【摘要】：隨著土地資源的開發(fā)以及全球人口的增長,邊坡問題已經(jīng)與地震、火山并列成為了全球性三大地質(zhì)災(zāi)害。因此,對(duì)于工程邊坡的加固則顯得尤為重要。在工程邊坡加固所采用的技術(shù)措施中,預(yù)應(yīng)力錨索因其自身獨(dú)特的特點(diǎn)在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。近幾十年來,許多學(xué)者對(duì)預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)進(jìn)行了研究,并進(jìn)一步優(yōu)化了預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)。對(duì)于預(yù)應(yīng)力錨索的加固布設(shè)優(yōu)化,一些學(xué)者通過研究與實(shí)踐,提出了預(yù)應(yīng)力錨索整體布置的一般性原則,即強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)腰固腳”,避免“頭重腳輕”,以防止“冒頂”現(xiàn)象。但是,對(duì)于預(yù)應(yīng)力錨索優(yōu)化布置設(shè)計(jì)方法的研究仍然不夠,導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力錨索布置比較隨機(jī),錨索對(duì)邊坡的加固效果也未達(dá)到最佳。本文針對(duì)工程土坡的預(yù)應(yīng)力錨索加固優(yōu)化布置問題,基于單排和多排錨索加固一級(jí)與多級(jí)均質(zhì)土坡,通過錨索不同布設(shè)方法對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索加固邊坡安全系數(shù)的影響分析,以及不同邊坡角、不同土體力學(xué)參數(shù)組合、不同錨索傾角和錨索預(yù)應(yīng)力大小對(duì)錨索的最優(yōu)布置位置的影響分析,系統(tǒng)總結(jié)加固邊坡預(yù)應(yīng)力錨索的優(yōu)化布設(shè)原則,并提出預(yù)應(yīng)力錨索加固邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。論文主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)采用極限平衡方法對(duì)單排錨索在不同位置加固一級(jí)和多級(jí)土坡模型進(jìn)行邊坡安全系數(shù)分析,并通過對(duì)比安全系數(shù)大小,總結(jié)單排錨索加固土坡的優(yōu)化布設(shè)位置的一般性規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,分析當(dāng)一級(jí)和多級(jí)土坡基本參數(shù)改變時(shí)對(duì)錨索的最優(yōu)布設(shè)位置的影響。結(jié)果表明:錨索加固土坡最優(yōu)布設(shè)位置一般在邊坡中下部,且隨著錨索在邊坡位置的降低,邊坡的整體穩(wěn)定性逐漸提高而局部穩(wěn)定性逐漸降低;當(dāng)邊坡角增加時(shí),錨索最優(yōu)布設(shè)位置的高度增加;錨索的最優(yōu)布設(shè)位置的高度隨著邊坡土體粘聚力c和內(nèi)摩擦角?的增加而降低;錨索布設(shè)傾角的增加使錨索最優(yōu)布置位置的高度降低;錨索預(yù)應(yīng)力的改變對(duì)錨索最優(yōu)布設(shè)位置影響不大。(2)采用極限平衡方法對(duì)多排預(yù)應(yīng)力錨索在不同位置的不同布設(shè)方式加固一級(jí)和多級(jí)土坡模型進(jìn)行邊坡安全系數(shù)的分析,并通過對(duì)比安全系數(shù)的大小,總結(jié)多排預(yù)應(yīng)力錨索加固土坡的優(yōu)化布設(shè)方式的一般性規(guī)律。結(jié)果表明:相同坡度的一級(jí)土坡多排錨索加固和多級(jí)土坡多排錨索加固的最優(yōu)布置位置在邊坡的中下部到坡腳附近的位置,且隨著錨索布設(shè)位置的降低,邊坡的整體穩(wěn)定的安全系數(shù)先逐漸提高而后減小,而局部穩(wěn)定的安全系數(shù)逐漸降低。且隨著邊坡級(jí)數(shù)的增加,多排錨索加固土坡的最優(yōu)加固位置的μ值降低。(3)通過對(duì)比單排錨索和多排錨索加固的一級(jí)和多級(jí)土坡的計(jì)算結(jié)果可以看出,錨索加固土坡的最優(yōu)布置位置基本一致,基于此,提出了預(yù)應(yīng)力錨索加固邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,即:當(dāng)采用多排錨索來加固工程土坡時(shí),可以先搜索計(jì)算出單排錨索加固土坡時(shí)的最優(yōu)布置位置,然后再以單排錨索的最優(yōu)布置位置為中心,等間距對(duì)稱的將剩余總錨索預(yù)應(yīng)力的錨索在中心錨索的兩側(cè)平分進(jìn)行布置,并且布設(shè)在中心錨索靠近坡腳位置的單根錨索預(yù)應(yīng)力可以適當(dāng)增加。同時(shí),為了防止出現(xiàn)局部破壞,可以通過邊坡加固后安全系數(shù)的最低要求進(jìn)行最低的邊坡布設(shè)高度搜索,從而達(dá)到多排錨索加固土坡的優(yōu)化布設(shè)方法。(4)運(yùn)用本文的計(jì)算方法對(duì)實(shí)際工程中的邊坡進(jìn)行模擬計(jì)算,所得到的加固前和加固后的邊坡安全系數(shù)與文獻(xiàn)中基本一致;并且對(duì)實(shí)際工程案例采用本文提出的優(yōu)化方法進(jìn)行優(yōu)化,得到的安全系數(shù)略大于文獻(xiàn)中錨索加固邊坡的安全系數(shù),即相對(duì)于文獻(xiàn)中錨索的布置方法顯得更為安全。因此,本文提出的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及步驟具有有效性和科學(xué)性。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU43
【圖文】：

本文主要的研究技術(shù)路線

邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)步驟坡的損壞的形式之所以是各種各樣的，是因?yàn)橥疗碌钠掠懈魇礁鳂拥模乙话闶翘幵诓煌沫h(huán)境下。所以，要性能的問題，首先就要將邊坡放在獨(dú)特的環(huán)境下，來判的趨勢。然后，再根據(jù)初步判斷后，通過一系列的數(shù)學(xué)得到邊坡的安全系數(shù)，最后按照邊坡的結(jié)構(gòu)類型來擬定的評(píng)價(jià)邊坡安全性能的步驟如圖 2-1 所示。

圖 2-2 畢肖普法計(jì)算簡圖據(jù)畢肖普法的計(jì)算公式可以推導(dǎo)出錨固邊坡的安全系數(shù)的計(jì)算公{ ( )} ( ' ''111 11sin cossin sinmji i i i i i i ij j jjhin ni ii i i i i ii iTc b W u b X X tgtgmSe eW Q W QR Rα β βα α == =+ + + + + + ( )'cos sini i i i sm tg Fα= α + α；n 為分條數(shù)；m 為錨索數(shù)；'c 及' 分別為土的有效粘聚力和有效內(nèi)摩擦角；iW 為土條重量；iu 為孔隙水壓力；ib 為土條寬度；iα 為土條的傾角；

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本文編號(hào)：2774854