基于强度折减法的北京地区土钉支护边坡稳定性研究

摘要

本文以北京地区土钉支护边坡为研究对象，一方面在综合考虑北京地区工程地质条件下，引入非饱和土强度理论，把非饱和土作为影响北京地区基坑边坡稳定性的重要因素来考虑；另一方面多种稳定性分析方法的比较下，采用强度折减法对土钉支护边坡稳定性进行分析，并系统的研究了不同支护参数对土钉支护边坡稳定性的影响，为支护结构优化提供参考。最后，尝试性的提出了非饱和土地区边坡稳定性分析的新思路；结合工程实例，灵活运用强度折减法实现了这种“动态稳定性”分析。 本文的研究成果如下： 1）避开了吸力的量测和计算的困难，引入含水率来研究非饱和土的水分对强度的影响，虽然此方法基于试验，有近似性，但能够非常方便和有效地在工程中得到运用，为非饱和土实用化问题提供了一条切实可行的有效解决方法。 2）运用强度折减法，通过分析土钉支护边坡安全系数的大小和最危险滑动面位置和形状的变化，比较系统的研究了钉长、钉距、及坡角的变化对边坡稳定性的影响。 3）运用引入含水率的非饱和土强度理论，尝试性的提出了非饱和土地区边坡稳定性分析思路，为更好更有效的分析边坡稳定性提供了可能。 4）结合工程实例，运用有限元强度折减法按非饱和土地区边坡稳定性分析思路对土钉支护边坡进行稳定性分析。通过与现场施工情况对比，进一步验证强度折减法的对复杂情况的工程适用性，和非饱和土地区稳定性分析思路的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状及分析

1.2.1 非饱和土发展概况

1.2.2 土钉技术在国外的发展概况

1.2.3 土钉技术在国内的发展概况

1.2.4 土钉技术的发展趋势

1.3 论文的主要内容与研究目标

1.3.1 主要内容

1.3.2 研究目标

1.4 研究的思路与方法

2 非饱和土的强度理论

2.1 引言

2.2 基质吸力及含水率

2.3 经典的Mohr-Coulomb强度理论

2.4 非饱和土抗剪强度理论

2.4.1 引入吸力的非饱和土抗剪强度公式

2.4.2 引入含水率的非饱和土抗剪强度公式

3 强度折减法分析土钉支护的稳定性

3.1 引言

3.2 土钉支护的稳定性分析方法

3.2.1 极限平衡分析方法

3.2.2 工程简化分析方法

3.2.3 有限元分析方法

3.3 强度折减法的优势

3.3.1 原理方面

3.3.2 安全系数方面

3.3.3 危险滑动面方面

3.3.4 对于复杂情况的适用性方面

3.4 强度折减法在Midas中的实现

3.4.1 本构模型的选取

3.4.2 失稳的判定

4 强度折减法分析土钉支护参数对边坡稳定性的影响

4.1 引言

4.2 数值模型

4.3 数值模拟方法

4.4 土钉长度对土钉支护边坡稳定性的影响

4.4.1 计算参数的设定

4.4.2 计算结果的分析

4.5 使用阶段土钉间距对土钉支护边坡稳定性的影响

4.5.1 计算参数的设定

4.5.2 计算结果的分析

4.6 施工阶段土钉间距对土钉支护边坡稳定性的影响

4.6.1 计算参数的设定

4.6.2 计算结果的分析

4.7 放坡坡度对土钉支护边坡稳定性的影响

4.7.1 计算参数的设定

4.7.2 计算结果的分析

4.8 小结

5 强度折减法在非饱和土地区的工程应用

5.1 引言

5.2 北京地区边坡稳定性分析考虑非饱和土特性的意义

5.3 强度折减法分析非饱和土地区边坡稳定性的方法

5.3.1 强度折减法分析非饱和土边坡稳定性的优点和局限性

5.3.2 非饱和土地区稳定性分析思路

5.3.3 土层参数的选取及强度折减法中的实现方法

5.4 工程实例分析

5.4.1 工程地质及水文地质

5.4.2 工程概况

5.4.3 北京地区非饱和土强度随含水率的变化规律

5.4.4 土钉支护边坡稳定性分析思路及工况设定

5.4.5 模拟计算

5.4.6 支护参数优化

5.5 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历