浅谈土钉支护工程稳定性的有限元分析

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1、华中科技大学硕士学位论文土钉支护工程稳定性的有限元分析姓名：徐永政申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王元汉20050430摘要土钉支护技术是近年来新兴的护坡技术之一由于优点非常明显这种技术在基坑开挖和边坡支护工程中得到了广泛的应用但同时人们也发现了它存在的一些问题相对于土钉支护技术的发展人们对土钉工作性能的了解和设计方法却落在后面这也使它成为深基坑支护工程研究的重点之一本文简要介绍了土钉支护这种新型的护坡结构论述了该技术的优点和存在的不足并总结了前人研究所取得的成果然后基于ANSYS有限元程序选用以Druck

2、er-Prager准则为土体屈服破坏准则的弹塑性本构关系建立了可以考虑土钉与土体之间相互作用的三维有限元计算模型(1)采用强度折减有限元法分析一无土钉支护三维素土坡的整体稳定性通过绘制边坡内某一点的位移与折减系数的关系曲线来确定安全系数并采用“天汉”软件(V2005.1)给予验证从而得出无土钉支护素土坡破坏的一些规律及防护重点(2)建立三维分离式土钉支护模型考虑土体的弹塑性特性土钉与土体的相互作用以及分步施工过程采用合理的网格划分使土体土钉面层协同受力变形协调对土体与土钉的变形进行分析得到其在稳定变形等方面的一些基本

3、规律进而提出一些关于土钉支护设计等方面的建议最后对武汉某土钉支护工程进行了有限元分析并与实测结果进行了比较验证了本文有限元模拟的有效性关键词土钉支护三维有限元模型强度折减技术边坡稳定性IAbstractDuetoitsapparentadvantages,soilnailingsupportingtechniqueisatypeofnewsupportingstructureandwidelyusedinvariousfoundationexcavationandslopeengineering.Initsappli

4、cation,however,someproblemshavebeenfound.Comparingwithitsdevelopment,thestudyonitsnatureanddesignfallsbehind.Therefore,thestudyonsoilnailingsupportingtechniquebecomesimportantinfoundationexcavation.Inthisthesis,anewsupportingstructureisintroduced.Boththeadvanta

5、gesanddisadvantagesofsoilnailingsupportingtechniquearediscussed,andtheachievementsofothersaregeneralized.Then,inANSYSsoftwareenvironment,athree-dimensionalfiniteelementmodel(FEM)isapplied.Intheanalysis,Drucker-Pragerelasto-plasticmodelisusedforsoilsimulation.Th

6、einteractionbetweennailsandsoilisincorporated.(1)Anelasto-plasticstrengthreductionFEMisusedtoanalyzethestabilityoftheunsupportedexcavationslope.Thesafetycoefficientisdefinedonthegraphofrelationbetweenthehorizontaldisplacementandstrengthreductioncoefficient,andt

7、heresultsareprovedbythe“Tianhan”software(V2005.1).Somerulesandprotectionemphasisofunstableoftheunsupportedexcavationslopeareobtained.(2)Athree-dimensionalseparatedfiniteelementmodel(FEM)isappliedtoanalyzethestabilityanddeformationbetweennailsandsoil.IntheFEM,th

8、eelasto-plasticpropertiesofsoil,theinteractionbetweennailsandsoil,andtheconstructionprocessareincorporated.Thesoil,nailsandpanelwhichtakeloadstogetherhavethesamedeformationb