复合土钉支护稳定性及可靠性分析

论文摘要

复合土钉支护是近年来在土钉支护形式的基础上发展起来的新型支护结构。它根据具体的工程条件,将土钉支护与深层搅拌桩、旋喷桩、微型桩、钢管或预应力锚杆等结构结合起来,形成一种复合基坑支护技术,该技术克服了传统土钉支护技术不能控制边坡变形的缺陷,具有安全可靠、造价低、工期短、使用范围广等特点,获得了越来越广泛的工程应用。因此,对复合土钉支护结构的研究分析工作是很必要的,本文针对复合土钉的稳定性进行分析,主要做了以下几个方面的研究工作:(1)讨论了复合土钉支护技术的形成、发展和研究现状,对复合土钉支护技术的优点和应用前景进行了综述,分析了复合土钉支护技术目前研究工作的不足。(2)以极限平衡理论和土钉支护结构稳定性计算的条分法为基础,根据复合土钉支护结构和稳定性安全系数的关系假定滑动面为抛物线形,利用几何关系和积分法建立了最危险滑移面搜索模型,推导出了稳定性系数的求解公式,为复合土钉支护结构的设计提供了理论依据。确定了滑移面几何控制参数与稳定性安全系数之间的函数关系。运用遗传算法对兰州某基坑的复合土钉支护结构最危险滑移面进行动态搜索,并计算了其稳定系数。(3)根据复合土钉支护特点,在充分分析复合土钉支护结构各部分的工作机理的基础上,采用以概率分析为基础的可靠性分析方法来分析复合土钉支护结构的稳定性,在可靠性搜索中首先给定滑移面,然后通过拉格朗日乘子法得出支护结构的可靠度计算模型;分析了粘聚力和内摩擦角对可靠度指标的影响,最后通过遗传算法建立边坡可靠度指标的搜索模型,并通过工程实例进行计算分析,验证了该可靠度计算方法的合理性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 土钉墙的应用与发展
• 1.2.1 土钉墙的概念
• 1.2.2 土钉墙的应用与发展
• 1.2.3 复合土钉支护的形成与发展
• 1.2.4 复合土钉及土钉支护研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 预应力锚杆复合土钉支护的作用机理
• 2.1 复合土钉支护基本结构
• 2.1.1 土钉支护的基本构造
• 2.1.2 预应力锚杆的基本构造
• 2.2 作用机理
• 2.2.1 土钉的作用机理
• 2.2.2 预应力锚杆的作用机理
• 2.2.3 注浆的作用机理
• 2.3 被支护体力学参数的变化
• 2.3.1 变形模量的变化
• 2.3.2 粘聚力的变化
• 2.3.3 内摩擦角的变化
• 2.4 本章小结
• 第3章 复合土钉支护边坡稳定性分析
• 3.1 概述
• 3.1.1 边坡稳定性的发展现状与应用前景
• 3.1.2 边坡稳定性计算方法的分析
• 3.2 复合土钉支护稳定性计算方法
• 3.2.1 复合土钉整体稳定性计算方法
• 3.2.2 滑移面计算模型
• 3.3 运用遗传算法求解最小稳定性系数
• 3.3.1 遗传算法简介
• 3.3.2 确定最危险滑移面的稳定性
• 3.4 工程算例
• 3.4.1 工程概况
• 3.4.2 求解最危险滑移面及其稳定性系数
• 3.5 本章小结
• 第4章 复合土钉支护可靠性分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 边坡可靠性的发展现状与应用前景
• 4.1.2 边坡可靠性性分析方法
• 4.2 复合土钉支护结构可靠性分析
• 4.2.1 复合土钉支护结构可靠度计算模型
• 4.3 合土钉支护结构可靠度指标计算和最危险滑移面搜索
• 4.3.1 土钉支护可靠性优化分析计算模型
• 4.3.2 变量、编码和初始种群的确定
• 4.3.3 适应度计算
• 4.3.4 轮盘赌选择
• 4.3.5 交叉（CROSSOVER）与变异（MUTATION）
• 4.4 工程案例分析
• 4.4.1 工程概况
• 4.4.2 工程可靠度求解
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表论文
• 附录B 遗传算法求解稳定性程序