隨著我國改革開放和西部大開發(fā)的進一步深化,西北地區(qū)的經濟建設取得了快速的發(fā)展。交通運輸業(yè)作為國民經濟和社會發(fā)展的重要基石,也得到了大力發(fā)展。我國西北地區(qū)大部是黃土高原,面積廣闊,且多為山區(qū)丘陵地貌,所以在工程建設中會不可避免的遇到邊坡工程。因此,研究黃土地區(qū)路塹邊坡在開挖過程中的變形規(guī)律、影響因素、穩(wěn)定性及其加固方法,對于保持黃土邊坡的穩(wěn)定、推進西北地區(qū)的基礎設施建設有著十分重要的意義。框架錨桿支護對于提高邊坡穩(wěn)定性和減小邊坡變形的作用效果顯著,且框架錨桿錨固具有制作簡單、施工方便、工期短、成本低等優(yōu)點,近年來,用框架錨桿來提高邊坡穩(wěn)定性,控制其側向位移的方法被越來越多的運用到工程中。我國地理環(huán)境復雜,加之我國的框架錨桿錨固支護技術的發(fā)展時間還比較短,關于許多具體工況的施工方法還沒有詳細的規(guī)范指導。因此,本文參照某實際工程,通過室內模型試驗,從不同錨固方式和不同布錨角度兩個方面研究了黃土邊坡的極限承載力、土體應力分布、邊坡的滑動位移、錨桿的應力分布等有關參數。然后利用MIDAS/GTS NX有限元軟件進行數值模擬,并與室內模型試驗的結果進行比較,得出以下結論。本文的主要內容有:(1)查閱資料,了解有關框架錨桿支護的研究現狀,從理論研究方面、試驗研究方面以及數值模擬研究方面對框架錨桿支護結構的作用機理及受力特征進行歸納總結。鑒于國內外學者對于黃土邊坡工況下框架錨桿的作用機理的研究還比較少與框架錨桿支護技術在邊坡錨固方面存在的問題,制定有關室內模型試驗的方案,并提出本文研究的主要內容。(2)室內模型試驗所用錨桿為直徑8mm,長度為800mm的鐵質螺桿。錨孔直徑為25mm,灌注砂漿所用水泥為祁連山硅酸鹽42.5號水泥,水灰比為0.45:1,灰砂比為1:1;所用填土為蘭州黃土,并通過土工試驗確定了土的最佳含水率、最大干密度以及粘聚力和內摩擦角等土體參數。通過模型試驗,對未加固的、腰梁錨固和框架錨桿錨固的黃土邊坡進行試驗,對比分析不同坡頂荷載作用下坡體的位移、錨桿受力、框架梁的受力分布以及邊坡的極限承載力等的變化規(guī)律,為今后的工程實踐提供參考依據。(3)在一定的坡體密度和含水率條件下,以相同坡頂荷載進行了不同布錨角度情況下的室內錨桿拉拔試驗。通過對比分析可知:錨桿的抗拔力隨布錨角度的增加,呈現出先增大后減小的趨勢,當錨桿俯斜40°布置時,抗拔力達到最大,即40°是最優(yōu)錨固角。(4)單級邊坡工況下,對邊坡進行腰梁錨固下的承載力試驗,探究不同腰梁錨固位置對邊坡的支護效果。通過對試驗結果對比分析可知,腰梁錨固位置從頂部至底部的變化過程中,邊坡的極限承載力先增大后減小。當腰梁位于錨固邊坡的1/2坡高處時,邊坡的極限承載力最大,錨固效果最佳。通過對無支護、腰梁錨桿支護以及框架梁錨桿支護的效果進行對比分析,發(fā)現框架梁錨桿支護的效果最優(yōu)。(5)利用Midas/GTS NX有限元軟件,研究了邊坡開挖過程中,不同錨固形式下的邊坡穩(wěn)定系數、坡頂沉降、坡體側向位移以及土體的應力分布情況,分析了框架錨桿支護結構的作用機理和腰梁錨固支護的作用效果,得出的結論與室內模型試驗變化趨勢基本吻合,也驗證了本文所建模型的正確性。研究成果可為類似黃土邊坡加固提供參考。
【學位單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U416.14
【部分圖文】：

背景與意義國西部大開發(fā)的推進，西北地區(qū)的經濟得到了快速發(fā)展，同時西北地如雨后春筍一般，發(fā)展迅速。我國西北地區(qū)大部是黃土覆蓋的丘陵和山丘林立，地勢極不平坦。在這樣的自然環(huán)境中修建公路或鐵路會不問題。黃土邊坡是我國西部大開發(fā)基礎建設程中常見的巖土構筑物形斜坡面的巖土體。由于邊坡表面是傾斜的，所以在自重或外力的作用巖體中的某一部分具有從高向低滑落的趨勢，如果土體內部某一個面所能提供的抗滑力，就會發(fā)生滑坡。由于黃土具有遇水濕陷性、高壓工程特性，所以經常出現滑坡、不均勻沉降等災害，不僅致使工程維車輛的正常通行，威脅人類的生命財產安全，制約運輸事業(yè)的發(fā)展，諧穩(wěn)定。

