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加筋土挡墙的稳定性分析研究

作　者: 杨正权
导　师: 邹德高
学　校: 大连理工大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 加筋土坡/挡墙强度折减安全系数潜在滑裂面破坏模式和机理
分类号: TU476.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

加筋土挡墙具有良好的抗变形能力和抵抗地震动的能力,该项技术在我国也已得到了广泛应用。然而该项技术在工程中的运用仍带有较大的经验性,理论研究远远落后于工程实践。基于拉格朗日显式有限差分方法的FLAC程序的求解主要运用了离散模型方法、动态松弛方法、显示有限差分方法,这些技术的使用使得FLAC程序可以用相对较小的计算资源、快速而又准确地模拟岩土结构的破坏失稳过程和大变形问题,其内置的强度折减法尤其适用于土工结构的稳定性分析。本文利用FLAC/2D4.0程序,采用强度折减法,进行了一系列的加筋土挡墙的稳定性分析,研究加筋土挡墙的失稳模式和破坏机理,希望能够在理论上对加筋土挡墙的设计和施工给出一些帮助。首先,研究了FLAC程序进行土工结构稳定性分析的合理网格密度,并分析了布筋方式和面板等对加筋土坡稳定性的影响;其次,作加筋土挡墙的稳定性分析,在数值上验证了加筋土挡墙的几种主要的破坏模式,并针对不同的破坏模式分析它们的破坏机理,将潜在滑裂面归一化为统一的数学形式,并对求解到的滑裂面进行数学拟合;第三,作加筋土挡墙稳定性分析中的参数敏感性分析及优化设计研究,分析各种因素对加筋土挡墙稳定的影响及其变化规律;最后,针对加筋土坡和挡墙的设计和施工,提出一些概念性的建议。主要的结论如下: (1) 对于加筋土坡,当加筋较短、较疏时加筋的效果不明显,随着加筋的加长和加密,土坡的安全系数逐渐提高,但是当加筋的长度和密度达到一定程度后,随着加筋的加长和加密,土坡的安全系数提高的幅度将越来越小; (2) 用数值分析的方法得到了加筋土挡墙的两种主要破坏模式,即倾倒破坏和旋转滑移破坏,发现旋转滑移破坏主要是由于挡土墙底部的拉筋发生屈服造成的,而倾倒破坏的破坏机理则是在于筋材与土之间的相对位移过大,筋材从土体之中拔出造成挡土墙的整体失稳的,加筋的布置方式,土体和筋材的材料特性是破坏模式的主要影响因素; (3) 认为以对数螺旋线加直线的方式来模拟挡墙的潜在滑裂面是合适的,挡墙的稳定安全系数和破坏模式相对应,挡墙发生旋转滑移破坏时的安全系数较高,而倾倒破坏时的稳定性较差,安全系数的大小与加筋的布置方式,土体和筋材的材料特性相关; (4) 挡墙的填料土体和拉筋的材料特性及拉筋与土间接触特性,对加筋土挡墙的稳定有不同程度的影响;面板对加筋土坡和挡墙的稳定有很大的影响,合理的布筋方式可以在注重工程质量的同时提高经济效益。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-22
  1.1 引言  10
  1.2 加筋土及加筋土挡墙技术  10-17
    1.2.1 加筋土技术  10-11
    1.2.2 加筋土的工作机理  11-15
    1.2.3 加筋土挡墙技术  15-17
  1.3 加筋土挡墙稳定性分析的研究内容及研究进展  17-20
    1.3.1 加筋土挡墙稳定性分析的研究内容  17-19
    1.3.2 加筋土挡墙稳定性分析的研究进展  19-20
  1.4 本文工作  20-22
2 基于强度折减的拉格朗日有限差分方法  22-35
  2.1 引言  22
  2.2 拉格朗日有限差分方法原理  22-30
  2.3 强度折减法的基本原理  30-31
  2.4 FLAC程序介绍和基本理论  31-35
    2.4.1 FLAC程序介绍  31-33
    2.4.2 FLAC程序分析土工问题的步骤  33
    2.4.3 FLAC程序中几个相关概念和理论的介绍  33-35
3 加筋土坡稳定性分析研究  35-48
  3.1 引言  35
  3.2 关于土工稳定数值分析中的合理网格密度研究  35-38
  3.3 加筋土坡的稳定性分析相关问题研究  38-42
    3.3.1 FLAC数值计算模型的建立  38-39
    3.3.2 布筋方式的稳定性影响分析  39-42
    3.3.36 理布筋方式的初步探讨  42
  3.4 工程实例分析—糯扎渡心墙堆石坝坝体稳定分析  42-46
    3.4.1 计算模型  43
    3.4.2 加筋长度和密度的影响分析  43-45
    3.4.3 面板的影响分析  45-46
    3.4.4 工程建议  46
  3.5 小结  46-48
4 加筋土挡墙的破坏机理及稳定性分析研究  48-62
  4.1 引言  48
  4.2 FLAC数值计算模型的建立  48-50
  4.3 加筋土挡墙的破坏模式及机理分析  50-56
    4.3.1 加筋土挡墙的破坏模式  50-53
    4.3.2 加筋土挡墙的破坏机理分析  53-56
  4.4 对潜在滑裂面的数学拟合  56-60
  4.5 加筋土挡墙的稳定性分析概述  60-61
  4.6 小结  61-62
5 加筋土挡墙稳定性分析中的参数敏感性分析及优化设计研究  62-78
  5.1 引言  62
  5.2 加筋土挡墙稳定性分析中的参数敏感性分析  62-70
    5.2.1 填料土体性态的影响分析  62-64
    5.2.2 筋材及筋材与土间接触性态的影响分析  64-68
    5.2.3 各接触面性态的影响分析  68-69
    5.2.4 面板的影响分析  69-70
  5.3 加筋土挡墙的优化设计研究  70-76
    5.3.1 布筋方式对稳定性影响的研究  70-74
    5.3.2 合理布筋方式的研究  74-76
  5.4 小结  76-78
结论  78-81
参考文献  81-83
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  83-84
致谢  84-85
大连理工大学学位论文版权使用授权书  85

加筋土挡墙的稳定性分析研究

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