多排预应力锚索抗滑桩与岩土体相互作用分析

论文摘要

多排预应力锚索抗滑桩是由多排预应力锚索和抗滑桩组合起来的新型支挡结构体系,能够迅速恢复和增加滑坡的抗滑力从而使滑坡得到稳定,特别是对于工程滑坡和滑坡体上或前缘处有重要建筑物的滑坡防治和治理。预应力锚索抗滑桩组合结构由于其显著的优越性得到了广泛的应用,但预应力锚索抗滑桩的相互作用机理和计算理论的研究远远滞后于工程应用。因此,研究多排预应力锚索抗滑桩组合结构与岩土体的相互作用机理、荷载传递路径、协调作用、受力特性等理论计算对预应力锚索抗滑桩的实际应用具有重大的意义。论文的主要研究工作如下:①分析多排预应力锚索抗滑桩与岩土体的相互作用机理和荷载传递路径,即预应力锚索抗滑桩的土拱效应,并推导出水平拱和竖向拱的形成条件和影响因素以及临界桩间距和锚索间距的公式。②在总结和分析普通抗滑桩上滑坡推力和土体抗力分布形式的基础上,考虑锚索预应力的施加对滑坡推力分布形式的影响,从而修改预应力锚索抗滑桩上滑坡推力的分布形式。③根据预应力锚索抗滑桩的实际受力状态,改进预应力锚索抗滑桩的变形协调方程和受力协调方程,并引入锚索预应力施加范围的控制系数k和推导出多排锚索拉力值的计算公式。④结合重庆公馆边坡治理的工程实例,将预应力锚索抗滑桩与岩土体作为一个整体来考虑,建立弹塑性有限元ANSYS三维模型进行预应力锚索抗滑桩的数值模拟分析,首先采用有限元强度折减法分别进行加固前和加固后的稳定性分析,与有限差分FLAC3D强度折减法的计算结果进行对比,然后采用单因素(外界条件、锚索设计参数和抗滑桩设计参数)变动法对坡体位移和预应力锚索抗滑桩位移以及内力的影响规律进行分析,并对预应力锚索抗滑桩设计参数进行优化组合,最后模拟分析预应力锚索抗滑桩土拱效应的形成规律以及影响因素。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 抗滑桩和预应力锚索的土拱效应研究现状
• 1.3 预应力锚索抗滑桩的研究现状
• 1.3.1 预应力锚索抗滑桩内力计算理论的研究现状
• 1.3.2 预应力锚索抗滑桩模型试验和现场监测研究现状
• 1.3.3 预应力锚索抗滑桩数值模拟研究综述
• 1.4 本文主要的研究内容及思路和技术路线
• 2 预应力锚索和抗滑桩与岩土体相互作用机理
• 2.1 预应力锚索与岩土体相互作用分析
• 2.2 抗滑桩与岩土体相互作用分析
• 2.2.1 桩间土拱的形成机理
• 2.2.2 滑坡推力的计算公式
• 2.2.3 滑坡推力分布形式的研究
• 2.3 预应力锚索抗滑桩组合结构与岩土体的相互作用分析
• 2.3.1 预应力锚索抗滑桩土拱效应的形成机理和荷载传递路径
• 2.3.2 土拱效应的拱形
• 2.3.3 预应力锚索抗滑桩水平拱效应的力学分析
• 2.3.4 预应力锚索抗滑桩竖向拱效应的力学分析
• 3 预应力锚索抗滑桩的协调作用和设计参数
• 3.1 抗滑桩与预应力锚索的相互作用
• 3.1.1 改进的预应力锚索抗滑桩变形协调方程
• 3.1.2 预应力锚索抗滑桩的受力协调
• 3.2 由锚索预应力值确定锚索拉力值
• 3.3 预应力锚索抗滑桩的设计参数
• 3.3.1 抗滑桩的设计参数
• 3.3.2 预应力锚索的设计参数
• 4 重庆公馆 B1B2 段边坡治理工程实例分析
• 4.1 工程概况
• 4.2 工程地质概况
• 4.3 赤平投影分析
• 4.4 岩土体计算参数
• 4.5 边坡稳定性计算
• 4.6 采用的设计方案
• 5 多排预应力锚索抗滑桩与岩土体相互作用模拟分析
• 5.1 有限元强度折减法
• 5.2 材料的本构模型
• 5.3 采用的单元类型
• 5.4 有限元ANSYS 模型建立
• 5.5 数值计算结果分析
• 5.6 单因素变动法对坡体位移和锚索抗滑桩内力的影响规律
• 5.6.1 外界条件变化对坡体位移和锚索抗滑桩内力的影响规律
• 5.6.2 锚索设计参数变化对坡体位移和锚索抗滑桩内力的影响规律
• 5.6.3 桩设计参数变化对坡体位移和锚索抗滑桩内力的影响规律
• 5.6.4 总结
• 5.7 实体单元土拱效应模拟分析
• 5.7.1 土拱效应的影响因素
• 3D 分析'>5.8 有限差分FLAC^3D分析
• 3D 模型的建立'>5.8.1 有限差分法FLAC^3D模型的建立
• 3D 计算结果分析'>5.8.2 有限差分法FLAC^3D计算结果分析
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录