公路边坡坡率优化设计与压力分散型锚索锚固机理研究

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1、武汉理工大学博士学位论文公路边坡坡率优化设计与压力分散型锚索锚固机理研究姓名：陈泽松申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：夏元友20091201中文摘要本文结合国家自然科学基金项目(50874085)与广东省科技计划项目(63123)，以二广高速公路(粤境)怀集至三水段工程为背景，针对该公路工程出现的边坡坡率设计和压力分散型锚索加固边坡问题，采用现场调查、模型试验、现场试验、理论分析与数值模拟分析相结合的方法展开了系统深入的研究。论文在对二广高速公路(粤境)怀集至三水段公路沿线路堑边坡的施工期工程地质调

2、查基础上，结合勘察与设计资料，对路堑边坡工程地质进行了分类研究，分析了路堑边坡稳定性的影响因素，结合设计指出了该公路路堑边坡设计存在的问题，给出了优化设计的建议。根据对以往工程案例的总结分析，提出了基于环境效益的公路路堑边坡坡率设计思路，即当公路路堑边坡稳定坡率接近自然坡率时，设置垂直支挡或放陡坡率并采用预应力锚索(杆)进行支护可以有效改善路堑边坡对环境的破坏。基于此设计思想，对现场存在“削山皮"现象的路堑边坡进行了优化设计，主要采取垂直支挡和放陡处理，收到了很好的效果。采用模型试验、现场试验与数值模拟相结

3、合方法对压力分散型锚索的锚固机理进行了研究。现场原位试验进行了2孔压力分散型锚索张拉过程测试，室内试验采用3块1：l模型模拟在3种不同强度围岩中压力型锚索的张拉过程，试验主要测试锚固段受力及锚固系统的破坏形式等。与以往采用轴应变测试不同，试验皆采用剪应变测试技术。由试验与数值模拟分析可知：(1)压力分散型锚索锚固段受力存在有效长度；有效长度随预应力增大有所增大；现场与室内试验条件下，有效长度的最大值均不超过2m，现场设计的锚固段长度可从5m缩短为3m；(2)注浆体的剪应变(力)分布长度范围随围岩强度增大而减

4、小，剪应变(力)峰值随岩体强度和张拉力增大而增大；在承载板附近产生高度的应力集中；(3)在模型试验的条件下，压力分散型锚索的主要破坏模式为钢绞线的强度破坏，不存在砂浆体的整体破坏情况；(4)通过数值计算创新性提出了锚固段粘结力曲线的三种类型，可以对锚固体受力机理进行很好的解释。(5)揭示了注浆体轴力不对称、不均匀的分布特性。关键词：路堑边坡；压力分散型锚索；锚固机理；坡率设计AbstractSupportbyprojectsfromNaturalSciencefoundationofChinaandtech

5、nologicalplanningprojectsofGuangdongprovince，thispapermakesathoroughandsystemicresearchonsloperatiodesignandslopereinforcementwiththehelpofpressure—dispersionanchor,takingthepartofEr-guangExpresswayProjectwithinGuangdongprovince(fromHuaijitoSanshui)asthere

6、searchbackground．Theresearchmethodofthispapercoversfieldsurvey,modeltestandfieldtest，wheretheoreticalanalysisandnumericsimulationanalysisaleflexiblyintegrated．AftermakinganengineeringgeologicalsurveyofcuttingslopesoftheexpresswaybetweenHuaijiandSanshuiinit

7、sconstructionperiodandstudyingrelatedexplorationanddesignmaterial，thispapermakesacategorizationoftheengineeringgeologicalstatesofthosecuttingslopesandananalysisofthefactorswhichinfluencetheirstability．Thusitillustratestheproblemsthatfacethedesignofthosecut

8、tingslopesinthatpartofexpresswayandsuggestsitsoptimaldesign．Onthebasisofanoverallanalysisofformerengineeringprojects，thispaperputsforwardadesignplanofcuttingslopeforenviromentalbenefits，thatis，themethodofinst