框架錨桿加固黃土邊坡的模型試驗及數值模擬分析高達 6800 萬 m3，堵塞后形成 335m 的大壩，庫容 6.8 億 m3。1981 年雨季，寶成鐵共發(fā)生滑坡 289 處，損失 2.56 億元。1983 年 3 月甘肅東鄉(xiāng)縣的灑勒發(fā)生黃土滑坡，坡體積約 5000m3，造成造 227 人死亡，4 個村莊被毀。2001 年 5 月 1 日，重慶市武縣發(fā)生滑坡事件，當場死亡 69 人，一幢 9 層高的住宅樓房被毀[1-2]。據不完全統(tǒng)計，國每年發(fā)生的滑坡次數多達萬次以上，經濟損失高達百億，另外還有許多座城市處于坡的威脅之下�；聻暮Σ粌H威脅著人類的生命財產安全，還會中斷交通，破壞房屋毀工程，毀壞農田。因此，保證邊坡穩(wěn)定，不僅關乎過往車輛和行人的生命安全，更乎國家的發(fā)展大計。

（a）框架錨桿支護結構立面圖 （b）框架錨桿支護結構剖面圖圖 2.1 框架錨桿支護結構的立面圖與剖面圖2.2 框架錨桿荷載傳遞及固坡效應分析2.2.1 錨桿的類型根據錨桿端頭是否施加預應力，可將錨桿分為預應力錨桿和非預應力錨桿。通常，為防止錨桿受力后在錨桿端頭產生較大位移，一般采取對錨桿進行張拉處理的措施，即對錨桿施加預應力。預應力能使錨桿和地層中產生應力，與預應力錨桿相比，非預應力錨桿的力學特性有很大不同。就對位移的控制方面而言，預應力錨桿相較于非預應力錨桿的效果要好，比較適用于對較硬的巖土體的支護。相比較而言，非預應力錨桿在濕陷性黃土中的應用較為廣泛。根據錨桿受力后錨固體的受力情況，可將錨桿分為拉力型錨桿和壓力型錨桿。拉力型錨桿在受到荷載作用后，桿體與錨固體接觸面上的剪應力由荷載端向錨固端傳遞且靠近受力端的錨固體很容易出現張拉裂縫，而張拉裂縫的出現也比較容易致使錨桿發(fā)生銹

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 程建武;冀兆良;;室內氣流流動模型試驗[J];通風除塵;1987年01期

2 范淑琴;;微機巡測泵站模型試驗[J];河海大學學報;1987年05期

3 潘孝良;;淺談模型試驗法的理論和應用[J];山東建材學院學報;1987年01期

4 劉致彬;;關北地質力學模型試驗中的幾個問題[J];人民長江;1987年08期

5 胡克;;用微型機繪制水(河)工模型試驗特性圖[J];東北水利水電;1987年11期

6 林汝長,瞿倫富,曹樹良,陳乃祥;混流式水輪機轉輪的研究和輔助設計[J];水力發(fā)電學報;1988年02期

7 袁憶豐,徐國柱;超聲波對土下異物探測的模型試驗[J];聲學技術;1988年01期

8 熊明壽,李華駒;用導磁粉末模擬自然土壤的實驗研究[J];農業(yè)機械學報;1988年03期

9 夏頌佑,孫忠祖;關于壩工結構破壞性模型試驗若干問題的探討[J];水力發(fā)電;1988年08期

10 孫學信;李春柱;張就茲;;寶鋼江堤加固工程模型試驗及風浪模型律[J];海岸工程;1988年01期

相關會議論文 前10條

1 李昀;張子新;;相似模型試驗中土質相似材料的試驗研究[A];中國土木工程學會第十二屆年會暨隧道及地下工程分會第十四屆年會論文集[C];2006年

2 鄭鴻泰;;論巖石工程問題的相似材料模型試驗[A];第一屆全國巖石力學數值計算及模型試驗討論會論文集[C];1986年

3 儲亞;劉松玉;蔡國軍;;原位貫入裝置標定罐模型試驗研究與發(fā)展[A];中國土木工程學會第十二屆全國土力學及巖土工程學術大會論文摘要集[C];2015年

4 楊建中;陳港;余立榮;葛歡;;長江／洞庭湖模型試驗大廳拉索工程施工[A];結構混凝土創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展——第十三屆全國混凝土及預應力混凝土學術交流會論文集[C];2005年

