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边坡稳定分析和抗滑桩优化设计

作　者: 丁浪
导　师: 王建国
学　校: 合肥工业大学
专　业: 工程力学
关键词: 边坡稳定 有限元强度折减法 抗滑桩 安全系数
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 227次
引　用: 3次
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内容摘要


边坡工程涉及到国民经济建设的各个方面,如铁路、公路、露天采矿工程、房屋建筑、水利建设与市政建设等等,一方面它关系到其所维系的各种构筑物的安全与正常使用,另一方面又影响到构筑物的建设成本。随着人口的急速增长和土地资源的过度开发,边坡问题已成为同地震和火山相并列的全球性三大地质灾害之一。目前有限元法能考虑岩土体的应力-应变性质,可动态模拟土坡的失稳过程及其滑移面形状,并可以求出岩土体内部各处的应力和变形值,克服了极限平衡法的大部分缺陷。文中采用有限元折减方法,通过广义塑性应变等值线图自动给出最危险滑移面,此时的折减系数即为边坡稳定安全系数。对边坡稳定进行敏感性分析,从而确定各因素对土质边坡稳定系数变化的敏感性大小。结果表明,土体的粘聚力、内摩擦角、重度对边坡稳定性的影响最为敏感,坡角、坡高的影响次之,为实际边坡工程的合理有效设计及边坡治理提供了一些参考依据。在滑坡治理工程中,抗滑桩作为一种支挡抗滑结构物而广泛应用于边坡的稳定性治理中。传统设计计算理论所采用的许多假设都在不同程度上回避了桩-土相互作用的全面分析,把滑坡体和抗滑桩分开考虑,没有彻底解决桩-土相互作用力学机制的问题。文中把抗滑桩和滑坡体作为整体分析、有效而准确地考虑抗滑桩和滑坡体的相互作用。系统地计算与分析了设桩位置、材料参数变化与桩的抗弯刚度等对抗滑桩加固边坡稳定性的影响,最后,结合一具体工程实例,运用前文的分析,确定抗滑桩作用下的边坡稳定方法,对其进行了有限元分析计算,进行抗滑桩加固分析。对抗滑桩作用下的边坡稳定性进行分析,计算了各种约束条件下桩身位移、弯矩和剪力。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-12
致谢  12-13
第一章 绪论  13-21
  1.1 边坡稳定理论的发展  13-14
  1.2 边坡的类型及特征  14
  1.3 边坡稳定性分析常用方法  14-17
    1.3.1 有限单元法  14-15
    1.3.2 极限平衡法  15-16
    1.3.3 几种计算方法比较  16-17
  1.4 国内外对抗滑桩研究现状  17-19
    1.4.1 抗滑支挡结构  17-18
    1.4.2 抗滑桩的研究  18
    1.4.3 多排抗滑桩的研究  18-19
  1.5 本文选题以及主要工作  19-21
第二章 边坡计算方法及非线性有限元原理  21-36
  2.1 概述  21-28
    2.1.1 瑞典条分法  22-24
    2.1.2 Bishop 法  24-26
    2.1.3 Janbu 法  26-27
    2.1.4 Spencer 法  27-28
  2.2 非线性有限元的分类与求解方法  28-36
    2.2.1 非线性有限元求解  29
    2.2.2 迭代法  29-30
    2.2.3 牛顿一拉菲逊迭代法  30-31
    2.2.4 拟牛顿法  31-33
    2.2.5 欧拉法  33-34
    2.2.6 修正的欧拉法  34-35
    2.2.7 混合法  35-36
第三章 边坡加固方法及影响因素  36-45
  3.1 极限平衡安全系数定义  36-37
  3.2 有限元强度折减法  37-38
  3.3 破坏标准的判断  38
  3.4 分析加固边坡稳定的敏感性  38-44
    3.4.1 敏感度分析法的基本概念  39
    3.4.2 正交设计原理  39-40
    3.4.3 正交试验设计  40-44
  3.5 结论  44-45
第四章 抗滑桩的优化设计  45-59
  4.1 滑坡体和抗滑桩的有限元模型  45-52
    4.1.1 滑坡体的有限元模型  45-49
    4.1.2 抗滑桩的有限元模型  49-52
  4.2 抗滑桩设计步骤及要求  52-53
  4.3 抗滑桩的平面布置  53-54
    4.3.1 抗滑桩的间距  53
    4.3.2 抗滑桩的锚固深度  53-54
  4.4 桩位变化的数值模拟  54-58
    4.4.1 桩的相对位置对抗滑桩加固边坡稳定的安全系数影响  56-57
    4.4.2 材料参数对抗滑加固边坡稳定安全系数的影响  57-58
  4.5 本章小结  58-59
第五章 工程实例分析  59-73
  5.1 工程现场情况介绍  59-61
  5.2 工程地质条件  61
  5.3 气象特征  61
  5.4 典型断面选取  61-64
  5.5 单排桩治理方案  64-66
  5.6 双排桩治理方案  66-72
  5.7 本章小结  72-73
第六章 总结与展望  73-74
参考文献  74-77
攻读硕士学位期间发表的论文  77-78

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 地基基础 > 桩基及深基础 > 桩基
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