本文關(guān)鍵詞：高烈度地震區(qū)順層高陡邊坡失穩(wěn)機(jī)理與控制對(duì)策

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【摘要】：隨著我國(guó)建設(shè)快速發(fā)展,建設(shè)于山區(qū)的大型、特大型水電工程、交通、市政等工程等與日俱增。特別是在川渝地區(qū),因山區(qū)地質(zhì)、地形條件較為復(fù)雜,地震災(zāi)害頻發(fā),工程沿線存在大量自然順層高陡邊坡和工程高切坡。汶川地震導(dǎo)致川渝等西南區(qū)域順層高陡邊坡危巖體處于臨界崩塌狀態(tài)。順層高陡邊坡失穩(wěn)破壞會(huì)造成工程沿線重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡,開(kāi)展高烈度地震區(qū)高陡巖質(zhì)順層邊坡失穩(wěn)機(jī)理與控制方法研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值與廣泛的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。本文以川渝地區(qū)順層高陡邊坡為研究對(duì)象,通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬、室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等手段,深入研究了高烈度震區(qū)順層高陡邊坡失穩(wěn)機(jī)理,提出了高烈度地震區(qū)順層高陡邊坡穩(wěn)定性的控制方法,取得了一系列有意義的研究成果。(1)基于邊坡失穩(wěn)破壞特性資料的收集與分析,總結(jié)歸納了順層高陡邊坡的結(jié)構(gòu)特征及破壞模式,針對(duì)川渝地震區(qū)順層高陡邊坡的特點(diǎn),提出了考慮地震效應(yīng)的高烈度震區(qū)順層高陡邊坡的典型破壞模式。(2)基于順層邊坡小變形理論,建立了順層高陡邊坡失穩(wěn)力學(xué)模型,提出了順層高陡邊坡小變形屈曲破壞臨界荷載的計(jì)算方法,揭示了不同厚度條件下無(wú)量綱荷載系數(shù)與巖板幾何尺寸間的關(guān)系,建立了不同厚度順層高陡邊坡的失穩(wěn)判據(jù)。本文計(jì)算結(jié)果與能量法計(jì)算結(jié)果具有很好的一致性。(3)基于順層邊坡非線性大變形理論,對(duì)順層巖質(zhì)高陡邊坡失穩(wěn)破壞機(jī)理進(jìn)行了研究,建立了順層巖質(zhì)高陡邊坡后屈曲大變形特性的計(jì)算方法,采用雙重三角級(jí)數(shù)法提出了單向受力狀態(tài)下順層高陡邊坡滑體失穩(wěn)模式的判定方法,揭示了順層巖質(zhì)高陡邊坡臨界荷載尺寸效應(yīng)規(guī)律及荷載位移變化規(guī)律。(4)建立了考慮豎向荷載和受荷段樁長(zhǎng)等影響因素的順層高陡邊坡的抗滑樁受力模型,揭示了豎向荷載和受荷段樁長(zhǎng)對(duì)抗滑樁受力特性的影響規(guī)律。基于橫排樁間巖拱效應(yīng),建立了抗滑樁寬度、樁間距與巖拱拱圈厚度間的關(guān)系,提出了順層高陡邊坡防護(hù)抗滑樁樁徑和樁間距的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法�；跀�(shù)值模擬手段,分析了不同樁位的雙排抗滑樁承載特性,建立了順層邊坡雙排抗滑樁樁位的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。(5)以成蘭鐵路成都至川主寺段站前工程某大型順層高陡邊坡為依托工程,開(kāi)展了順層高陡邊坡失穩(wěn)機(jī)制大比尺地質(zhì)力學(xué)相似模型試驗(yàn),揭示了順層高陡巖質(zhì)邊坡的受力性狀和變形破壞機(jī)理�；谌S相似理論,研制了高強(qiáng)組合鋼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)臺(tái)架、伺服液壓加載系統(tǒng)和光柵光纖實(shí)時(shí)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng),揭示了不同滑體厚度及加載條件下順層高陡邊坡的變形和受力特性。根據(jù)順層高陡邊坡抗滑樁阻滑模型試驗(yàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),分析了不同滑坡推力下抗滑樁樁身應(yīng)變及抗滑樁失穩(wěn)極限荷載的變化規(guī)律,揭示了順層高陡邊坡抗滑樁阻滑機(jī)理和防護(hù)效果。本文模型試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果具有較好的一致性。(6)基于剪切梁模型對(duì)順層巖質(zhì)邊坡動(dòng)力響應(yīng)特性進(jìn)行了分析,揭示了地震荷載作用下順層巖質(zhì)邊坡的動(dòng)力響應(yīng)特性。根據(jù)ABAQUS數(shù)值模擬軟件,分析了不同振幅、頻率及地震波持續(xù)時(shí)間對(duì)不同厚度順層邊坡位移幅值的影響規(guī)律。根據(jù)地震作用下有無(wú)抗滑樁的順層巖質(zhì)邊坡的承載特性,分析了抗滑樁的阻滑效應(yīng)。本文基于高烈度地震區(qū)高陡巖質(zhì)順層邊坡失穩(wěn)機(jī)理與控制方法力學(xué)機(jī)理的研究,依托成蘭鐵路成都至川主寺段站前工程某大型順層高陡邊坡,綜合采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,建立了高烈度地震區(qū)高陡巖質(zhì)順層邊坡失穩(wěn)的控制體系。研究成果可為高烈度震區(qū)順層高陡邊坡穩(wěn)定性分析及抗滑樁防護(hù)設(shè)計(jì)提供借鑒。
【關(guān)鍵詞】：高烈度震區(qū) 順層高陡邊坡 失穩(wěn)機(jī)制 地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn) 阻滑效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TU435
【目錄】：

