埋入式抗滑桩动静力稳定性分析

摘要

本文以重庆奉节至云阳段高速路的某隧道边坡工程为背景，采用数值分析软件FLAC对埋入式抗滑桩支护边坡在动力、静力作用下的破坏过程及结构受力特点进行研究;通过与全长式抗滑桩的比较，得到埋入式桩支护性能的优缺点;开展埋入式抗滑桩在实际工程中的运用，通过现场土体及桩体位移及土压力监测数据对边坡支护后的稳定性及支护效果加以验证。本文主要研究的内容有以下几点:
　　首先，对静力作用下的边坡稳定性分析方法进行归纳，将有限元强度折减法引入到埋入式抗滑桩的破坏机制、稳定性分析里，主要内容如下:
　　①对现阶段边坡静力稳定性的常用分析方法进行阐述，重点论述有限元强度折减法及边坡失稳的判断论据，并引入到埋入式抗滑桩支护边坡的稳定性分析中。
　　②静力条件下，通过有限元折减法对埋入式抗滑桩支护边坡的破坏过程及破坏机制进行探讨。研究表明:当桩身强度较高时，桩体本身不易发生剪切破坏;极限状态条件下，由于埋入式桩的支挡作用，滑体向下滑动时滑体最后的破坏并非整体破坏，而是越顶破坏。
　　③研究埋入式抗滑桩的支护性能及其影响因素，通过与全长桩在稳定系数和桩身受力（弯矩、剪力）的比较，初步得到前者支护优缺点。同时，探讨静力作用下影响埋入式桩支护性能的因素，包括桩身长度、不同刚度、泊松比、弹模等。
　　其次，对动力作用下的边坡稳定性分析方法进行归纳，重点论述有限元强度折减完全动力分析法及判断动力破坏的依据，并将有限元强度折减完全动力分析法引入到埋入式抗滑桩的动力破坏机制、稳定性分析中，主要的成果如下:
　　①在地震作用下，采用有限元强度折减动力分析法，在同一动力工况下通过与全长桩进行支护性能比较，研究埋入式抗滑桩的抗震性能。
　　②在地震作用下，边坡的动力响应具有放大效应，坡面监测点位置越高，加速度及位移放大效应越明显;埋入式抗滑桩的抗震性能良好，结构动力受力及工程造价要明显优于传统的全长式抗滑桩。
　　③地震作用的不同时刻，埋入式抗滑桩桩身受力不断变化，剪力在滑带处呈三角形分布，弯矩呈抛物线分布，剪力和弯矩在滑带与基岩的交界面附近处接近最大值。
　　最后，通过现场监测数据对埋入式抗滑桩支护边坡的支护性能及稳定性进行研究，监测结果表明:
　　①采用埋入式抗滑桩支护的奉节至云阳段高速路的某隧道边坡工程，现场的水平位移、土压力监测数据表明边坡支护后一直稳定，监测数据验证了前面算例中埋入式抗滑桩这种支护形式的有效性。
　　②现场监测数据也验同时证了有限元强度折减法计算结果的可信性，表明该方法适用于支护边坡的稳定性分析，可以在岩土研究领域里推广运用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 边坡静力作用下稳定性分析方法

1．2．2 边坡动力作用下稳定性分析方法

1．3 存在的不足

1．4 本论文主要研究内容

第二章 FLAC软件简介以及边坡稳定性数值模拟分析基础

2．1 FLAC的网格划分及有限差分方程

2．1．1 FLAC2D网格划分及有限差分方程

2．1．2 FLAC3D网格划分

2．2 FLAC动力分析简述

2．2．1 人工边界条件

2．2．2 阻尼

2．2．3 地震波的输入和传播

2．3 本章小结

第三章 静力作用下埋入式抗滑桩稳定性分析

3．1 有限元强度折减法简介

3．2 静力作用下边坡失稳破坏条件判别方法

3．3 静力作用下埋入式抗滑桩破坏机制研究

3．3．1 埋入式抗滑桩数值分析模型

3．3．2 埋入式抗滑桩支护边坡破坏机制研究

3．4 埋入式抗滑桩支护性能研究

3．4．1 两种支护形式对应的桩身受力

3．4．2 两种支护形式对应的稳定性

3．5 支护性能影响因素分析

3．5．1 桩身弹性模量对支护性能影响

3．5．2 滑带泊松比对支护性能的影响

3．5．3 滑带摩擦角对支护性能的影响

3．6 本章小结

第四章 动力作用下埋入式抗滑桩稳定性分析

4．1 概述

4．2 有限元强度折减完全动力分析法

4．2．1 方法简介

4．2．2 边坡失稳破坏的判断

4．3 地震作用下埋入式抗滑桩支护边坡破坏机制

4．3．1 不同时刻边坡的地震响应

4．3．2 不同时刻埋入式抗滑桩的动应力

4．3．3 失稳判断

4．4 动力作用下埋入式抗滑桩支护性能研究

4．4．1 桩身受力比较

4．4．2 坡面动力响应比较

4．4．3 动力稳定性比较

4．5 本章小结

第五章 埋入式抗滑桩在工程中的运用

5．1 引言

5．2 工程概况

5．2．1 数值分析模型建立

5．2．2 埋入式抗滑桩支护前后边坡的稳定性

5．2．3 埋入式抗滑桩的内力分析

5．3 现场监测数据

5．3．1 各监测点位置

5．3．2 监测数据

5．4 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 结论

6．2 对今后研究工作的展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果