考慮錨桿預(yù)應(yīng)力作用的錨固邊坡穩(wěn)定性研究.pdf

1、巖土邊坡的失穩(wěn)破壞一直是巖土工程建設(shè)中經(jīng)常遇到的主要災(zāi)害之一，正確評價(jià)邊坡的穩(wěn)定性，防忠于未然，對于確保生產(chǎn)建設(shè)與人民生命財(cái)產(chǎn)安全有著重要意義。預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)、框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)、土釘復(fù)合錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)作為新型錨固結(jié)構(gòu)，盡管已在工程實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用，但目前在許多理論和應(yīng)用上，仍存在許多問題。本文依托國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目:《白龍江流域滑坡泥石流工程防治技術(shù)研究與示范(2011BAK12807)，并結(jié)合工程實(shí)例，對預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)邊坡

2、、框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)邊坡和土釘復(fù)合錨桿支護(hù)邊坡的穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行研究，完成的工作及取得的成果如下:
　　 (1)首先，基于邊坡圓弧滑動(dòng)破壞，根據(jù)極限平衡理論和條分法，建立附加應(yīng)力作用下邊坡的穩(wěn)定性分析模型，給出附加應(yīng)力作用下邊坡的安全系數(shù)計(jì)算公式。然后，將錨桿預(yù)應(yīng)力作為集中力考慮，根據(jù)半平面體在邊界上受法向集中力時(shí)應(yīng)力的計(jì)算方法，估算預(yù)應(yīng)力在支護(hù)邊坡土體中引起的附加應(yīng)力，從而將錨桿預(yù)應(yīng)力的作用轉(zhuǎn)化為了附加應(yīng)力的作用，進(jìn)一步應(yīng)用

3、附加應(yīng)力作用下邊坡的安全系數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)邊坡的安全系數(shù)，實(shí)現(xiàn)考慮預(yù)應(yīng)力作用的錨桿支護(hù)邊坡的穩(wěn)定性分析與計(jì)算。最終，解決預(yù)應(yīng)力在錨桿支護(hù)邊坡設(shè)計(jì)中沒有被充分考慮的問題。通過MATLAB編程實(shí)現(xiàn)了最危險(xiǎn)滑移面搜索，為此方法的計(jì)算結(jié)果提供了一個(gè)可視化的輸出;通過數(shù)值模擬與工程算例，對比分析了附加應(yīng)力分量、預(yù)應(yīng)力大小、錨桿布置對支護(hù)邊坡穩(wěn)定性的影響，并驗(yàn)證了本文方法合理性。
　　 (2)分析框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)的加固機(jī)

4、理，基于圓弧滑動(dòng)破壞，將框架與滑動(dòng)區(qū)看作整體，并作為剛體，穩(wěn)定區(qū)作為彈性地基，將預(yù)應(yīng)力作為集中力作用于滑體上，求得彈性地基對滑體的反力，根據(jù)極限平衡理論和條分法，給出框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算的一種簡化方法。將該方法采用MATLAB編程，實(shí)現(xiàn)最危險(xiǎn)滑移面搜索過程的可視化，通過算例分析并與現(xiàn)有邊坡分析軟件進(jìn)行對比，驗(yàn)證了該方法的適用性。對框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行室內(nèi)大比例模型試驗(yàn)，對預(yù)應(yīng)力錨桿工作性能、錨桿的軸力、框架結(jié)構(gòu)位移

5、的變化規(guī)律進(jìn)行了試驗(yàn)研究。根據(jù)試驗(yàn)測試結(jié)果，驗(yàn)證了本文所述理論計(jì)算方法的可行性和合理性。
　　 (3)通過數(shù)值模擬，對土釘復(fù)合錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)的加固機(jī)理與工作性能進(jìn)行深入分析，得出以下結(jié)論:1）土釘墻中加入預(yù)應(yīng)力錨桿，能夠更好地控制基坑的水平位移，相比之下，對基坑豎向位移的控制要弱一些;2)施工中安裝錨桿并施加預(yù)應(yīng)力后，錨桿附近已完工土釘?shù)妮S力減小，隨后施工的土釘軸力受到限制。對土釘復(fù)合錨桿支護(hù)基坑進(jìn)行監(jiān)測，驗(yàn)證了數(shù)值模擬得出的結(jié)論

6、。此外，監(jiān)測實(shí)驗(yàn)還表明，由于預(yù)應(yīng)力的作用，使得土釘軸力在施工過程中增加緩慢。
　　 (4)結(jié)合土釘復(fù)合錨桿支護(hù)邊坡數(shù)值模擬與監(jiān)測實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，將支護(hù)結(jié)構(gòu)中錨桿和土釘?shù)淖饔脛澐珠_來，把錨桿附近一定范圍內(nèi)的土釘在穩(wěn)定性分析和計(jì)算中忽略，作為安全儲(chǔ)備，該范圍以外土釘?shù)淖饔迷谟?jì)算中予以考慮，而該范圍以內(nèi)的土體是受到預(yù)應(yīng)力作用的土體，從而結(jié)合已有的土釘墻的穩(wěn)定性分析方法，和本文的考慮預(yù)應(yīng)力作用的錨桿支護(hù)邊坡的穩(wěn)定性分析方法，建立土釘復(fù)合錨桿