本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜溶洞地層中大直徑橋樁基礎(chǔ)的動力穩(wěn)定性研究

  更多相關(guān)文章： 串珠狀溶洞 地震作用 樁基 安全厚度 動力穩(wěn)定性分析

【摘要】：我國巖溶發(fā)育的地區(qū)約占國土面積的1/3,同時我國又是一個地震多發(fā)國家,總面積的80%以上處于Ⅵ~Ⅸ度地震區(qū),其中巖溶區(qū)占了很大一部分。隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的推進,在巖溶地區(qū)進行的鐵路、公路橋梁建設(shè)日益增多,由于巖溶區(qū)的特殊地質(zhì)情況,使得較小的地震震級容易造成橋梁樁基較為嚴(yán)重的破壞。目前,我國橋梁樁基圍巖穩(wěn)定性的評價理論尚不完善,缺乏對設(shè)計和施工的可操作性。盡管對溶洞-樁基共同作用體系的整體穩(wěn)定性的問題許多專家學(xué)者也做過了研究,但是巖溶地區(qū)對樁基影響的大部分現(xiàn)有研究成果,為考慮靜力作用以及單個溶洞的情況,事實上,巖溶地區(qū)溶洞分布較為復(fù)雜,通常以串珠狀溶洞的形式出現(xiàn),而目前的樁基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的計算方法并不能對這種相對復(fù)雜的溶洞分布情況提供有效的結(jié)果。因此,研究串珠狀溶洞-樁基共同作用體系在地震作用下的整體穩(wěn)定性對于指導(dǎo)巖溶地區(qū)工程建設(shè),保障交通基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定性能,減少經(jīng)濟投資,加快施工進度等都具有較為重大的現(xiàn)實意義。本文采用理論計算與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式,對復(fù)雜巖溶地層特別是串珠狀溶洞地層中大直徑橋樁基礎(chǔ)的動力穩(wěn)定性進行了較為系統(tǒng)深入的研究。論文的主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)對巖溶地區(qū)“小震級高烈度”震害特點的原因進行分析,并利用EERA程序模擬巖溶區(qū)的地層分布進行地震波反演。將反演之后的地震波時程曲線以及地震波加速度短時均方根曲線與原曲線進行對比分析,探討造成“小震級高烈度”現(xiàn)象的原因。(2)根據(jù)溶洞-樁基體系在靜力作用下的穩(wěn)定性評價方法,利用莫爾庫倫準(zhǔn)則結(jié)合波動理論對不同烈度以及埋深的巖體強度進行分析,并根據(jù)彈塑性力學(xué)橢圓孔洞平面問題的應(yīng)力計算公式求解存在溶洞的地層中溶洞周邊的應(yīng)力值。然后對溶洞頂板分別采用沖切、剪切、彎拉三種破壞模式進行分析,得到三種破壞模式下溶洞頂板安全厚度的理論計算公式,并對各公式中的自變量進行單因素敏感性分析。(3)利用Abaqus軟件對地震作用下單溶洞-樁基的穩(wěn)定性進行分析,研究了洞徑、樁徑、單樁荷載、巖體黏聚力、地震波以及樁基荷載偏心距離等對溶洞頂板安全厚度以及樁端豎向位移的影響,并得到了各單因素與溶洞頂板安全厚度和樁端豎向位移的擬合曲線關(guān)系式。然后通過多元線性回歸的方法得到溶洞頂板安全厚度和樁端豎向位移與各影響因素的回歸模型,并對其進行優(yōu)化。最后將溶洞頂板安全厚度的回歸模型與理論計算公式進行對比分析,驗證數(shù)值模擬的有效性。(4)利用Abaqus軟件對地震作用下串珠狀溶洞-樁基的穩(wěn)定性進行分析,研究了豎向排列雙溶洞距離變化和尺寸變化分別對樁基作用溶洞頂板和溶洞底部兩種情況的影響。比較了兩種自變量的變化對地基內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)、位移分布等的影響,分析了在地震作用下樁巖接觸面的相對位移以及下部溶洞對頂板安全厚度的影響等情況。
【關(guān)鍵詞】：串珠狀溶洞 地震作用 樁基 安全厚度 動力穩(wěn)定性分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U443.15
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-14
• 主要符號14-15
• 1 緒論15-23
• 1.1 研究的背景及意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 巖溶區(qū)樁基受力性能及穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.2 樁-土相互作用體系的地震響應(yīng)理論研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線20-23
