空间受限条件下的公路边坡桩-墙支护结构合理间距数值模拟

摘要

抗滑桩与挡土墙的综合治理方案可以充分发挥两者各自的优点，因而在边坡治理工程中得到广泛运用。由于受到地形地貌、场地限制及工程成本等方面的影响，抗滑桩与挡土墙的布置位置也受到约束，桩-墙间的合理间距需进一步探讨。本文以金鞭公路某标段三号滑坡为研究对象，采用数值模拟方法研究了不同桩-墙间距的边坡稳定性变化规律，具体研究工作如下： （1）滑坡治理工程桩-墙组合结构初步设计。依据抗滑桩与挡土墙的基本理论，对金鞭公路某标段三号滑坡治理工程分别进行了抗滑桩与挡土墙的设计，并根据工程环境条件，提出了9种不同桩-墙间距的方案。 （2）桩-墙间距改变对坡体稳定性的影响。采用数值模拟方法，对9种不同桩-墙间距的方案分别在自然和降雨工况下进行数值模拟分析，获得桩-墙间距在研究范围内改变时对边坡整体和桩-墙间局部土体稳定性的影响规律，为合理桩-墙间距的选择提供依据。 （3）桩-墙间距改变对支挡结构位移和受力性能的影响。研究了在自然和降雨工况下，桩-墙间距在研究范围内变化时，对抗滑桩桩身位移和受力性能的影响、挡土墙墙身位移和受力性能的影响。并根据该边坡的实际情况，确定了该边坡综合治理工程的合理桩-墙间距。 通过本文研究，获得如下结论： （1）在边坡工程的桩-墙组合结构设计中，当桩与墙的结构不变时，边坡的稳定性随桩-墙间距的增大而增大，但间距增加到一定程度时，间距的增大对边坡稳定性的影响不明显。 （2）桩-墙间距达到12.5m左右时，桩-墙间距继续增大，对金鞭公路某标段三号滑坡治理工程边坡稳定的效果不明显。综合考虑现场限制条件，确定该边坡的合理桩-墙间距为12.5m。

目录

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第1章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2滑坡治理国内外研究现状

1.2.1抗滑桩在滑坡治理工程中的研究现状

1.2.2挡土墙在滑坡治理工程中的研究现状

1.2.3抗滑桩-挡土墙或其他组合结构在滑坡治理工程中的研究现状

1.2.4有限土体主动土压力计算方法研究现状

1.2.5桩-墙合理间距的研究现状

1.3主要研究内容、方法及技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2研究方法

1.3.3技术路线

第2章 抗滑桩与挡土墙的基本理论

2.1抗滑桩的主要型式、设计内容

2.1.1抗滑桩的主要型式

2.1.2抗滑桩的布置位置、间距及计算截面与宽度

2.2抗滑桩的内力计算方法

2.2.1一般弹性抗滑桩与刚性桩的区分

2.2.2一般弹性抗滑桩的内力计算

2.3挡土墙在黏性有限土体压力作用下的土压力计算

2.3.1不考虑既有支挡结构侧壁反力的计算方法

2.3.2考虑既有支挡结构侧壁反力的计算方法

第3章 抗滑桩与挡土墙组合结构方案初步设计

3.1金鞭公路某标段三号滑坡工程概况

3.1.1 工程概况

3.1.2 工程地质

3.1.3 水文地质

3.2滑坡变形破坏模式分析

3.3抗滑桩与挡土墙组合结构方案初步设计

3.3.1抗滑桩与挡土墙组合结构的设计

3.3.2抗滑桩与挡土墙的间距的设置

3.4本章小结

第4章桩-墙间距改变对坡体稳定性的影响

4.1Midas/GTS概述

4.1.1Midas/GTS的基本介绍

4.1.2本构模型

4.1.3有限元强度折减法

4.2桩-墙间距改变下金鞭公路三号滑坡数值模拟分析

4.2.1模型的建立

4.2.2参数的选取

4.3桩-墙间距改变对滑坡整体稳定性及位移变形的影响

4.3.1桩-墙间距改变对滑坡整体安全系数的影响

4.3.2桩-墙间距改变对滑坡整体位移变形的影响

4.4桩-墙间距改变对桩-墙间局部土体稳定性及位移变形的影响

4.4.1桩-墙间距改变对桩-墙间局部土体安全系数的影响

4.4.2桩-墙间距改变对桩-墙间局部土体位移变形的影响

4.5本章小结

第5章 桩-墙间距改变对支挡结构位移及受力性能的影响

5.1 桩-墙间距改变对抗滑桩桩身位移和受力性能的影响

5.1.1 桩-墙间距改变对抗滑桩桩身位移的影响

5.1.2 桩-墙间距改变对抗滑桩受力性能的影响

5.2 桩-墙间距改变对挡土墙墙身位移和受力性能的影响

5.2.1 桩-墙间距改变对挡土墙墙身位移的影响

5.2.2 桩-墙间距改变对挡土墙受力性能的影响

5.3 整体稳定性评价方法

（1）边坡稳定性系数要求

（2）抗滑桩稳定性验算

（3）挡土墙稳定性验算

5.4 合理桩-墙间距的确定

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1主要结论

6.2前景展望

参考文献

攻读硕士学位期间成果

致谢