吴起县大路沟特大型黄土滑坡治理设计优化研究

摘要

西部大开发战略实施以来，许多大型基础设施工程开工建设，工程建设中遇到的大型、特大型黄土滑坡灾害日渐增多。由于这类滑坡具有形成条件复杂，致灾严重，治理费用昂贵等特点，目前对其治理方案、治理设计的优化研究程度尚浅，因此，开展对大型、特大型滑坡治理设计的优化研究是必要且十分迫切的。本文以延安市吴起县大路沟特大型黄土滑坡为例，在分析滑坡工程地质特征、变形破坏特征、影响因素、形成机理的基础上，对设计方案进行了优选，通过悬臂桩法系统分析计算了抗滑桩内外力分布后，利用有限元法对悬臂桩法进行了补充和验证，最终完成了抗滑桩的结构优化设计，本文提供了一套系统的特大型黄土滑坡治理设计的优化思路。论文主要研究内容及取得成果如下：
　　1.通过收集大路沟滑坡的发展历史、现状地形地质与工程资料，采用多种勘查技术手段结合工程地质类比法，定性分析认为该滑坡是老滑坡复活的新滑坡，具有下部推挤变形、中部顺层滑动、上部拉裂破坏的拉裂式滑动机制。
　　2.以室内试验及原位剪切试验结果为基础，综合确定滑坡稳定性计算所需参数，借助GeoStudio中的Slope/W模块采用SPENCER法，对滑坡在三种工况条件下五条剖面的稳定系数及下滑推力进行计算，得出滑坡稳定系数Fs∈[0.927,1.111]，下滑推力F∈[744.8,2603.5]kN/m，滑坡稳定性较差，下滑推力较大。
　　3.以大路沟滑坡为例，针对特大型及大型黄土滑坡的特点，提出了此类滑坡的防治基本原则及常用治理措施，确定了三种综合整治方案，并在安全稳定性、技术可行性及经济合理性方面采用模糊层次分析法（FAHP），对方案优选决策，最终根据最大隶属度原则排序后认为最优方案为：削坡回填+A型抗滑桩+B型抗滑桩+排水工程+坡面防护。
　　4.采取悬臂桩法对最优方案中A、B型抗滑桩内外力分布进行系统的分析计算，借助软件用有限元法模拟得出悬臂桩法计算所需的桩后滑坡推力分布形式及大小，并将悬臂桩法算得的桩身弯矩、剪力分布规律与有限元法计算结果对比，可知两者计算结果相差较小，本文认为有限元法计算能够应用于抗滑桩的结构优化设计中。
　　5.通过有限元法对设桩前后滑坡区应力应变分布规律进行对比可知，抗滑桩能够有效减小滑坡位移及塑性应变，并改变坡体应力分布，对滑坡起到了显著的稳定效果。在此基础上，对A、B两种型号抗滑桩分别进行了正截面及斜截面的配筋结构设计计算，最终完成大路沟滑坡治理方案的优化设计。
　　6.本文提出的滑坡治理设计优化思路包括：宏观的方案定量优选，微观的结构优化计算。此外，还验证了有限元法在抗滑桩设计计算中应用的可行性，其计算结果可作为弹性地基梁理论计算结果的验证和补充，并将两者计算结果相结合可对最终的配筋结构计算起到一定的优化作用。
　　本成果对西部地区特大型及大型黄土滑坡治理设计的优化具有一定的借鉴意义和参考价值。

目录

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目录

1 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容及思路

1.4 研究方法与技术路线

2 大路沟滑坡地质特征及形成机理分析

2.1 大路沟滑坡地质环境条件

2.2 大路沟滑坡特征及影响因素分析

2.3 大路沟滑坡形成机理分析

2.4 本章小结

3 大路沟滑坡稳定性分析

3.1 计算参数的选取与评价

3.2 滑坡稳定性评价

3.3 本章小结

4 大路沟特大型黄土滑坡治理方案优选研究

4.1 特大型黄土滑坡治理原则及主要治理措施

4.2 大路沟特大型黄土滑坡治理方案的设计

4.3 大路沟滑坡治理方案的优选

4.4 本章小结

5 大路沟滑坡治理方案优化研究

5.1 抗滑桩设计工况、参数

5.2 A型抗滑桩悬臂桩法内力计算

5.3 B型抗滑桩悬臂桩法内力计算

5.4 抗滑桩治理设计有限元分析

5.5 抗滑桩结构设计

5.6 本章小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

附录