基于跳挖施工方法的抗滑桩动态力学特征分析

摘要

在边坡工程中，抗滑桩以其灵活性、便捷性以及效果显著性等诸多优点得到了广泛的应用，而抗滑桩施工顺序的合理性对施工过程中边坡整体的稳定性有着重要的意义。根据工程经验，施工时常采用跳挖施工方法。目前关于跳挖施工过程中抗滑桩动态力学特征的研究又比较缺乏，致使跳挖法的实际应用领先于相关机理研究。因此，研究抗滑桩在跳挖施工过程中的动态力学特征有着十分重要的意义。　　首先，文章通过室内模型试验，对采用跳挖法时抗滑桩的动态力学特征进行了研究。其次，通过数值模拟分析，对室内试验所得结论进行了验证。最后对采用跳挖施工方法时，某公路边坡支护工程进行了模拟分析。文章得出了一些具有一定理论意义和工程实用价值的结论，总结如下：　　①通过室内试验，研究了跳挖过程中边坡位移、抗滑桩桩身内力分布以及桩顶位移随时间的变化规律，结果表明，三者均呈现出阶梯状增长趋势，即增长段和平稳段交替出现的现象。且增长段主要出现在桩前土体的切方之后，平稳段主要出现在抗滑桩的布置之后；　　②通过与对照组试验——全断面开挖过程的对比发现，由于未能及时得到支护，在开挖至一半左右时边坡位移出现陡增，随后发生破坏的现象。由此得出，跳挖法安全性大于全断面开挖法；　　③采用ABAQUS数值分析软件，对室内试验进行了模拟，结果表明，模拟所得边坡位移、桩顶位移以及桩身内力分布规律与试验规律基本一致，即均呈现出增长段与平稳段交替出现的阶梯状增长现象；　　④对采用跳挖法时，某公路边坡支护工程进行了三维数值模拟分析，结果表明，桩孔开挖和桩前土体切方是导致抗滑桩内力、桩顶位移以及边坡位移增加的主要因素。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 抗滑桩加固边坡研究现状

1.2.2 施工顺序研究现状

1.2.3 三维边坡地质建模方法研究现状

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

2 试验方案设计

2.1 引言

2.2.1 试验目的

2.2.2 试验内容

2.3 试件设计与制备

2.3.1 抗滑桩的设计与制备

2.3.2 模型箱的设计与制备

2.4 监测设备介绍

2.4.1 数据信号采集仪器

2.4.2 压力传感器

2.4.3 位移传感器

2.4.4 应变片

2.5 材料参数测定

2.5.1 抗滑桩参数测定

2.5.2 土体参数测定

2.6.1 试验流程

2.6.2 跳挖施工法试验设计

2.6.3 全断面开挖法试验设计

2.7 本章小结

3 室内试验实施及结果分析

3.1 引言

3.2 监测数据处理

3.3.1 试验步骤

3.3.2 边坡位移规律

3.3.3 抗滑桩内力分布规律

3.3.4 抗滑桩桩顶位移规律

3.4.1 试验步骤

3.4.2 边坡位移规律

3.5 跳挖施工法与全断面开挖法对比分析

3.6 本章小结

4 针对室内试验的数值模拟

4.1 引言

4.2.1 模型建立及材料参数

4.2.2 边界条件及网格划分

4.2.3 边坡位移规律

4.2.4 抗滑桩内力分布规律

4.2.5 抗滑桩桩顶位移规律

4.3.1 模型建立及材料参数

4.3.2 边界条件及网格划分

4.3.3 边坡位移规律

4.4 本章小结

5 某公路边坡支护工程数值模拟

5.1 引言

5.2.1 工程简介

5.2.2 工程水文地质条件

5.3.1 模型建立及材料参数

5.3.2 边界条件及网格划分

5.4 结果分析

5.4.1 边坡Mises应力分布规律

5.4.2 抗滑桩Mises应力分布规律

5.4.3 边坡位移规律

5.4.4 抗滑桩桩顶位移规律

5.4.5 抗滑桩内力分布规律

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

附录

A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

C 学位论文数据集

致谢