• 中文摘要11-13
• ABSTRACT13-16
• 第一章 緒論16-36
• 1.1 研究背景和意義16-19
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-33
• 1.2.1 順層高陡邊坡穩(wěn)定性19-24
• 1.2.2 地震作用下順層高陡邊坡穩(wěn)定性24-28
• 1.2.3 順層邊坡抗滑樁控制對(duì)策28-33
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及方法33-36
• 第二章 震區(qū)高陡順層巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)特征及破壞模式36-52
• 2.1 不同類(lèi)型邊坡的結(jié)構(gòu)特征分析36-41
• 2.2 震區(qū)順層高陡邊坡失穩(wěn)典型案例統(tǒng)計(jì)及影響因素分析41-46
• 2.2.1 震區(qū)順層高陡邊坡失穩(wěn)典型案例統(tǒng)計(jì)41-42
• 2.2.2 震區(qū)順層高陡邊坡失穩(wěn)影響因素分析42-46
• 2.3 震區(qū)順層巖質(zhì)邊坡的破壞模式46-51
• 2.3.1 順層邊坡破壞模式類(lèi)型劃分46-49
• 2.3.2 川渝地區(qū)順層邊坡典型破壞模式49-51
• 2.4 本章小結(jié)51-52
• 第三章 順層巖質(zhì)邊坡力學(xué)模型與潰屈破壞機(jī)制52-105
• 3.1 脆性巖質(zhì)順層邊坡力學(xué)模型與潰屈機(jī)制分析54-61
• 3.1.1 模型基本關(guān)系及位移型控制微分方程55-58
• 3.1.2 脆性模型屈曲破壞機(jī)制及失穩(wěn)判據(jù)58-61
• 3.2 順層邊坡力學(xué)模型尺寸效應(yīng)61-72
• 3.2.1 單向受壓條件下順層邊坡尺寸效應(yīng)62-67
• 3.2.2 雙向受壓條件下順層邊坡尺寸效應(yīng)67-72
• 3.3 延性巖質(zhì)順層邊坡屈曲破壞機(jī)制分析72-104
• 3.3.1 模型基本關(guān)系及求解72-81
• 3.3.2 延性模型屈曲破壞機(jī)制及失穩(wěn)判據(jù)81-82
• 3.3.3 延性順層邊坡尺寸效應(yīng)及位移荷載變化規(guī)律82-104
• 3.4 本章小結(jié)104-105
• 第四章 順層邊坡抗滑樁防護(hù)優(yōu)化分析105-128
• 4.1 概述105
• 4.2 抗滑樁單樁力學(xué)特性研究105-116
• 4.2.1 滑坡推力的計(jì)算105-107
• 4.2.2 抗滑樁內(nèi)力計(jì)算107-116
• 4.3 橫排樁間距及承載優(yōu)化116-124
• 4.3.1 樁間距設(shè)計(jì)方法概述116-117
• 4.3.2 抗滑樁巖拱效應(yīng)分析117-118
• 4.3.3 巖拱效應(yīng)內(nèi)力及拱軸線分析118-121
• 4.3.4 合理樁間距優(yōu)化121
• 4.3.5 工程算例121-124
• 4.4 抗滑樁位置優(yōu)化124-126
• 4.4.1 分析方法及模型建立124-125
• 4.4.2 計(jì)算結(jié)果分析125-126
• 4.5 本章小結(jié)126-128
• 第五章 順層巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)機(jī)制及防護(hù)試驗(yàn)研究128-162
• 5.1 試驗(yàn)背景與依托工程概況128-129
• 5.2 相似理論129-131
• 5.3 相似材料131-137
