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抗滑桩机理分析及工程应用

作　者: 周文权
导　师: 言志信
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 森林工程
关键词: 抗滑桩滑坡滑坡推力土拱桩间距相互作用极限承载能力
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

滑坡是一种重要的地质灾害,对人类的生命财产带来重大威胁。滑坡治理是一项投资大、技术复杂、施工危险而艰巨的抗灾工程。在大型边坡的治理当中,抗滑桩成为最具代表性的边坡支挡结构之一,对其工作机理和工程应用的研究远远滞后于工程实际。目前大多数抗滑桩结构的安全系数过大,结构的抗滑能力远没有充分发挥,因此对抗滑桩的机理分析必须加大研究力度,以确保投资的有效利用,更重要的是保证所投资对象的安全稳定,这对国民经济发展有着重要意义。工程实践中,常常由于施工措施及施工组织的不合理、施工技术有误等影响抗滑桩的正常施工,甚至危及抗滑桩施工质量和施工人员生命。不同的边坡工程常赋存于不同的工程地质环境中,因此抗滑桩结构的设置与所处的边坡地质环境有着巨大的关系。本文首先对抗滑桩工作性能有重要影响的边坡的稳定性分析方法进行了研究,得出对于具体的边坡地质工程条件,应选择与其相对应的边坡稳定性方法；寻找最危险滑裂面已具有了相当成熟的理论。论文中还对边坡加固和抗滑桩支挡理论现状进行了研究,得出抗滑桩的支挡理论尚存在许多问题；对滑坡推力计算存在的问题、滑坡推力传递机理以及抗滑桩设计参数对其工作性能的影响进行分析研究,并得到了一些有意义的结论。最后将本文理论结合工程实例对具体的抗滑桩工程问题进行计算并对比,得出本文理论公式具有一定的适用价值,相对应的安全系数更为合理；并对抗滑桩施工方法进行了研究。本文重点是第三章和第四章,第三章通过建立土拱模型对滑坡推力在坡体与抗滑桩之间的传递机理进行研究,并推导出抗滑桩合理桩间距的确定、土拱作用范围、抗滑桩受力大小、土拱承载能力大小等一些理论公式；第四章通过分别采用不同的桩身截面尺寸、锚固段长度、锚固段岩体强度和截面形状对抗滑桩的受力性能进行了研究并得出了一些有意义的结论以指导工程实践。论文主要创新点如下：1.对目前边坡工程中的几种土拱理论进行了分析,认为土拱不仅在抗滑桩桩与桩之间存在,在桩后也存在土拱,在此基础上建立了滑坡推力与抗滑桩相互作用的土拱模型。2.通过该模型对抗滑桩与滑坡体的相互作用机制进行了研究,提出土拱的作用范围为顺滑坡方向从抗滑桩桩前缘到桩后土拱的拱顶这一距离,并给出了相应的计算公式。3.推导出土拱形成的条件即临界桩间距的确定的一般性公式,文献[90]中公式只是本文的一个特例,并给与了证明,并指出它只有在土体内摩擦角φ<30°时,该式才成立。4.认为滑坡推力在桩后土拱达到承载能力后,才传到桩间土拱,在桩间土拱也达到其极限承载能力时,桩前被动土体抗力才发挥作用。推导出抗滑桩上作用力的大小公式,现有抗滑桩设计滑坡推力计算时所采用的公式只是本文的一个特例。5.推导出土拱极限承载能力公式。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 课题的研究背景、目的和意义  10
  1.2 研究现状  10-15
    1.2.1 边坡稳定性分析的现状  10-12
    1.2.2 抗滑桩的理论研究现状  12-15
  1.3 论文研究思路与主要内容  15-16
2 滑坡推力和桩前土体抗力  16-32
  2.1 滑坡推力与土压力的比较  16
  2.2 滑坡推力计算的前提  16-17
  2.3 滑坡岩土强度指标的确定  17-21
  2.4 安全系数的确定  21-22
  2.5 桩后的滑坡推力计算  22-26
  2.6 传递系数法计算滑坡推力  26-28
  2.7 滑坡推力和桩前土体抗力的分布  28-31
  2.8 本章小结  31-32
3 抗滑桩与滑坡体的相互作用机理  32-49
  3.1 引言  32
  3.2 滑坡推力传递  32-45
    3.2.1 滑坡推力在坡体与抗滑桩间的传递  32-33
    3.2.2 土拱效应分析  33-45
  3.3 抗滑桩上作用力的大小  45-47
  3.4 土拱承担分布力的大小  47
  3.5 本章小结  47-49
4 抗滑桩设计参数对其工作性能的影响  49-66
  4.1 引言  49
  4.2 桩身截面尺寸对其内力和变形的影响  49-53
    4.2.1 计算参数  49
    4.2.2 桩身截面尺寸对桩身内力的影响  49-51
    4.2.3 桩身截面尺寸对桩身位移和桩侧土体抗力的影响  51-52
    4.2.4 小结  52-53
  4.3 锚固段长度对抗滑桩内力和变形的影响  53-57
    4.3.1 计算参数  53-54
    4.3.2 锚固段长度对抗滑桩内力的影响  54-55
    4.3.3 锚固段长度对桩顶位移的影响  55-56
    4.3.4 锚固段长度对抗滑桩土体抗力的影响  56
    4.3.5 小结  56-57
  4.4 锚固段岩体强度对其内力和变形的影响  57-61
    4.4.1 计算参数  57
    4.4.2 地基抗力系数对桩身内力的影响  57-59
    4.4.3 地基侧向抗力系数对桩顶位移的影响  59-60
    4.4.4 桩周岩土体地基抗力系数队土反力的影响  60
    4.4.5 小结  60-61
  4.5 抗滑桩截面形状对其工作性能的影响  61-66
    4.5.1 计算参数  62
    4.5.2 截面形状对弯矩的影响  62-63
    4.5.3 截面形状对剪力的影响  63
    4.5.4 截面尺寸对桩顶位移的影响  63-64
    4.5.5 截面尺寸对土反力的影响  64-65
    4.5.6 小结  65-66
5 抗滑桩的工程应用研究  66-76
  5.1 工程实例  66-67
  5.2 滑坡推力和桩间距计算  67-71
    5.2.1 滑坡推力计算  67
    5.2.2 抗滑桩内力计算  67-70
    5.2.3 抗滑桩桩间距计算  70-71
  5.3 抗滑桩施工技术研究  71-75
    5.3.1 抗滑桩与其它滑坡治理方式的特点比较  71
    5.3.2 施工技术的特点、应用范围及工艺原理  71-72
    5.3.3 施工工艺  72-74
    5.3.4 机具设备  74
    5.3.5 劳动组织、质量控制和安全措施  74-75
    5.3.6 施工技术注意事项  75
  5.4 本章小结  75-76
6. 结论与建议  76-78
  6.1 结论  76
  6.2 建议  76-78
参考文献  78-84
附录:攻读硕士学位期间的主要学术成果  84-85
致谢  85

抗滑桩机理分析及工程应用

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