公路边坡格构式土钉支护工作机理研究

摘要

土钉支护具有经济、安全、施工简单快速等优点,2001年耒宜高速公路在中国公路行业首次大规模采用土钉支护,格构式土钉是其主要形式.当前土钉支护理论研究已经严重滞后于其实际工程应用,公路行业的土钉支护现场测试数据在国内更是空白,这些严重影响了土钉支护在公路行业的推广应用,并造成一些工程安全隐患.该论文依托耒宜高速公路土钉支护工程和交通部《公路土钉支护工程设计与施工技术规程》编制项目,在国内首次对公路边坡格构式土钉支护进行了现场测试,并据此对土钉的工作机理和性能进行了深入的研究,对土钉支护这一新型支护方式在公路领域的推广应用进行了有益的探索.格构式土钉承载力的构成可以用摩擦加筋原理和准粘聚力原理解释.文中采用人工神经网络建立了土钉承载力的简单预测模型.结合耒宜高速公路格构式土钉承载力的实测数据,认为在公路边坡格构式土钉支护中,土钉长度、土钉直径、土钉钢筋直径、土钉倾角等均存在一个最经济合理的值,并给出了上述土钉参数的设计参考值.针对简化的力学模型,建立并求解了格构式土钉支护内力微分方程,结合在耒宜公路某边坡土钉内力的实测,给出了格构式土钉内力沿钉长及边坡高度的分布规律.通过实测数据论述了格构式土钉支护中面层不是主要受力构件,并指出了采用朗肯或库仑土压力理论计算格构式面层是不合适的,计算结果明显偏大.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1我国公路边坡支护技术综述

1.1.1我国公路边坡支护技术的发展历程

1.1.2公路边坡刚性支护措施

1.1.3公路边坡柔性支护措施

1.2土钉支护概述

1.2.1新奥法和土钉支护的起源

1.2.2土钉支护的应用范围及优缺点

1.2.3公路边坡格构式土钉支护和基坑土钉支护的差别

1.3国内外研究现状

1.3.1土钉支护的国内外试验研究

1.3.2土钉支护稳定性分析方法的国内外研究

1.3.3目前国内外研究的不足

1.4本文的研究内容和工作

第二章公路边坡格构式土钉承载力研究

2.1土钉承载力研究的理论基础

2.1.1土钉在土钉支护体系中的作用

2.1.2摩擦加筋原理

2.1.3准粘聚力原理

2.2耒宜高速公路格构式土钉承载力的实测

2.2.1工程概况与地质条件

2.2.2格构式土钉承载力现场测试方案

2.2.3格构式土钉承载力现场试验数据及分析

2.2.4格构式土钉承载力现场拉拔试验的缺陷

2.3基于神经网络的格构式土钉承载力

2.3.1人工神经网络的基本原理

2.3.2土钉承载力神经网络预测模型及应用

2.4影响格构式土钉承载力的因素

第三章公路边坡格构式土钉支护内力分布规律

3.1公路边坡格构式土钉内力分布的理论推导

3.1.1简化力学模型

3.1.2土钉内力微分方程及求解

3.1.3土钉内力分布规律的理论探讨

3.2耒宜高速公路格构式土钉内力实测

3.2.1试验工程概况

3.2.2现场测试方案

3.2.3测试数据分析及结论

第四章格构式土钉支护土钉与面层的相互作用

4.1土钉与面层相互作用的两种认识

4.1.1对土钉支护面层的两种认识

4.1.2古典土压力理论计算土钉支护面层压力的缺陷

4.2公路格构式土钉支护面层土压力的实测及分析

4.2.1耒宜公路格构式土钉支护面层土压力的实测

4.2.2广州珠江新城土钉支护面层土压力的实测

4.2.3实测数据的分析及结论

第五章结论及展望

致谢

主要参考文献

攻读硕士期间参与的科研工作及发表的学术论文