预应力锚索加固高填方边坡的稳定性分析

摘要

预应力锚固技术是对边坡加固防护的一种较为先进的岩土加固技术，因其结构合理、工艺灵巧、施工方便、造价低廉、可靠性高等优势，得到各行各业的高度重视并得以迅速发展。尽管该技术应用广泛，但是还存在很多缺陷:理论和数值分析普遍都在假设条件理想化的情况下进行，得出的结果与实际工程差异大，对预应力锚索加固机理缺乏统一的认识，且目前锚固技术在边坡工程中的应用和研究主要集中在堑坡的加固防护中，但对于填方边坡尤其是高填方边坡的预应力锚固技术研究甚少。
　　本文以某高速公路为工程背景，结合理论分析和数值模拟探索预应力锚索加固高填方边坡的稳定性。首先采用极限平衡法对高填方边坡作稳定性评价，并计算得出锚索的最优排列方式、锚索的长度、锚固力和锚固角;再利用有限元分析软件PLAXIS对锚索加固方式作可行性分析，分别模拟抗滑桩加固、拉力型和压力型预应力锚索加固，计算分析在各加固方式下边坡的位移变化和安全系数，通过对比得出拉力型预应力锚索是最经济有效的加固方式;最后模拟分析在天然状态和降雨两种工况下，拉力型锚索加固对边坡稳定性的影响:坡体沉降对预应力锚索自由端和锚固端轴力的影响，内外锚固端周围土体的拉、压应力和剪切应力分布规律，加固前后高填方边坡应力分布、竖直位移和水平位移的变化情况，以及边坡整体安全系数。研究结果表明预应力锚索加固提高了土体的强度，使内外锚固端周围的土体形成应力集中区，同时减小了边坡的位移变化，提高了边坡的稳定性，坡体的沉降增大了锚索自由端和锚固端的轴力，降雨的作用降低了土体的抗剪强度，对边坡稳定性的影响巨大。研究成果可为今后的高填方边坡加固工程提供一定的理论指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 岩土预应力锚固技术的发展

1．2．2 预应力锚固技术数值分析研究的进展

1．3 研究内容和技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 预应力锚索加固边坡的理论分析

2．1 预应力锚索对边坡加固的作用原理

2．2 边坡稳定性分析理论

2．2．1 边坡稳定性分析方法

2．2．2 边坡稳定性分析以及剩余下滑力的推导

2．3 高速公路边坡加固前稳定性分析

2．3．1 工程概况

2．3．2 边坡稳定性计算

2．4 锚索结构设计计算

2．4．1 锚索锚固力的计算

2．4．2 高速公路边坡预应力锚索结构受力分配的计算结果

2．4．2 锚索极限抗拔力的计算

2．4．4 锚固角的确定

2．4．5 锚固端位置和长度的确定

第三章 高填方边坡加固方式的合理性分析

3．1 岩土工程有限元分析中的屈服准则

3．1．1 Mohr-Coulomb屈服准则

3．1．2 Mises屈服准则

3．1．3 Tresca屈服准则

3．2 预应力锚固技术分类

3．2．1 拉力型锚索

3．2．2 压力型锚索

3．2．3 压力分散型锚索

3．3 PLAXIS软件介绍

3．4 预应力锚索加固方案的可行性分析

3．4．1 高填方一级边坡预应力锚索加固的数值模拟分析

3．4．2 拉压预应力锚索加固方式的对比

3．4．3 拉力型锚索与抗滑桩加固方式的对比

第四章 边坡加固前后稳定性数值模拟分析

4．1 边坡稳定性数值模拟分析

4．1．1 天然状态下边坡的稳定性分析

4．1．2 降雨条件下边坡的稳定性分析

4．2 天然状态下加固边坡稳定性数值模拟分析

4．3 降雨条件下加固边坡稳定性数值模拟分析

结论和展望

致谢

参考文献