钢塑格栅网在锚网喷结构中作用机理及其在高边坡工程中应用研究

摘要

随着我国城市化进程的不断前进，城市用地快速扩张，造成了城市发展与资源、环境严重失调的局面。在大力发展基础设施建设的过程中，必然遇到更多的高边坡工程，因此，对高边坡工程的支护技术优化研究迫在眉睫。通过采用室内试验和理论分析的研究方法，对钢塑格栅结构特性的主要影响因素进行分析，为锚网喷结构采用钢塑格栅作为加筋网奠定理论基础。通过理论分析、数值模拟、工程试验相结合的综合研究方法，研究钢塑格栅锚网喷结构对高边坡的支护效果，并基于钢塑格栅结构特性影响因素，总结出各因素对支护效果的影响规律。结论如下：　　(1)采用钢塑格栅作为锚网喷支护结构的加筋网，分析了锚网喷结构各部分的支护作用机理，总结了锚网喷支护结构中钢塑格栅应力传递规律，提出了钢塑格栅让压变形理论，确定了钢塑格栅在混凝土面层中的作用及对边坡稳定性的作用机理，并从筋带、网孔、节点形式三个方面分析对支护结构力学性能的影响。　　(2)基于钢塑格栅筋带与加固体的界面摩擦理论，总结了钢塑格栅筋带与加固体之间所形成的加筋阻力的变化规律；通过分析网孔尺寸对钢塑土工格栅嵌固力的影响，建立格栅-加固体界面摩擦系数比与格栅-加固体接触面积之间的关系；研究了网孔尺寸的大小对支护结构的影响，总结出网孔尺寸为1∶1时强度最大，受力分布均匀，但对于单向受力的情况，横纵比为1∶1.5网孔的钢塑格栅更为经济。　　(3)研究了钢塑格栅节点对格栅整体结构形式的改变，从节点对总拉拔阻力与承载阻力的影响、节点能量耗散机制、节点导致周围材料体积应变三个方面进行分析，得到节点突起对钢塑土工格栅加固作用的影响规律。　　(4)通过数值模拟和工程试验相结合的分析方法，分析钢塑格栅锚网喷结构的支护效果，通过应力、应变云图，揭示边坡变形量分布情况，并对实际边坡变形进行监控量测，对比分析模拟结果，为工程安全施工提供保障。

目录

声明

变量注释表

1绪论

1.1研究目的及研究意义

1.2.1钢塑格栅网在锚网喷结构中作用机理研究现状

1.2.1钢塑格栅加筋作用机理研究现状

1.2.3钢塑格栅支护结构的力学特性影响因素研究现状

1.3.1基于钢塑格栅网的锚网喷结构作用机理研究

1.3.2钢塑格栅结构参数对支护结构的影响研究

1.3.3钢塑格栅锚网喷结构模拟及工程应用研究

1.4技术路线

2边坡稳定性分析及钢塑格栅锚网喷结构支护机理

2.1边坡稳定性分析的主要方法

2.1.1条分法

2.1.2瑞典法

2.1.3毕肖普法

2.1.4滑楔法

2.1.5斯宾塞法(Spencer 法)

2.1.6数值分析方法

2.2锚网喷结构在边坡支护中的作用

2.2.1锚杆支护力学作用机理

2.2.2混凝土面层的力学作用机理

2.3钢塑格栅力学作用机理

2.3.1调整围岩应力机理分析

2.3.2格栅的连续性及协调围岩变形机理

2.4钢塑格栅对锚网喷结构影响因素分析

2.4.1筋带形式

2.4.2网孔大小

2.4.3节点形式

2.5本章小结

3钢塑格栅结构参数对支护结构的影响研究

3.1筋带对支护结构力学特性的影响

3.1.1格栅界面摩擦阻力理论

3.1.2格栅横肋的被动阻力理论

3.2网孔对支护结构力学特性的影响

3.3节点形式对支护结构力学特性的影响

3.3.1对总拉拔阻力与承载阻力的影响

3.3.2能量耗散机制

3.3.3体积应变

3.4不同网孔大小钢塑格栅强度试验

3.4.1试验设备与材料

3.4.2试验步骤

3.4.3试验结果分析

3.5钢塑格栅直剪试验

3.5.1试验设备与材料

3.5.2试验原理

3.5.3试验步骤

3.5.4试验结果分析

3.6 本章小结

4锚网喷支护结构数值模拟分析

4.1 MIDAS软件简介

4.2.1强度折减法

4.2.2 工程概况

4.2.3模型基本假设

4.2.4模型的建立及物理指标

4.3数值计算结果分析

4.3.1 钢塑格栅锚网喷支护边坡可行性分析

4.3.2 格栅网孔大小对锚网喷结构支护效果影响分析

4.4 本章小结

5钢塑格栅锚网喷结构工程应用研究

5.1钢塑格栅锚网喷施工技术方案的确定

5.2钢塑土工格栅边坡施工技术

5.3.1监测目的

5.3.2监测项目

5.3.3监测方法

5.4支护效果检验及分析

5.4.1锚杆支护效果分析

5.4.2边坡位移变化分析

5.4.3实际监测值与模拟值对比分析

5.5本章小结

6结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简介

致谢

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