發(fā)布時(shí)間：2017-04-10 23:44

  本文關(guān)鍵詞：樁基荷載下串珠狀隱伏溶洞圍巖穩(wěn)定性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國(guó)西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施,公路、鐵路建設(shè)逐漸向山區(qū)延伸。由于我國(guó)西部地區(qū)巖溶發(fā)育,山區(qū)公路、鐵路交通工程的修建經(jīng)常遇到巖溶地質(zhì)條件,溶洞給橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的穩(wěn)定帶來很大危害。此外,巖溶地區(qū)橋梁樁基處于各種復(fù)雜的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)巖體中,如何在巖溶區(qū)安全、優(yōu)質(zhì)、快速地修建橋梁樁基成為工程界急切需要解決的問題。在國(guó)外,對(duì)巖溶地區(qū)樁基設(shè)計(jì)與施工的還沒有確定性的指導(dǎo)依據(jù),工程上常用大量混凝土對(duì)溶洞進(jìn)行填充。在國(guó)內(nèi),這方面研究也處于起步階段,雖然也有不少學(xué)者對(duì)巖溶地區(qū)的樁基設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行了研究,但是大多數(shù)是針對(duì)單溶洞的情況,鮮有學(xué)者對(duì)串珠狀溶洞的情況進(jìn)行系統(tǒng)研究。因此,研究樁基荷載作用下串珠狀隱伏溶洞的圍巖穩(wěn)定性具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。本文采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對(duì)樁基荷載作用下串珠狀隱伏溶洞的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了較為系統(tǒng)深入的研究。論文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)針對(duì)現(xiàn)階段處于摸索階段的溶洞圍巖穩(wěn)定性的定量評(píng)價(jià)方法,本文基于彈性力學(xué)中的薄板小撓度理論,對(duì)于呈水平產(chǎn)狀,且厚度與最小橫向尺寸之比小于1/4或者1/5的溶洞頂板,根據(jù)不同的形態(tài)和裂隙發(fā)育程度將其簡(jiǎn)化為不同的力學(xué)模型,并推出不同模型對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力和最大擾度的計(jì)算公式,最后根據(jù)最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則和摩爾庫倫準(zhǔn)則推算出不同模型的安全厚度計(jì)算公式。此外,為定量考慮多個(gè)溶洞對(duì)薄板小撓度模型所計(jì)算出的結(jié)果的影響,采用數(shù)值模擬的方法,分析了溶洞個(gè)數(shù)、半徑和高度變化等的情況下,溶洞頂板的應(yīng)力分布及極限承載力的變化情況,并得出相應(yīng)的變化規(guī)律。(2)對(duì)于直徑較小且埋藏較深的溶洞,本文從彈塑性理論出發(fā),將其視為含有孔洞的雙向受壓無限板的應(yīng)力分布問題,詳細(xì)分析了單個(gè)溶洞及兩個(gè)等半徑圓形溶洞的情況,得出了溶洞圍巖的應(yīng)力計(jì)算公式,并討論了該模型在工程中的適用性,認(rèn)為對(duì)于單溶洞情況,基礎(chǔ)底面至溶洞中心的距離大于5R(R為溶洞半徑);對(duì)于兩個(gè)等直徑圓形溶洞情況,基礎(chǔ)底面至溶洞中心的距離大于5.5R,就可以用該模型來計(jì)算溶洞圍巖的應(yīng)力分布情況。最后,利用格里菲斯準(zhǔn)則對(duì)溶洞圍巖的應(yīng)力集中部位的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià),并分析了影響溶洞圍巖穩(wěn)定性的因素。此外,本文運(yùn)用數(shù)值模擬的方法,對(duì)雙向受壓無限板模型理論計(jì)算所得到的應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證,分析了溶洞個(gè)數(shù)、形態(tài)、間距、位置變化的情況下,溶洞圍巖的應(yīng)力分布的變化情況,并得出了相應(yīng)的變化規(guī)律。(3)針對(duì)巖溶地區(qū)進(jìn)行樁基的設(shè)計(jì)與施工時(shí)最關(guān)心的溶洞頂板的安全厚度問題,本文運(yùn)用數(shù)值模擬的手段,分析了巖體等級(jí)、溶洞半徑、溶洞高度、單樁荷載、溶洞間距、樁徑等因素變化對(duì)溶洞頂板安全厚度的影響,并得到了不同因素與溶洞頂板安全厚度之間的函數(shù)關(guān)系式。最后運(yùn)用多元回歸分析的方法,得到考慮各因素共同作用下溶洞頂板安全厚度的計(jì)算公式,該理論為工程中計(jì)算合理的溶洞頂板安全厚度提供了依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：串珠溶洞 樁基 力學(xué)模型 安全厚度 影響因素
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U443.15
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-14
• 主要符號(hào)14-15
• 1 緒論15-25
• 1.1 研究的背景及意義15-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-22
