公路岩质高边坡综合治理的稳定分析及锚固优化设计

摘要

随着我国工程建设的不断发展，高速公路、铁路工程项目越来越多，由于我国独特的地形地貌与地质条件，在高速公路与铁路等工程建设中将不可避免地由于开挖形成众多的高边坡。岩质高边坡稳定性问题是一种较为常见的工程地质问题，对于这类边坡的稳定性分析一直是岩土工程领域的重要研究内容之一，越来越多的专家学者针对其进行了深入的分析，也取得了大量有价值的研究成果。其中锚固支护是岩质高边坡防护的一个重要分支，然而目前的边坡锚固工程大多依然采用的是成本较少、技术水平偏低以及方便统一管理的工程类比方法。在一些实际工程中，锚杆的使用存在过度保守或者安全性不足等问题。因此有必要结合工程实际对锚杆支护下的边坡进行稳定性分析和优化设计。与此同时，与锚杆支护等结构防护相结合的植物防护也越来越得到人们的重视和青睐。尤其是对于岩质高边坡这种一旦开挖、生态会遭到严重破坏且较难恢复的典型边坡，兼顾环境协调性的综合护坡方式在维护其结构稳定以及生态恢复等方面都发挥了巨大的作用。
　　本文选取具有代表性的安徽省望东长江公路大桥第五标段岩质高边坡工点作为工程实例，基于有限元强度折减法的基本原理，运用ABAQUS有限元软件对岩质高边坡在无支护以及有支护情况下的开挖过程进行数值模拟，对边坡在开挖加固过程中的稳定性进行定量分析。针对生态护坡中选用的草本植物狗牙根植物根系，通过将其与边坡表层的结合模拟为加筋层的方式，分析植物根系作用对边坡稳定性的影响，表明其在加强坡体浅层稳定性和防止冲刷侵蚀等方面的积极作用。与此同时将边坡的安全系数作为评价指标，采用正交试验设计法，对锚杆长度、锚杆间距以及锚杆倾角这几个主要锚固参数进行优化分析，分析结果表明各个锚固参数对边坡稳定性的影响程度由大到小分别为锚杆长度、锚杆倾角、锚杆间距。同时通过试验分析得到锚杆支护的最优参数组合，为锚杆支护下边坡工程的设计提供依据和参考。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及研究意义

1．2 边坡稳定问题研究概述

1．2．1 岩质边坡的破坏形式

1．2．2 岩质边坡稳定性分析方法

1．2．3 有限元强度折减法的研究现状

1．2．4 锚杆优化设计研究现状

1．3 本文研究内容和方法

第二章 工程区环境地质条件及边坡概况

2．1 工程概况

2．2．1 地形地貌

2．2．2 气象及水文

2．2．3 排水工程

2．3 边坡工程防护概况

2．3．1 坡面坡率形态设计

2．3．2 边坡防护工程措施

第三章 高边坡锚固的稳定性分析

3．2 锚固作用机理

3．3 有限元强度折减法

3．3．1 引言

3．3．2 强度折减法的基本原理

3．3．3 强度折减法判断边坡失稳的依据

3．4．1 模型参数

3．4．2 本构模型

3．4．3 定义接触面

3．4．4 有限元强度折减法在ABAQUS中的应用

3．4．5 模型的边界条件和网格划分

3．5 安全系数

3．5．1 安全系数值的确定

3．5．2 边坡稳定性的影响因素

3．6．1 有限元数值模拟

3．6．2 数值模拟结果分析

3．7 分级开挖支护下边坡稳定性分析

3．7．1 分级开挖支护的数值模拟

3．7．2 数值模拟分析结果

3．8 本章小结

第四章 生态防护下边坡稳定性分析

4．1．1 边坡绿化恢复技术

4．1．2 岩质高边坡绿化恢复技术

4．2．1 护坡植物种类的选取

4．2．2 植物根系护坡的作用机理

4．2．3 草本植物根系加筋作用原理

4．3．1 模型建立

4．3．2 有限元数值模拟结果

4．3．3 数值模拟结果分析

4．3．4 加筋层厚度对边坡稳定性的影响

4．4 本章小结

第五章 高边坡锚固的优化设计

5．1 引言

5．2 正交试验设计法

5．2．1 正交表及其基本性质

5．2．2 正交试验设计法结果分析

5．2．3 正交试验设计的基本步骤

5．3 锚杆参数的优化设计

5．3．1 正交试验安排及试验计算结果

5．3．2 正交试验结果分析

5．3．3 优化结果论证

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献