• 5.3.1 基本力學(xué)參數(shù)的測(cè)定131-133
• 5.3.2 相似材料選取原則133-134
• 5.3.3 相似材料配制134-137
• 5.4 順層高陡邊坡模型試驗(yàn)系統(tǒng)137-142
• 5.4.1 三維組合式模型試驗(yàn)臺(tái)架137-139
• 5.4.2 均勻梯度加載系統(tǒng)139
• 5.4.3 多元信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)139-142
• 5.5 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)142-145
• 5.5.1 試驗(yàn)方案142-143
• 5.5.2 監(jiān)測(cè)方案及其測(cè)點(diǎn)埋設(shè)143-145
• 5.6 數(shù)據(jù)處理及分析145-152
• 5.6.1 滑體位移、應(yīng)力與應(yīng)變分析145-151
• 5.6.2 尺寸效應(yīng)對(duì)臨界荷載的影響151-152
• 5.7 順層高陡邊坡抗滑樁加固模型試驗(yàn)152-154
• 5.7.1 相似材料配制與試驗(yàn)過(guò)程153-154
• 5.7.2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及測(cè)點(diǎn)埋設(shè)154
• 5.8 數(shù)據(jù)處理與分析154-156
• 5.9 依托工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析及對(duì)比156-161
• 5.9.1 邊坡地表位移及深部位移觀測(cè)157-158
• 5.9.2 抗滑樁變形及樁周壓力監(jiān)測(cè)158-161
• 5.10 本章小結(jié)161-162
• 第六章 地震荷載下順層巖質(zhì)邊坡響應(yīng)特性162-175
• 6.1 基于剪切梁模型的順層邊坡地震響應(yīng)解析解162-169
• 6.2 順層邊坡地震響應(yīng)規(guī)律分析169-171
• 6.2.1 計(jì)算模型及邊界條件169-170
• 6.2.2 振幅對(duì)順層邊坡位移的影響分析170
• 6.2.3 振動(dòng)時(shí)間對(duì)順層邊坡位移的影響分析170-171
• 6.2.4 振動(dòng)頻率對(duì)順層邊坡位移的影響分析171
• 6.3 地震荷載下順層邊坡抗滑樁防護(hù)數(shù)值模擬171-173
• 6.4 本章小結(jié)173-175
• 第七章 結(jié)論與展望175-177
• 7.1 結(jié)論175-176
• 7.2 展望176-177
• 參考文獻(xiàn)177-190
• 在讀期間參與的科研項(xiàng)目190-191
• 在讀期間發(fā)表的論文191-192
• 在讀期間授權(quán)的專(zhuān)利192-193
• 致謝193-195
• 附表195

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 胡余道;;鐵西滑坡發(fā)生發(fā)展規(guī)律與整治工程實(shí)踐[A];中國(guó)典型滑坡[C];1986年

2 王松齡;;太焦鐵路牛晶坪地區(qū)滑坡實(shí)例及特征研究[A];中國(guó)典型滑坡[C];1986年

3 閔順南;徐鳳鶴;袁建國(guó);;施溶溪滑坡整治[A];中國(guó)典型滑坡[C];1986年

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本文編號(hào)：696327