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容20-21
• 1.3.2 研究方法與技術(shù)路線21-23
• 2 巖溶地區(qū)的地震特點及地震波反演23-37
• 2.1 引言23-24
• 2.2 巖溶區(qū)工程地質(zhì)及其地基特點分析24-25
• 2.2.1 巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)特點24-25
• 2.2.2 巖溶地基的特點25
• 2.3 巖溶區(qū)震害特點及原因分析25-27
• 2.3.1 巖溶區(qū)地震特點26
• 2.3.2 巖溶區(qū)地震特點原因分析26-27
• 2.4 地震波的選取與調(diào)整27-29
• 2.4.1 選取地震波的考慮因素27-28
• 2.4.2 地震波的選取28
• 2.4.3 地震波的調(diào)整28
• 2.4.4 本文選取的地震波28-29
• 2.5 巖溶區(qū)地震波的反演29-36
• 2.5.1 地震波反演的基本理論29-32
• 2.5.2 本文地震波反演32-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 3 考慮地震效應(yīng)的溶洞-樁基失效機理研究37-61
• 3.1 引言37-38
• 3.2 靜力作用下溶洞-樁基的承載特性及破壞模式38-46
• 3.2.1 巖體強度理論38-40
• 3.2.2 嵌巖樁承載機理40-42
• 3.2.3 溶洞-樁基共同作用體系簡化模型42-43
• 3.2.4 溶洞-樁基豎向承載機理與破壞模式43-46
• 3.3 考慮地震效應(yīng)的溶洞-樁基承載力計算方法46-58
• 3.3.1 巖體在地震作用下的破壞理論46-49
• 3.3.2 地震作用下溶洞-樁基承載力計算方法及頂板安全厚度分析49-58
• 3.4 本章小結(jié)58-61
• 4 地震作用下單溶洞-樁基的穩(wěn)定性及其影響因素數(shù)值分析61-89
• 4.1 引言61-62
• 4.2 巖土體破壞準(zhǔn)則及溶洞頂板失穩(wěn)判別方法62-64
• 4.2.1 巖土體屈服準(zhǔn)則及彈塑性本構(gòu)關(guān)系62-63
• 4.2.2 溶洞頂板失穩(wěn)判別方法63-64
• 4.3 溶洞-樁基共同作用體系計算模型建立及參數(shù)選取64-70
• 4.3.1 溶洞-樁基共同作用體系模型的建立65-66
• 4.3.2 材料參數(shù)選取66
• 4.3.3 溶洞-樁基共同作用體系模型網(wǎng)格劃分66-68
• 4.3.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析68-70
• 4.4 影響溶洞頂板安全厚度與樁端豎向位移的主要因素分析70-77
• 4.4.1 洞徑對頂板安全厚度和樁端豎向位移的影響71-72
• 4.4.2 樁徑對頂板安全厚度和樁端豎向位移的影響72-73
• 4.4.3 單樁荷載對頂板安全厚度和樁端豎向位移的影響73-74
• 4.4.4 巖體黏聚力對頂板安全厚度和樁端豎向位移的影響74-75
• 4.4.5 地震波調(diào)幅對頂板安全厚度和樁端豎向位移的影響75-76
• 4.4.6 樁基荷載偏心距對頂板安全厚度和樁端豎向位移的影響76-77
• 4.5 計算結(jié)果分析77-88
• 4.5.1 溶洞頂板安全厚度和樁端豎向位移影響因素多元回歸分析78-81
• 4.5.2 溶洞頂板安全厚度和樁端豎向位移回歸模型優(yōu)化81-88
• 4.6 本章小結(jié)88-89
• 5 地震作用下串珠狀溶洞-樁基的穩(wěn)定性分析89-113
• 5.1 引言89
• 5.2 樁基作用于串珠狀溶洞頂板的穩(wěn)定性分析89-100
• 5.2.1 串珠狀雙溶洞豎向排列距離變化對整體穩(wěn)定性影響分析89-96
• 5.2.2 串珠狀雙溶洞尺寸變化對整體穩(wěn)定性影響分析96-100
• 5.3 樁基作用于串珠狀溶洞底部的穩(wěn)定性分析100-110
• 5.3.1 串珠狀雙溶洞豎向排列距離變化對整體穩(wěn)定性影響分析100-107
• 5.3.2 串珠狀雙溶洞尺寸變化對整體穩(wěn)定性影響分析107-110
• 5.4 本章小結(jié)110-113
• 6 結(jié)論與展望113-115
• 6.1 主要結(jié)論113-114
• 6.2 研究展望114-115
• 致謝115-117
• 參考文獻(xiàn)117-121
• 附錄121
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄121
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目121

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本文編號：1129687