• 1.2.1 樁基荷載作用下溶洞圍巖應(yīng)力分布與破壞特性研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.2 樁基荷載作用下溶洞頂板安全厚度計(jì)算公式研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.3 樁基荷載作用下溶洞圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線22-25
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容22
• 1.3.2 研究方法與技術(shù)路線22-25
• 2 基于薄板小撓度理論的溶洞頂板穩(wěn)定性計(jì)算模型25-53
• 2.1 引言25
• 2.2 樁基作用下溶洞圍巖的穩(wěn)定性定性評(píng)價(jià)方法25-29
• 2.2.1 《工程地質(zhì)手冊(cè)》推薦的定性評(píng)價(jià)方法25-26
• 2.2.2 多級(jí)模糊決策定性評(píng)價(jià)方法26-28
• 2.2.3 現(xiàn)行規(guī)范中的定性評(píng)價(jià)方法28-29
• 2.3 溶洞頂板與樁基作用體系的簡(jiǎn)化模型29-33
• 2.4 基于薄板小撓度理論的溶洞頂板受力分析33-45
• 2.4.1 基本假定33
• 2.4.2 彈性力學(xué)中薄板小撓度彎曲問題相關(guān)計(jì)算理論33-35
• 2.4.3 各模型的受力特性分析35-45
• 2.5 溶洞頂板的安全厚度計(jì)算45-51
• 2.5.1 基于最大拉應(yīng)力的溶洞頂板安全厚度計(jì)算公式45-46
• 2.5.2 基于摩爾庫倫理論的溶洞頂板安全厚度計(jì)算公式46-48
• 2.5.3 基于抗沖切破壞的溶洞頂板安全厚度計(jì)算公式48-50
• 2.5.4 基于抗剪切破壞的溶洞頂板安全厚度計(jì)算公式50-51
• 2.6 本章小結(jié)51-53
• 3 基于雙向受壓無限板理論的溶洞圍巖穩(wěn)定性計(jì)算模型53-69
• 3.1 引言53
• 3.2 單個(gè)溶洞的雙向受壓無限板計(jì)算模型53-61
• 3.2.1 雙向受壓無限板中孔的應(yīng)力分布彈性解53-56
• 3.2.2 雙向受壓無限板計(jì)算模型的適用條件56-58
• 3.2.3 溶洞圍巖的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)58-59
• 3.2.4 溶洞圍巖的穩(wěn)定性影響因素分析59-61
• 3.3 兩個(gè)等半徑圓形溶洞的雙向受壓無限板計(jì)算模型61-66
• 3.3.1 雙向受壓無限板中孔的應(yīng)力分布彈性解61-64
• 3.3.2 雙向受壓無限板計(jì)算模型的適用條件64-66
• 3.4 更復(fù)雜的串珠狀溶洞的雙向受壓無限板計(jì)算模型66-67
• 3.5 本章小結(jié)67-69
• 4 樁基作用下串珠狀溶洞圍巖應(yīng)力變化規(guī)律數(shù)值模擬69-99
• 4.1 引言69
• 4.2 計(jì)算模型的建立及參數(shù)選取69-75
• 4.2.1 計(jì)算模型及假設(shè)條件69-71
• 4.2.2 巖體及上覆土層的物理參數(shù)71-72
• 4.2.3 溶洞的形態(tài)及分布情況72-73
• 4.2.4 樁的幾何尺寸及單樁承載力73-74
• 4.2.5 地下水74
• 4.2.6 洞內(nèi)填充物74
• 4.2.7 材料本構(gòu)模型的確定74-75
• 4.3 樁基荷載下溶洞頂板應(yīng)力分布及承載特性研究75-88
• 4.3.1 溶洞頂板極限承載力確定方法研究76-79
• 4.3.2 多個(gè)等間距等直徑溶洞的影響79-84
• 4.3.3 溶洞半徑變化的影響84-86
• 4.3.4 溶洞高度變化的影響86-88
• 4.4 樁基荷載下溶洞圍巖應(yīng)力分布研究88-98
• 4.4.1 多個(gè)等間距等直徑溶洞的影響89-91
• 4.4.2 溶洞形態(tài)變化的影響91-93
• 4.4.3 溶洞間距變化的影響93-96
• 4.4.4 溶洞位置變化的影響96-98
• 4.5 本章小結(jié)98-99
• 5 串珠狀溶洞頂板安全厚度計(jì)算模型研究99-125
• 5.1 引言99
• 5.2 巖體的分級(jí)方法99-105
• 5.2.1 巖體質(zhì)量分級(jí)方法99-103
• 5.2.2 溶洞圍巖巖體參數(shù)確定的理論方法103-104
• 5.2.3 溶洞巖體參數(shù)的綜合取值104-105
• 5.3 樁端巖體的破壞特性及溶洞頂板破壞的判定方法105-107
• 5.4 影響串珠狀溶洞頂板安全厚度的單因素分析107-117
• 5.4.1 巖體等級(jí)變化影響107-108
• 5.4.2 溶洞半徑變化的影響108-110
• 5.4.3 溶洞高度變化的影響110-112
• 5.4.4 單樁荷載變化的影響112-113
• 5.4.5 溶洞間距變化的影響113-115
• 5.4.6 樁徑變化的影響115-117
• 5.5 多影響因素下溶洞頂板安全厚度計(jì)算公式推導(dǎo)117-123
• 5.5.1 多元回歸分析117-120
• 5.5.2 回歸模型優(yōu)化120-123
• 5.6 本章小結(jié)123-125
• 6 結(jié)論與展望125-127
• 6.1 結(jié)論125-126
• 6.2 展望126-127
• 致謝127-129
• 參考文獻(xiàn)129-133
• 附錄133
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄133
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目133

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