元墩滑坡微型桩加固系统动力特性研究

摘要

针对滑坡灾害日益频发，财产损失和人员伤亡越来越严重，滑坡的治理和加固措施的研究开始广受关注。微型桩作为一种新型的滑坡加固方法，现阶段应用虽然较少，但其具有众多优点，微型桩有较好应用前景，从而深入研究微型桩在外力作用下的变形和内力规律对微型桩优化设计有重要意义，根据以往设计实例，微型桩的设计均基于静力计算来确定桩身强度，此方法计算结果较粗略。但在观察实际工程所处的地质环境不难发现，外力大部分为动荷载，因此，利用有限差分软件研究地震动荷载下滑坡微型桩加固体系的受力和变形对后期微型桩抗震设计提供一定的理论依据。
　　地震作用下动力分析，其发展前后经历了三个阶段:静力阶段、反应谱阶段和动力分析阶段。本文采用元墩滑坡实例作为模型基于FLAC3D进行动力计算和研究，求得此滑坡微型桩加固系统在动荷载条件下的桩身弯矩、桩轴力、桩剪力和桩顶位移。往届师兄曾论证此滑坡在静力加载情况下桩身受力和桩身位移，结论证明与实测数据误差不大，所以本文的动力加载后的监测数据有研究意义。
　　本文在动力分析理论基础上，对滑坡工程地质条件进行分析，根据工程实际总结了引起滑坡失稳的因素，后利用条分法对滑坡稳定性和滑坡推力进行计算，介绍了微型桩设计流程，并验证了本滑坡实例微型桩加固后安全系数符合规范。基于以上研究和课题组对此滑坡模型的验证，本文采用FLAC3D有限差分软件对滑坡模型进行计算分析，由于此软件前处理功能薄弱，为了较好模拟工程实例，本文在滑坡几何模型建立和有限差分网格划分阶段采用Auto CAD导入ANSYS的方法，添加微型桩单元后进行动力加载，为明确比较不同方向连系梁组成的不同微型桩加固系统的受力和变形，本文将模拟实验分为横纵向连梁连接的微型桩结构和仅有横向连梁连接的微型桩结构。本文选用512汶川波作为地震荷载，动力计算完毕后对桩身监测点数据选取作图，分别研究了桩顶XYZ向位移、桩身弯矩、桩轴力和桩剪力的变化曲线并分别作了分析，并通过桩顶XYZ向位移、桩身弯矩、桩轴力和桩剪力的变化曲线的变化规律联合微型桩施工提出自己对微型桩抗震设计的意见。
　　通过本文对不同模型分组建模研究，明确了此滑坡微型桩加固系统模型在动荷载作用下的受力和变形特征，相比静力作用下微型桩加固系统的受力和形变有了进一步研究，可为微型桩加固系统抗震优化提供依据，有一定的工程应用价值，也为后期研究地震作用下，相同连梁条件改变微型桩桩间距和排间距的加固系统的受力和变形提供研究思路。

目录

摘要

1 绪论

1．1 选题来源、目的和意义

1．1．1 研究目的

1．1．2 选题目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 微型桩治理滑坡国内外近况

1．2．2 微型桩抗震性能研究现状

1．3 研究内容和研究路线路线

2 地震作用动力分析理论

2．1 地震作用理论

2．2 土的动力性能

2．3 岩土体地震反应

2．4 本章小结

3 元墩滑坡工程环境介绍及微型桩结构设计验算

3．1 地质条件概况

3．1．1 区域地质条件

3．1．2 工程地质条件

3．1．3 气候条件对滑坡的影响

3．2 滑坡特征以及成因分析

3．2．1 滑坡特征

3．2．2 滑坡成因总结

3．3 滑坡稳定性评价

3．3．1 计算方法的选取

3．3．2 传递系数法计算原理

3．3．3 计算参数选取和稳定系数计算

3．4 微型桩参数

3．4．1 微型桩类型

3．4．2 微型桩设计内容

3．4．3 滑坡推力计算

3．5 本章小结

4 基于有限差分软件微型桩在动荷载下受力特征研究

4．1．1 程序介绍

4．1．2 基于有限差分软件的动力计算概述

4．2 滑坡模型的建立

4．2．1 几何模型的建立

4．2．2 微型桩结构单元的建立

4．3 利用有限差分软件进行微型桩结构模拟

4．3．1 微型桩结构模型的建立

4．3．2 桩身本构模型选取和参数赋值

4．3．3 加载方式和边界条件设置

4．4 微型桩结构动力响应

4．4．1 桩顶位移动力响应分析

4．4．2 桩身弯矩动力响应分析

4．4．3 微型桩轴力变化图

4．4．3 微型桩剪力变化图

4．4．4 微型桩抗震优化建议

4．5 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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