析
• 2.2.1 简化Bishop法
• 2.2.2 Janbu法
• 2.2.3 Sarma法
• 2.2.4 传递系数法
• 2.3 滑坡预防、整治原则和主要工程措施
• 2.3.1 预防措施
• 2.3.2 整治原则
• 2.3.3 滑坡治理的主要工程措施
• 2.4 预应力锚索抗滑桩设计计算方法
• 2.4.1 计算基本假定
• 2.4.2 计算力学模式
• 2.4.3 预应力锚索抗滑桩结构计算的基本思路
• 2.4.4 滑坡推力计算方法
• 2.4.5 桩的计算宽度与变形系数
• 2.5 弹性桩模式结构计算
• 2.5.1 抗滑桩嵌固段内力基本计算表达式
• 0、φ₀、M₀、Q₀'>2.5.2 求解x₀、φ₀、M₀、Q₀
• 2.5.3 求解锚索设计拉力
• 2.5.4 求解桩身内力
• 2.5.5 求解桩顶位移
• 2.6 锚索的设计
• 2.6.1 锚索材料
• 2.6.2 锚索构造
• 2.6.3 锚索设计的主要内容
• 2.6.4 锚索钢绞线根数的确定
• 2.6.5 锚固体设计计算
• 2.7 本章小结
• 第三章 依托工程极限平衡法稳定性分析与预应力锚索抗滑桩治理方案设计
• 3.1 依托工程概述
• 3.2 滑坡区自然及地质环境条件
• 3.2.1 自然条件
• 3.2.2 地质环境条件
• 3.2.3 地质构造与新构造运动
• 3.2.4 水文地质条件
• 3.3 滑坡变形破坏机理分析
• 3.3.1 滑坡基本特征
• 3.3.2 滑坡机理分析
• 3.4 岩土体物理力学性质
• 3.5 滑坡稳定性分析
• 3.5.1 滑坡稳定性的定性评价
• 3.5.2 滑坡稳定性计算模型和滑坡荷载
• 3.5.3 计算参数的确定
• 3.5.4 极限平衡法稳定性分析与评价
• 3.6 预应力锚索治理方案设计分析
• 3.6.1 抗滑桩设计
• 3.6.2 锚索（锚杆）设计
• 3.6.3 排水设计及其他
• 3.7 本章小结
• 第四章 预应力锚索抗滑桩滑坡治理稳定性数值分析
• 4.1 有限差分法软件FLAC原理与方法简介
• 4.1.1 有限差分法软件FLAC简介
• 4.1.2 基本理论与方法
• 4.1.3 FLAC边坡稳定性数值分析步骤
• 4.1.4 强度折减法与FLAC实现
• 4.2 有限差分法稳定性分析与评价
• 4.2.1 有限差分法模型的建立
• 4.2.2 计算结果及分析
• 4.3 预应力锚索抗滑桩滑坡治理稳定性分析
• 4.3.1 有限差分法模型建立与材料参数选取
• 4.3.2 预应力锚索抗滑桩滑坡治理稳定性分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 预应力锚索抗滑桩滑坡治理施工技术及效果分析
• 5.1 预应力锚索抗滑桩施工技术总体设计
• 5.2 抗滑桩及桩顶连系梁施工工艺
• 5.2.1 抗滑桩及桩顶连系梁施工工艺流程
• 5.2.2 抗滑桩施工注意事项与质量控制
• 5.3 预应力锚索施工工艺
• 5.3.1 预应力锚索施工工艺流程
• 5.3.2 预应力锚索防腐措施
• 5.3.3 预应力锚索施工质量控制与验收
• 5.3.4 预应力锚索施工安全措施
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文结论
• 6.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文与研究成果