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预应力框架锚索处理节理岩质边坡的工程实践与数值分析

作　者: 俞祥荣
导　师: 戚蓝
学　校: 天津大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 岩质边坡 节理 预应力锚索 框架梁 数值分析
分类号: TV223.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


随着我国国民经济建设的蓬勃发展,水利水电工程的兴建越来越成为解决能源问题、环境问题、交通问题以及带动社会发展的重要手段。水利工程的建设与边坡稳定问题息息相关,其中,对于节理岩质边坡而言,其开挖后的稳定及其加固技术一直是水利工程界关注的焦点之一。采用预应力框架锚索技术来加固岩质边坡已经成为一种技术选择,但在设计方法、施工工艺和加固机理上尚有许多值得探讨之处。本文通过对某水电工程节理岩质边坡采用预应力框架锚索加固的工程实践进行探讨,主要研究了如下问题:1、节理岩质边坡开挖后的稳定计算方法:采用节理材料模型来模拟含有裂隙、节理及小断层的岩体,边坡的稳定分析采用强度折减法,得出开挖后边坡的安全系数;2、研究预应力框架锚索处理节理岩质边坡的施工工艺、施工技术难点,施工步骤,并探讨预应力损失的原因;3、采取预应力框架锚索加固后边坡的稳定计算方法:采用有限元技术对预应力框架锚索加固后的边坡进行了数值模拟,锚索采用只能受拉的桁架单元模拟,框架结构采用梁单元模拟,在框架与岩体、锚索与岩体以及锚索与框架之间设置专门的连接单元和接触单元来模拟二者之间的相互作用,采用强度折减法得出采用预应力框架锚索加固后的边坡安全系数。最终的研究结果表明,采取预应力框架锚索的方法加固含有多组裂隙、节理的岩质边坡,其施工工艺可行,加固效果明显,且经济性较好,是一种合理可行的技术手段。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章 概述  6-11
  1.1 节理岩体的基本特性  6-7
  1.2 岩土锚固技术的应用现状与发展  7-9
    1.2.1 岩土锚固技术的应用现状综述  7-8
    1.2.2 预应力锚索在水电大坝边坡和坝基工程中的应用  8
    1.2.3 预应力锚索框架在边坡加固中的应用  8-9
  1.3 本文的主要研究内容  9-11
第二章 预应力框架锚索的设计及施工工艺  11-26
  2.1 预应力框架锚索在高边坡加固中的优点和关键技术问题  11-17
    2.1.1 预应力框架锚索的优点  11-12
    2.1.2 预应力框架锚索的关键技术问题  12-13
    2.1.3 锚索的预应力损失  13-17
  2.2 预应力框架锚索的受力机制  17-19
    2.2.1 喷锚支护加固岩体的机理  17-18
    2.2.2 预应力框架锚索的受力机制  18-19
  2.3 预应力框架锚索的设计方法  19-22
    2.3.1 框架梁的内力计算  19-22
    2.3.2 预应力锚索的设计方法  22
  2.4 预应力框架锚索的施工工艺  22-24
    2.4.1 预应力框架锚索的施工程序  23
    2.4.2 预应力框架锚索的施工工艺  23-24
    2.4.3 预应力框架锚索的施工机械  24
  2.5 小结  24-26
第三章 预应力框架锚索加固节理岩质边坡的数值分析基础  26-30
  3.1 岩体的本构模型  26-27
    3.1.1 节理岩体的本构模型  26
    3.1.2 完整岩体的本构模型  26-27
  3.2 框架梁与预应力锚索的模拟方法  27-28
    3.2.1 框架梁的模拟方法  27
    3.2.2 锚索的模拟方法  27-28
    3.2.3 框架梁与锚索之间的连接  28
    3.2.4 框架梁与岩体之间的连接  28
    3.2.5 锚索与岩体之间的连接  28
  3.3 边坡稳定分析的强度折减法  28-30
第四章 预应力框架锚索加固节理岩质边坡的数值分析实例  30-48
  4.1 工程概况  30-34
    4.1.1 主要工程地质问题  30-31
    4.1.2 左岸节理岩质边坡的地质病害  31-34
  4.2 数值分析的基本说明  34-35
    4.2.1 各类岩体的材料参数  35
    4.2.2 框架梁与锚索的材料参数  35
  4.3 计算结果分析  35-46
    4.3.1 未采取处治措施情况下边坡稳定性分析  36-39
    4.3.2 采取处治措施后边坡稳定性分析  39-46
  4.4 小结  46-48
第五章 结论与建议  48-49
  5.1 结论  48
  5.2 建议  48-49
参考文献  49-52
发表论文和参加科研情况说明  52-53
致谢  53

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中图分类: > 工业技术 > 水利工程 > 水工勘测水工设计 > 地基基础及其加固 > 岩石地基和半岩石地基及其加固 > 加固措施
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