锚杆抗滑桩模型试验及安全监测方案研究

论文摘要

滑坡是一种常见的地质灾害,其具有多发性及危害性等特点,经常使交通中断、河道堵塞、.厂矿推毁、村庄及农田遭受破坏,严重危害了人民的生命及财产的安全,进而制约当地经济社会的可持续发展。锚杆抗滑桩作为一种新型支挡结构物,在大中型滑坡治理工程中发挥了越来越重要的作用,但由于其理论研究远远落后于工程实践,因而限制了其在工程实践中的推广应用。本文以“滑坡与锚索抗滑桩相互作用的大型物理模型试验研究”项目为依托,重点研究锚杆抗滑桩在滑坡治理应用中的承载机理、受力变形及破坏特征等问题。主要研究内容及成果如下：(1)开展了滑坡模型基本参数室内物理模型试验、普通抗滑桩室内物理模型试验、锚杆抗滑桩室内物理模型试验,获得了大量的测试数据。(2)通过对测试数据的分析,确定了测点土压力变化规律、抗滑桩的受力分布及抗滑桩桩身内力分布规律,总结了锚杆抗滑桩与滑体的变形规律。通过三组模型试验的分析,推测出三种锚杆抗滑桩的破坏模式：桩的塑性铰破坏模式、锚杆受力滑移破坏、桩周土体塑性破坏。(3)在物理模型试验的基础上,进行了有限元数值模拟,得出了抗滑桩及锚杆的受力规律、锚杆抗滑桩上下排锚杆轴向拉力的比值关系等,并与物理模型的试验结果进行了对比分析。(4)最后,通过物理模型试验及数值模拟的对比分析,得出了锚杆抗滑桩及滑坡体的变形破坏演化规律；提出了锚杆抗滑桩的安全预警判据及安全预测预报模型；总结了锚杆抗滑桩在施工期间及运营期间的安全监测方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 抗滑桩工程应用及理论研究
• 1.2.2 数值模拟研究及应用
• 1.2.3 滑坡灾害安全预警预报研究
• 1.2.4 监测技术在滑坡灾害中的应用
• 1.3 本文的主要研究内容
• 1.4 本文的技术路线
• 第二章 锚杆抗滑桩模型试验总体设计
• 2.1 模型试验的相似理论
• 2.2 模型试验总体设计
• 2.2.1 滑坡模型的确定
• 2.2.2 试验内容
• 2.2.3 试验材料
• 2.2.4 抗滑桩布设
• 2.2.5 传感器布设
• 2.2.6 测试项目及测试仪器
• 2.2.7 加载设计
• 2.2.8 试验步骤
• 第三章 锚杆抗滑桩模型试验结果及分析
• 3.1 普通抗滑桩模型试验
• 3.1.1 桩顶位移分析
• 3.1.2 桩身各测点土压力变化分析
• 3.1.3 桩身土压力分布规律
• 3.1.4 桩身弯矩分析
• 3.2 锚杆抗滑桩（单锚）模型试验
• 3.2.1 桩顶位移分析
• 3.2.2 桩身各测点压力变化规律
• 3.2.3 桩身土压力分布规律
• 3.2.4 桩身弯矩分析
• 3.2.5 锚杆受力分析
• 3.3 锚杆抗滑桩（双锚）模型试验
• 3.3.1 桩顶位移分析
• 3.3.2 桩身压力分布规律
• 3.3.3 桩身弯矩分析
• 3.3.4 锚杆受力分析
• 3.4 锚杆抗滑桩对比分析
• 3.4.1 测点位移变化规律对比分析
• 3.4.2 抗滑桩桩身压力对比分析
• 3.4.3 抗滑桩桩身弯矩对比分析
• 3.4.4 锚杆应变片对比分析
• 3.4.5 锚杆抗滑桩破坏模式对比分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 锚杆抗滑桩数值模拟研究
• 4.1 FLAC 3D基本介绍
• 4.2 模型建立
• 4.3 参数试验数值模拟分析
• 4.4 数值模拟对比分析
• 4.4.1 测点位移变化分析
• 4.4.2 模型主应力云图分析
• 4.4.3 滑坡体塑性区分析
• 4.4.4 抗滑桩及锚杆受力分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 锚杆抗滑桩安全预警及监测方案
• 5.1 锚杆抗滑桩演化规律概述
• 5.1.1 锚杆抗滑桩变形破坏的演化规律
• 5.1.2 滑坡体变形破坏的演化规律
• 5.2 锚杆抗滑桩的安全预警
• 5.2.1 桩顶位移预警
• 5.2.2 锚杆锚固力预警
• 5.2.3 锚杆抗滑桩变形监测预警
• 5.3 锚杆抗滑桩的变形预测模型初探
• 5.3.1 观测值的选取
• 5.3.2 锚杆抗滑桩变形预测
• 5.4 锚杆抗滑桩的安全监测设计
• 5.4.1 锚杆抗滑桩安全监测设计原则
• 5.4.2 锚杆抗滑桩施工期间的安全监测
• 5.4.3 锚杆抗滑桩运营期间的安全监测
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