5 柳明亮;吳金志;沈斌;徐瑞龍;;黃河口模型試驗廳海域廳B區(qū)148m跨張弦桁架結構拉索索力測試[A];慶賀劉錫良教授執(zhí)教六十周年暨第十一屆全國現代結構工程學術研討會論文集[C];2011年

6 王士英;李之碩;何挺;周張軍;徐麗萍;;鄱陽湖模型試驗大廳交叉張弦桁架深化設計關鍵技術[A];鋼結構與金屬屋面新技術應用[C];2015年

7 孫進忠;郭鐵栓;唐文榜;趙鴻儒;;我國超聲地震模型試驗的理論研究與實踐[A];《地球物理學報》紀念中國地球物理學會50周年�？痆C];1997年

8 王三德;楊德森;;相似理論在水下復雜結構體的模型試驗中的應用[A];中國聲學學會2003年青年學術會議[CYCA'03]論文集[C];2003年

9 宋雅坤;鄭穎人;雷文杰;;沉埋式抗滑樁機制模型試驗數值分析研究[A];第九屆全國巖土力學數值分析與解析方法討論會論文集[C];2007年

10 劉金元;劉純潔;劉國彬;;離心機模型試驗在擋土墻結構研究中的應用概況[A];第六屆全國巖石動力學學術會議文集[C];1998年

相關重要報紙文章 前10條

1 本報記者 左常睿;“巴鐵”只是一輛模型試驗車[N];科技日報;2016年

2 王媛華;模型試驗演示截流實況[N];中國電力報;2002年

3 原小利;黃委切實加快黃河河口模型試驗基地建設步伐[N];黃河報;2006年

4 本報記者;推進黃河口模型試驗基地建設[N];東營日報;2006年

5 本報記者　范穎華 通訊員　李之政;國家體育館“模型試驗”成功[N];華夏時報;2006年

6 記者 鐘杰;鄱陽湖模型試驗基地進入地形模擬階段[N];九江日報;2010年

7 鄧紅;流淌在實驗室里的黃河[N];黃河報;2006年

8 通訊員 肖莉華 彭建新;新干航電樞紐工程完成仿自然魚道模型試驗[N];江西日報;2016年

9 本報記者 王靜琳;黃河的名片和窗口[N];黃河報;2007年

10 本報記者 石黎星;樂昌峽流激振動模型試驗完成審查[N];韶關日報;2010年

相關博士學位論文 前10條

1 李琪飛;可逆式水泵水輪機“S”特性與內流誘導機理研究[D];蘭州理工大學;2018年

2 徐進;高速鐵路路基模型試驗系統(tǒng)研究與動力分析[D];中南大學;2012年

3 涂杰文;抗滑樁加固滑坡體地震反應離心機模型試驗及分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

4 韓博;礦山井筒硬巖深孔爆破模型試驗與應用研究[D];安徽理工大學;2013年

5 劉大鵬;車輛荷載作用下風積沙和礫類土低路堤工程特性研究[D];長安大學;2015年

6 管延華;強度衰減路基穩(wěn)定性及其路面結構力學響應研究[D];中國礦業(yè)大學;2011年

7 劉冬林;樁頂與基礎不同構造形式樁土相互作用試驗研究[D];天津大學;2007年

8 張武;高層建筑樁筏基礎模型試驗研究[D];中國建筑科學研究院;2002年

9 程星磊;軟土不排水循環(huán)彈塑性本構關系及其在海洋錨固基礎變形分析中的應用[D];天津大學;2016年

10 董旭光;多年凍土區(qū)新型框架熱錨管邊坡支護結構的工作機理及試驗研究[D];蘭州理工大學;2017年

相關碩士學位論文 前10條

1 孫硯;根式基礎豎向受壓承載性狀模型試驗研究及數值分析[D];合肥工業(yè)大學;2018年

2 劉振華;框架錨桿加固黃土邊坡的模型試驗及數值模擬分析[D];蘭州交通大學;2018年

3 王嘉梁;PIV技術在港航結構工程模型試驗中的應用研究[D];長沙理工大學;2017年

4 賈五洋;基于離散復合形法的FPSO混合模型試驗研究[D];哈爾濱工程大學;2018年

5 吳喜東;大型立式離心泵水力優(yōu)化及性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

6 張秀賢;尾礦庫滲流場的數值模擬與模型試驗研究[D];石家莊鐵道大學;2018年

7 高甲;深筒形基坑開挖與支護室外模型試驗的關鍵技術研究[D];天津大學;2018年

8 張思e

本文編號：2821011