浅谈类土质边坡特性及其锚固设计理论研究

《浅谈类土质边坡特性及其锚固设计理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西南交通大学博士学位论文类土质边坡特性及其锚固设计理论研究姓名：赵晓彦申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：胡厚田20050501西南交通大学博士研究生学位论文第1页摘要本文对类土质边坡的性质、锚固特性及其锚固边坡稳定性计算方法进行了系统研究：首先通过大量的现场调研，完善了类土质边坡的地质模型，给出了该类边坡的分类和破坏方式及破坏机理；对锚索加固边坡的离心相似模型进行了研究：在离心模型试验中对锚索预应力进行了测量，通过离心模型试验对锚索预应力的扩散进行了研究；通过现场试验与离心模型试验相结合，对锚索框架的受力模式进行了研究；对预应力锚索加固边坡的稳定性计算方法分锚固体与坡

2、体的耦合和解耦两个阶段进行了研究；最后采用FLAC”拉格朗日元对类土质边坡锚固效应、锚索预应力的损失、框架梁的内力分布及类土质边坡的开挖效应进行了数值模拟研究。取得了以下主要结论和成果：(1)完善了类土质边坡的概念，认为类土质边坡为“由岩体风化而成的保留或部分继承了原岩的结构面等其它岩体特征且未经二次堆积的土体物质或破碎岩体物质构成，稳定特性明显区别于均质土边坡及岩质边坡的一类边坡”。并将类土质边坡按风化前原岩的软硬程度及其组合情况划分为三种类型：软岩全～强风化边坡、软硬岩相间的全～强风化边坡、硬岩全～强风化边坡。分析了类土质边坡的破坏方式及破坏机理。(2)系统地研究了预应力

3、锚索框架加固类土质边坡的离心相似模型，为此类试验提供了理论依据。研究了离心模型试验中锚索力及框架弯矩、锚固力自坡面向坡体内传递规律的测试方法。通过花岗岩残积土边坡的离心模型试验研究，得出在无结构面时，边坡的坡角与极限边坡高度的关系与马斯洛夫给出粗粒土边坡的坡度与稳定坡高的关系基本一致，可以用马斯洛夫方法指导此种边坡的设计。(3)在研究现有锚固段锚土界面模型的基础上，阐述了基于锚固段土体位移的交界面模型，随着锚固力的逐渐增大，锚固段土体位移可以分为三个阶段：土体颗粒间的相对移动，土体的剪切应变，土体的整体移动。以此模型为基础，分析了锚固预应力损失的机理。(4)针对无框架和有框架

4、两种情况，分别推导了锚固力的传递范围，为锚索间距的大小提供了依据。并进行了离心模型试验及现第1

5、页西南交通大学博士研究生学位论文场试验，得出的结果与理论推导的结果基本一致。(5)推导了框架梁内力的变形梁法计算方法，进行了现场试验和离心模型试验。由结果可以看出，变形梁法能使框架的设计得到较大的优化。变形梁法计算模式能较好地反映锚索框架的实际工作状态，可以认为该计算模式计算锚索框架的内力比较合理。(6)将预应力锚索加固类土质边坡的稳定性计算分为锚固体与坡体的耦合和解耦两个阶段进行。给出了耦合阶段将锚索预应力作用点移至坡面的边坡稳定性计算方法。针对解耦阶段的边坡稳定性分析，提出了以

6、岩土体沿潜在弱面位移为基础的边坡稳定性计算方法。将该阶段边坡所受的锚固力分为原锚索预应力的剩余值和岩土体与灌浆问的剪切阻力，并给出了后者的计算公式。(7)通过实例计算，现有的锚固边坡稳定性计算方法，在相同条件下，得出的边坡稳定系数偏低，容易造成设计上的浪费。(8)对类土质边坡的锚固效应，锚固力的损失规律、框架梁的内力分布以及类土质边坡的开挖效应进行了数值模拟。所采取的数值计算模型及计算参数与前述各章节中的计算参数一致，以取得良好的比较效果。由FLAC3D拉格朗日元模拟结果可知，边坡由于丌挖而向临空面产生位移，在锚索框架的规固作用下，边坡主应．力明显发生变化，主应力方向趋向于和

7、锚索预应力方向一致，控制了原有向坡面的位移并向坡体内压密，引起坡体应力的重新分布，从而调用坡体的自稳能力，充分说明了预应力锚索地梁的主动加固作用。锚索框架调整坡体应力重分布的范围和大小均与前述各章节的计算结果基本相符。通过对类土质边坡开挖效应的模拟，得出多级边坡在开挖过程中将对已开挖坡面产生附加应力和附加位移，在边坡的岩土工程支挡设计中应充分考虑这一点，应使支挡结构的承载能力可以满足多级边坡开挖形成的附加应力的要求。本论文的创新之处在于：提出了类土质边坡较为完善的概念，对其进行了分类及破坏机理分析；首次采用离心相似模型试验对预应力锚索及锚索框架加固类土质边坡进行了系统的研究；

8、在模型试验及现场试验的基础上，对框架受力模式进行了研究，阐述了变形梁计算方法；研究了锚索预应力在有框架和无框架时，自坡面向坡体的扩散模式，在此基础上，将锚固边坡的稳定性计算分为锚固体与坡体耦合和解耦两个阶段进行；提出了解耦阶段以边坡岩土体位移西南交通大学博士研究生学位论文第

9、

10、l页为主要参量的稳定性分析方法；关键词：类土质边坡；预应力锚索；框架；耦合；解耦：边坡稳定性第1v页西南交通大学博士研究生学位论文AbstractCentrifugalmodelexperimentsandfieldtestsar