层状节理边坡开挖数值模拟与锚固方案研究

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1、层状节理边坡开挖数值模拟与锚固方案研究Researchonnumericalsimulationofexcavationandanchorageschemeofbeddingjointedrockslope研究生：孙顺熹指导教师：孙雅珍教授学科专业：交通运输工程二〇一七年三月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文层状节理边坡开挖数值模拟与锚固方案研究作者姓名：孙顺熹入学年份：2014年9月指导教师：孙雅珍教授学科专业：交通运输工程申请学位：工学硕士所在单位：交通工程学院论文提交日期：2016年3月论文答辩日期：2017年3月学位授予日期

2、：2017年3月答辩委员会主席：答辩委员会组成：论文评阅人：声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：2017年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授

3、权机构）可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□√半年□一年□一年半□两年□作者签名：导师签名：日期：2016年3月日期：2016年3月I硕士研究生学位论文摘要摘要层状节理边坡是指岩体布满节理裂隙的层状边坡，其同时具有层状边坡与节理边坡的性质。根据层间结构面与坡面的相互关系，可以将层状边坡分为顺倾边坡、反倾边坡两种基本类型，其中顺倾层状岩质边坡发生滑坡较为普遍，多为层间结构面抗剪强度不足导致；而对于节理边坡而言，节理

4、性质是决定边坡稳定性的关键，其破坏方式多为岩体崩塌碎落。在以往的研究中，由于摩尔库伦模型能够很好的描述层间结构面破坏时的有效应力状态，因此常将层状节理边坡简化为层状边坡，以便于简化计算过程。但这种方法忽略了岩层中节理的变形，使得稳定性计算结果误差较大，因此，本文在以往的研究基础上，结合霍克布朗准对层状节理边坡的进行数值模拟，霍克布朗准则能够描述节理性质，更好的描述出边坡在开挖前后的变形特征。并且，在稳定性分析的基础上对锚固方案做出研究，通过分析其加固原理，优化锚固方案设计。具体如下：1、归纳层状边坡变形破坏形式与影响节理边坡稳定性因素。对算例工况中层状节理

5、边坡变形特征进行总结，将得到的结果与现场调研获得的结果进行对比，分析已变形的地质岩体演变历史及变形成因，再结合以往的施工经验，归纳该砾岩边坡中可能存在的失稳因素。2、对霍克布朗准则做出深入研究。霍克布朗准则所需参数有着相对独立的划分标准，为避免参数取值误差较大，部分参数为范围值，而数值分析中参数必须准确，通常是取平均值作为输入量，这与霍克布朗准则的要求矛盾。因此采用求参数敏感性的方法来解决这一问题，来分析参数取平均值会对结果造成的影响及其影响程度。3、层状节理边坡稳定性分析。以霍克布朗准则作为判断节理岩体的变形标准，并结合层状边坡破坏方式作出数值分析模型，

6、分析层状节理边坡的变形特征及稳定性。通过数值模拟结果可以得到在边坡开挖过程中水、结构面位置、爆破开挖前后节理变化等因素对边坡的稳定性的影响。比较各分析模型中安全系数，其最小值所对应的数值模型，应为锚固方案设计采用的边坡工况。4、锚固方案研究。首先对锚固方案中采用的预应力锚固加固原理做出分析，得出预应力越大锚固效果越好这一结论。然后采用霍克布朗准则计算岩体所能承受的最大应力值，在此基础上确定预应力及锚固间距，这样使得锚固方案最为经济合理。本文创新点：1、提出了一种分析爆破损伤对边坡稳定性影响的方法。如何描述节理性质是分析爆破损伤对边坡稳定性影响的难点，这是由

7、于爆破前后保留岩体节理变化大，但许多本构模型往往忽略了这一点。而霍克布朗准则中地质强度指数GSI就是描述节理性质的参数，能很好的解决这一问题。2、提出通过岩体强度极限值确定预应力值与锚固间距。在锚固设计规范并没有对预II摘要硕士研究生学位论文应力及锚固间距值做出具体规定，因此可以通过霍克布朗模型计算最大预应力值，再据此确定锚固间距。采用最大预应力值提高了岩体的整体性，并且按此确定的锚固间距能够减少材料成本。关键词:层状节理边坡；层间结构面；节理；稳定性；爆破损伤；锚固方案；预应力；锚固间距III硕士研究生学位论文目录AbstractReferstotheb

8、eddingjointslopethatisfullofjoint