黄土边坡土钉支护应用研究

论文摘要

本文以郑西客运专线函谷关隧道出口明洞段黄土临时开挖边坡为研究对象,通过对黄土特性的系统论述和施工现场边坡失稳实例的调查,阐明了研究区的工程地质条件,提出了现场边坡失稳破坏模型。在此基础上,通过数值分析计算,进行了黄土临时开挖边坡稳定性及土钉支护的研究分析。通过查阅大量国内外文献资料,总结了国内外边坡稳定性及土钉支护的研究现状及进展,概括了目前常用的边坡稳定性分析方法以及土钉支护作用机理。对黄土的物理力学性质进行了论述,并重点阐述了黄土的垂直节理特性。在阐明研究区工程地质条件的基础上,通过对施工现场边坡滑塌特征的分析,分析了现场边坡失稳的原因,建立了现场边坡失稳的地质模型。根据现场边坡失稳的地质模型,借鉴目前国内铁路、公路行业规范中对黄土边坡开挖以及边坡土钉支护所提出的设计要求,建立了11种数值分析的基本类型。以数值分析计算(FLAC)为手段,对多种工况条件下的边坡开挖及土钉支护性状进行了分析研究。讨论了黄土临时开挖边坡位移变化规律及土钉轴向拉应力分布规律。确定了在研究区黄土边坡开挖时合理的坡形、坡比,以及适宜的土钉支护参数。综合分析,认为影响黄土开挖边坡稳定性的关键因素为:黄土本身的物理力学性质,边坡形状,边坡开挖的深度,边坡顶部垂直节理的位置、竖向延伸深度,支护方式等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 边坡稳定性分析方法研究现状
• 1.2.2 黄土边坡稳定性研究现状
• 1.2.3 土钉支护边坡稳定性研究现状
• 1.2.4 土钉支护机理研究现状
• 1.3 论文研究目的和内容
• 1.4 论文研究方案及技术路线
• 第2章 区域工程地质特性分析
• 2.1 黄土的特性分析
• 2.1.1 黄土概况
• 2.1.2 黄土的垂直节理特征
• 2.1.3 黄土的孔隙特征
• 2.1.4 黄土的边坡特征
• 2.2 工程的概况及地层划分
• 2.2.1 工程概况
• 2.2.2 地层岩性
• 2.3 研究区黄土的常规物理力学参数
• 第3章 现场边坡失稳模型的建立
• 3.1 现场边坡失稳破坏分析
• 3.1.1 隧道出口端明洞段施工情况
• 3.1.2 现场边坡破坏情况
• 3.2 黄土边坡失稳类型
• 3.3 现场边坡失稳模型建立
• 3.4 数值计算方法的选择
• 3.5 Flac程序介绍
• 3.5.1 Mohr-Coulomb弹塑性材料模型
• 3.5.2 Beam梁结构单元
• 3.5.3 Cable锚索结构单元
• 3.5.4 模型中的节理模拟
• 第4章 开挖边坡坡形的确定
• 4.1 开挖模型的建立
• 4.1.1 现有黄土边坡坡形设计规范
• 4.1.2 现有黄土边坡坡度设计规范
• 4.1.3 开挖模型的建立
• 4.2 数值分析模型
• 4.2.1 计算参数
• 4.2.2 模型边界
• 4.2.3 开挖假定及分步开挖
• 4.3 数值计算结果分析
• 4.3.1 A-1类模型计算分析
• 4.3.2 B-1类模型计算分析
• 4.3.3 B-2类模型计算分析
• 4.3.4 C-1、D-1类模型计算分析
• 4.3.5 E-1类模型计算分析
• 4.3.6 E-2类模型计算分析
• 4.3.7 E-3类模型计算分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 土钉支护参数的选取
• 5.1 土钉支护机理
• 5.2 土钉支护设计的基本理论
• 5.2.1 确定土钉支护的结构尺寸
• 5.2.2 土钉参数设计
• 5.3 数值模型的建立
• 5.3.1 模型的建立
• 5.3.2 支护施工步骤
• 5.4 数值计算结果分析
• 5.4.1 ZH-1模型计算分析
• 5.4.2 ZH-2模型计算分析
• 5.4.3 ZH-3模型计算分析
• 5.4.4 ZH-4模型计算分析
• 5.5 工程实例分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果