本文選題：抗滑樁　切入點(diǎn)：復(fù)合彈性模量　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：滑坡是自然界中十分常見的一類地質(zhì)災(zāi)害,指在重力、地震動(dòng)等作用下,山體沿著軟弱面或軟弱帶作整體滑動(dòng)的不良地質(zhì)現(xiàn)象,是山區(qū)分布范圍最廣,危害最為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。我國山地面積占國土總面積的2/3,是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的國家,而滑坡則更是山區(qū)經(jīng)常發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害。100年以來,特別是第二次世界大戰(zhàn)以來,世界的經(jīng)濟(jì)匕速發(fā)展,但隨著人類工程活動(dòng)的不斷擴(kuò)張,因滑坡地質(zhì)災(zāi)害所造成的人員傷亡以及經(jīng)濟(jì)損失也是觸目驚心的。如隨著三峽大壩的建成,由于三峽水庫蓄水引起的崩塌和滑坡是三峽庫區(qū)主要的地質(zhì)災(zāi)害類型。由于滑坡地質(zhì)災(zāi)害給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅,每年都需投入大量的資金用于地質(zhì)災(zāi)害的防治與研究工作。因此,為了避免或減少滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全,迫切需要對滑坡的防治工作進(jìn)行理論研究,以為工程實(shí)踐提供科學(xué)的理論根據(jù)。 在滑坡治理工程中,抗滑樁以其抗滑能力強(qiáng),支擋效果好,對滑體擾動(dòng)小,施工方便,樁位布置靈活等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于工程實(shí)踐中。雖然關(guān)于抗滑樁設(shè)計(jì)的相關(guān)研究已取得了一些成果,但還是嚴(yán)重滯后于工程實(shí)踐,目前采用抗滑樁治理滑坡的工程絕大部分是成功的,但很多是保守設(shè)計(jì)的結(jié)果,而有些抗滑樁治理失效的案例,則凸顯了抗滑樁主觀經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的弊端。比如抗滑樁設(shè)計(jì)參數(shù)的選取帶有很大的隨意性,缺乏科學(xué)的理論依據(jù),因此很難實(shí)現(xiàn)安全與經(jīng)濟(jì)的雙重目標(biāo)。針對目前抗滑樁截面型式為矩形和圓形的不足,本文在傳統(tǒng)的抗滑樁設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)之上,對抗滑樁的截面進(jìn)行研究,探究了非矩形截面抗滑樁,如等腰梯形截面抗滑樁與滑坡體的相互作用,從更廣義的本質(zhì)上揭示懸臂抗滑樁與滑坡體的相互作用機(jī)理,從而實(shí)現(xiàn)了土拱效應(yīng)最大限度的發(fā)揮。構(gòu)建了最佳等腰梯形截面抗滑樁與滑坡體協(xié)同工作模型,為抗滑樁最優(yōu)截面尺寸的確定提供了理論支撐,在保證滑坡治理安全的前提下最大限度的節(jié)約工程投資,實(shí)現(xiàn)最佳的抗滑工程效果,達(dá)到安全與經(jīng)濟(jì)的雙重目的。其研究成果可以為滑坡防治工程以及抗滑樁的設(shè)計(jì)與計(jì)算提供科學(xué)的理論依據(jù),具有重要的理論意義和廣泛的工程應(yīng)用前景。 主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： (1)采用材料力學(xué)中懸臂梁的原理并結(jié)合不同的滑坡推力分布模式,推導(dǎo)了相應(yīng)的滑面以上抗滑樁沿樁高的位移表達(dá)式和相應(yīng)的抗滑樁樁頂處的撓度理論公式,對抗滑樁的設(shè)計(jì)以及滑坡治理后的評價(jià)效果都有十分重要的理論意義以及工程應(yīng)用價(jià)值。 (2)通過力學(xué)理論分析并結(jié)合數(shù)值模擬反演分析提出了一種鋼筋混凝土復(fù)合彈性模量的求解方法。 (3)根據(jù)樁土相互作用,分別建立了基于樁后土拱效應(yīng)的最小樁間距和基于樁間土拱效應(yīng)的最大樁間距計(jì)算模型,并且在傳統(tǒng)的抗滑樁與滑坡體相互作用的兩級荷載傳遞模式的基礎(chǔ)之上,引入了“端承土拱”、“摩擦土拱”和樁前土體三級荷載傳遞模式,從而更深刻的揭示了抗滑樁在發(fā)揮效用的過程中力的傳遞機(jī)制。 (4)為了更清楚的認(rèn)識(shí)樁土相互作用中的土拱效應(yīng),引入了不同于矩形截面型式的等腰梯形截面抗滑樁,并且采用數(shù)值模擬軟件FLAC3D分別建立了內(nèi)等腰梯形抗滑樁、矩形抗滑樁和外等腰體形抗滑樁樁土相互作用的數(shù)值計(jì)算模型,分析了不同截面型式的抗滑樁樁后土拱和樁間土拱兩級土拱荷載分擔(dān)模式,主要取得的研究成果如下： ①在滑坡推力作用下,樁后最大主應(yīng)力連線呈拱形,說明樁后形成了土拱,樁后4b以外無明顯的土拱效就。 ②內(nèi)等腰梯形抗滑樁、矩形抗滑樁、外等腰梯形抗滑樁,土體向樁體傳遞的荷載依次增大,即抗滑樁發(fā)揮的作用越來越明顯。 ③抗滑樁在承擔(dān)滑坡推力荷載時(shí),為典型的兩級土拱分級承擔(dān)模式,樁后土拱起主要作用,樁間土拱起次要作用。外等腰梯形抗滑樁能最大限度的發(fā)揮樁后土拱效應(yīng),而內(nèi)等腰梯形抗滑樁則能最大限度的發(fā)揮樁間土拱效應(yīng)。 ④由于抗滑樁的存在,抗滑樁附近巖土體位移較小,設(shè)置矩形抗滑樁的滑坡土體位移最大,其次為內(nèi)等腰梯形抗滑樁,外等腰梯形抗滑樁為最小。 ⑤對于內(nèi)等腰梯形抗滑樁來說,在一定的樁間距范用內(nèi),隨著樁間距的增大,樁后土拱荷載分擔(dān)比越來越大,但是到達(dá)一定樁間距后,樁后土拱荷載分擔(dān)比開始下降。對于矩形抗滑樁和外等腰梯形抗滑樁來說,隨著樁間距的增大,樁后土拱荷載分擔(dān)比越來越小,當(dāng)樁間距增大到一定值時(shí)下降的很明顯。 ⑥對于內(nèi)等腰梯形抗滑樁,隨著樁間距的增大,樁間土拱荷載分擔(dān)比越來越小,但是下降趨勢線的斜率越來越小,總的來說內(nèi)等腰梯形抗滑樁樁間土拱荷載分擔(dān)比還是比較大的。對于矩形抗滑樁和外等腰梯形抗滑樁,隨著樁間距的增大,樁間土拱荷載分擔(dān)比越來越大,但是總的來說,樁間土拱荷載分擔(dān)比還是比較小的。 ⑦對于內(nèi)等腰梯形抗滑樁,在滑坡推力作用下,滑坡體會(huì)產(chǎn)生“楔緊作用”,從而使得樁后土拱和樁間土拱都能夠有效的發(fā)揮作用,隨著等腰梯形斜率的增大樁后土拱效應(yīng)增強(qiáng),此時(shí)樁間土拱也能充分發(fā)揮其作用,即能充分發(fā)揮樁后土拱和樁間土拱協(xié)同作用的效能,實(shí)現(xiàn)最佳的抗滑效果。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU473

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1667078